(完整word版)智能循跡避障小車報告(word文檔良心出品)

1、:采用成品的小車地盤，通過改裝來完成任務(wù)；:采用:采用:采用STC89C52單片機(jī)作為主控制器；7V電源經(jīng)7805穩(wěn)壓芯片降壓后為其他芯片及器件供電。TCRT5000型紅外傳感器進(jìn)行循跡；:L298N作為直流電機(jī)的驅(qū)動芯片；:通過對L298N使能端輸入PWM來控制電機(jī)轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向; 系統(tǒng)機(jī)構(gòu)框圖如下所示：摘要：本智能識別小車以 STC89C52單片機(jī)為控制芯片，以直流電機(jī)，光電傳感器，超聲波傳感器，電源電路以及其他電路構(gòu)成。系統(tǒng)由STC89C52通過10 口，通過紅外傳感器檢測黑線，利用單片機(jī)輸出 PWM脈沖控制直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向，循跡由TCRT5000型光電對管完成。、系統(tǒng)設(shè)計1、小車循跡，

2、避障原理這里的循進(jìn)是指小車在白色地板上尋黑線行走，通常采取的方法是紅外探測法。紅外探測法，即利用紅外a在不同顏色的物體表面具有不同的反射性質(zhì)的特點，在小車行駛過程中不斷地向地面發(fā)射紅外光， 當(dāng)紅外光遇到白色地板時， 發(fā)生漫反射反射光被裝在小車上的按 收管按收；如果遇到黑線則紅外光被吸收，小車上的接收管接收不到紅外光，單片機(jī)就是否收到反射回來的紅外光為依據(jù)來確定黑線的位置和小車的行走路線。紅外探測器探測距離有限一殷最大不應(yīng)超過 3cm。而避障則是通過超聲波模塊不斷向前方發(fā)射超聲波信號，通過接收反射回來的超聲波信號，從而實現(xiàn)的避障。當(dāng)前方有障礙物時，超聲波會向單片機(jī)串口發(fā)送一串?dāng)?shù)字，這些數(shù)字就是當(dāng)

3、前小車距離障礙物得距離。當(dāng)串口接收到信號時， 會引發(fā)串口中斷，單片機(jī)通過讀取距離值，并且對此數(shù)值進(jìn)行分析是不是距離小車很近，是的話就進(jìn)行轉(zhuǎn)向；否則繼續(xù)循跡。 當(dāng)小車遇到第一個障礙后， 就計數(shù)一次，這樣當(dāng)遇到第二個障礙物時， 小車就可以以不同的 形式躲避障礙物了。2、選用方案（1）（2）（3）（4）（5）（6）穩(wěn)壓電源模塊超聲波模塊主控制芯片STC89C524FJL電壓比較器j紅外傳感器L298N*3、二、硬件實現(xiàn)及單元電路設(shè)計與分析1、微控制模塊設(shè)計與分析微控制器模塊我們采用 STC89C52。該芯片采用雙列直插是封裝，便于焊接，性能比較 穩(wěn)定，而且在市場上也是比較廉價的單片機(jī)。當(dāng)按下啟動健時

4、整個系統(tǒng)開始工作。其很據(jù)光電傳感器把反饋回來的深測信號，單片機(jī)轉(zhuǎn)向相應(yīng)的程序，使小車前行和拐彎，根據(jù)紅外傳感器所傳送來的數(shù)字信號，總結(jié)出黑線相對于車身的變化規(guī)律，判斷出模型車所處的運行狀態(tài)，能夠判斷出模型車是在直道還是彎道； 并且很據(jù)道路的形狀行駛，并向驅(qū)動芯片L298N愉出一定占空比的 PWM信號驅(qū)動直流電機(jī)。當(dāng)小車檢測到前方有障礙物，且距離達(dá)到二十厘米范圍內(nèi)時，小車按程序進(jìn)行避障。2,穩(wěn)壓電路的議計與分析傳感器系統(tǒng)用7v電池供電，將7v電壓降壓、檢壓后分別分給單片機(jī)系統(tǒng)，驅(qū)動芯片, 以及其他芯片供電。3、光電傳感及電壓比較模塊設(shè)計與分析LM339集成塊采用C-14型封裝LM339類似于增益

5、不可調(diào)的運異放大器每個比較器有 兩個輸入端和一個輸出端，兩個輸入端一個稱為同相愉入端，用“+”來表示，另一個稱為反響輸入端，用“一”表示。用作比較兩個電壓時，任意一個輸入端加一個固定電壓做參考 電壓，另一端加一個待比較的信號電壓當(dāng)，當(dāng)“+ ”端電壓高于“-”端時.輸出高電壓，相當(dāng)于輸出低電壓。在小根據(jù)其原理，我們利用紅外線在不同顏色的物體表面具有不同的發(fā)射性質(zhì)的特點， 車行駛過程中，不斷的向地面發(fā)射紅外光，當(dāng)紅外光遇到黑色的軌道時，反射光比較弱，被 裝在小車上的接收管收到，產(chǎn)生比較弱的光電流，當(dāng)紅外光遇到白色底板時，反射光比較強(qiáng), 產(chǎn)生比較大的光電流；該不同電流輸入到比較器的“+ ”，經(jīng)過比較

6、處理，變?yōu)楦叩碗娖揭卉壍佬盘?，傳輸給單片機(jī)，結(jié)合分析查詢，通過控制小車循跡。4、電機(jī)驅(qū)動及電機(jī)設(shè)計與分析小車兩側(cè)輪各由一個直流電機(jī)控制，通過單片機(jī)控制電機(jī)驅(qū)動芯片L298N驅(qū)動，小車電機(jī)為直流電機(jī)，帶有齒輪組；驅(qū)動電路采用電機(jī)驅(qū)動芯片L298N。 L298N為塊集成電路，高電壓，高電流，四通道驅(qū)動。設(shè)計用來接收DTL或者TTL邏輯電平，驅(qū)動感性負(fù)載 （比如繼電器，直流和步進(jìn)馬達(dá) ），和開關(guān)電源晶體管。內(nèi)部包含4通道邏輯驅(qū)動電路。其額定工作電流為1A，最大可達(dá)1.5A。Voss電壓最小4.5V，最大可達(dá)36V ； Vs電壓最大值也是 36V ;經(jīng)過實驗，Vs電壓應(yīng)該比Voss電壓高，否則有時會出

7、現(xiàn)失控現(xiàn)象；所以，使用L298N芯片充分發(fā)揮了它的功能。能溫定地驅(qū)動直流電機(jī)，且L298N可直接的對電機(jī)進(jìn)行控制。通過單片機(jī)的1/0輸人改變芯片控制端的電平，即可以對電機(jī)進(jìn)行正反轉(zhuǎn)，從而實現(xiàn)轉(zhuǎn)向。電動機(jī)采用 PWM（脈寬調(diào)制）電路控制，他與傳統(tǒng)的控制電路的不同之處在于比較放大 電路后接PWM電路和開關(guān)晶缽管 VT，PWM電路是周期性恒定，他根據(jù)輸入直流信號電 平的大小，改變脈寬占空比，即脈寬高低電平寬度之比的電路。當(dāng)占空比改變時，晶缽管 VT通、斷時間改變。則供給電動機(jī)的平均電流也跟右改變。也就是說，要改變電動機(jī)的轉(zhuǎn) 速只需改變開關(guān)的占空比，信號的占空比形成了閉環(huán)控制。能夠比較精確地保證在各種

8、道路形伏下所需要的模型車車速。PWM的一個優(yōu)點是從處理器到被控系統(tǒng)信號郁是數(shù)字形式的，無需進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換。讓 信號保待為數(shù)字形式可將噪聲影響降到最小。噪聲只有在強(qiáng)到足以將邏輯1改變?yōu)檫壌?或有邏輯0改變?yōu)檫壿?時。也才能對數(shù)字拍號產(chǎn)生影響，對噪聲抵抗能力的增強(qiáng)是pWM對于模擬控制的另外一個優(yōu)點。EN A (B)IiNl I- INI3 IN2 nN4)hl 1N2 IN4?I-I INI tTN3)快謹(jǐn)序止停止并將代表此位置關(guān)系的數(shù)字 根據(jù)黑線的位置偏移的距離大 轉(zhuǎn)速，停止。跟蹤前方的黑同時，紅外傳感器又對黑線位置進(jìn)行檢測輸小車行駛時，由紅外傳感器檢測出黑線相對于車身的位置， 信號傳輸給單片機(jī)，

9、單片機(jī)接收到信號之后做出相應(yīng)的判斷， 小，輸出具有特定占空比的 PwM信號，控制直流電機(jī)的轉(zhuǎn)向， 線，以消除車輛中心線和黑線之間的偏移距離。送給單片機(jī)。如此反復(fù)便實現(xiàn)了小車跟蹤黑線進(jìn)行行駛的目的。同時，經(jīng)傳感器的信號經(jīng)單片機(jī)判斷，向驅(qū)動芯片L298N輸出一定占空比的 PwM信號羽動直流電機(jī)。M丄G -I -rp-IfLMotatrSltpSFuftLFanQIsOUTJ OTT2 OUTS OUTfli2L314LSSKPI - P?- JHQEW本次設(shè)計僅用4對光電傳感器就能完成設(shè)計要求，中間兩對傳感器-保證小車運行的直線性。 兩側(cè)的傳感器用來檢溯小5、傳感器的安裝 考慮到設(shè)計要求， 直檢測

10、黑線，用來校正小車的尋跡路線， 車過線。當(dāng)四個傳感器中只有中間某個脫離了黑線或者只有最外側(cè)某個檢測到黑線時，小車向?qū)?yīng)方向做小的偏轉(zhuǎn)。當(dāng)某測的兩個傳感器都檢測到黑線， 切另外一側(cè)的兩個脫離黑線時， 小 車向?qū)?yīng)方向做大的偏轉(zhuǎn)，保證小車不脫硫軌道。三、軟件實現(xiàn)主程序設(shè)計在小車系統(tǒng)控制軟件的設(shè)計中主程序的任務(wù)是，完成單片機(jī)設(shè)備的初始化設(shè)計，包括幻I/O 口的設(shè)置，脈沖寬度調(diào)制初始化設(shè)置， 輸入捕捉通道初始化設(shè)置， 各變量和常量初始化； 然后單片機(jī)進(jìn)入查詢狀態(tài)， 查詢狀態(tài)包括轉(zhuǎn)向紅外傳感器輸入端口查詢，一旦傳感器的狀態(tài)發(fā)生變化，立即調(diào)用控制子程序改變電機(jī)轉(zhuǎn)動方向及車速。小車始終在黑線上行走井完成所以任務(wù)。對標(biāo)志位進(jìn)行查詢， 該標(biāo)志通過串口中斷程序控制的，每次對障礙物與小車的距離進(jìn)行查詢比較，達(dá)到一定距離時，小車進(jìn)行避障，并且計數(shù)，方便第二次遇到障礙是以另一種方式避障。啟動初始化是J獲取信號信息是否有障犒否傳感器檢測是否是第一次否左轉(zhuǎn)躲避障礙計數(shù)+1右轉(zhuǎn)躲避障礙左彎道左轉(zhuǎn)右彎道右轉(zhuǎn)四:結(jié)論我們不斷地對系統(tǒng)迸行優(yōu)通過各種方案的討論及研究，和多