智能車(chē)紅外探測(cè)_圖文

1、紅外傳感器應(yīng)用實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)報(bào)告設(shè)計(jì)者：指導(dǎo)老師： 第一章 引言1.1設(shè)計(jì)目的隨著電子計(jì)算機(jī)的發(fā)展，汽車(chē)越來(lái)越智能化，它將具有自動(dòng)駕駛、自動(dòng)變速和自動(dòng)識(shí)別道路的功能。各個(gè)發(fā)達(dá)國(guó)家都在爭(zhēng)相研制智能汽車(chē)，它的專(zhuān)業(yè)知識(shí)涵蓋控制、模式識(shí)別、傳感技術(shù)、汽車(chē)電子、電氣、計(jì)算機(jī)、機(jī)械等多個(gè)學(xué)科。本文基于AT89C51單片機(jī)設(shè)計(jì)了一種紅外光電管循跡系統(tǒng)，軟件采用C語(yǔ)言完成。通過(guò)設(shè)計(jì)進(jìn)一步掌握51單片機(jī)的應(yīng)用，特別是在嵌入式系統(tǒng)中的應(yīng)用。進(jìn)一步學(xué)習(xí)51單片機(jī)在系統(tǒng)中的控制功能，能夠合理設(shè)計(jì)單片機(jī)的外圍電路，并使之與單片機(jī)構(gòu)成整個(gè)系統(tǒng)。1.2設(shè)計(jì)方案介紹該模型采用紅外對(duì)管方案進(jìn)行道路檢測(cè)，單片機(jī)根據(jù)采集到的紅外對(duì)管的不

2、同狀態(tài)判斷小車(chē)當(dāng)前狀態(tài)，并將信息通過(guò)譯碼器傳給數(shù)碼管，給出與賽道偏離角度的顯示。1.3內(nèi)容安排本報(bào)告主要分為三個(gè)部分。第一部分是對(duì)整個(gè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方法的一個(gè)概要說(shuō)明，主要內(nèi)容是對(duì)整個(gè)技術(shù)方案的概述；第二部分是對(duì)硬件電路設(shè)計(jì)的說(shuō)明，主要介紹系統(tǒng)傳感器的設(shè)計(jì)及其他硬件電路的設(shè)計(jì)原理等；第三部分是對(duì)系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)部分的說(shuō)明，主要內(nèi)容是智能模型車(chē)設(shè)計(jì)中主要用到的角度顯示、算法說(shuō)明及代碼設(shè)計(jì)介紹等。第二章 技術(shù)方案概述本模型車(chē)的電路系統(tǒng)包括單片機(jī)模塊、傳感器模塊、譯碼器模塊和數(shù)碼管模塊。在整個(gè)系統(tǒng)中，由穩(wěn)壓電源實(shí)現(xiàn)對(duì)各模塊的電源管理，對(duì)單片機(jī)、光電管、譯碼器、數(shù)碼管均提供5V直流電壓。路徑識(shí)別電路由10對(duì)光電

3、發(fā)送與接收管組成。由于路面存在黑色引導(dǎo)線(xiàn)，落在黑線(xiàn)區(qū)域內(nèi)的光電接收管接收到反射的光線(xiàn)的強(qiáng)度與白色的路面不同，進(jìn)而在光電接收管兩端產(chǎn)生不同的電壓值，由此判斷路線(xiàn)的走向。傳感器模塊將當(dāng)前采集到的一組電壓值傳遞給單片機(jī)，進(jìn)而根據(jù)一定的算法對(duì)輸出進(jìn)行控制，輸出值將傳給譯碼器，再由譯碼器將二進(jìn)制輸入翻譯成10進(jìn)制數(shù)輸給數(shù)碼管，使得數(shù)碼管相應(yīng)的發(fā)光二極管發(fā)光，從而從外觀顯示直觀得到模型與模擬賽道之間的夾角。單片機(jī)模塊是模型的核心部分，主要完成對(duì)外圍模塊的管理，實(shí)現(xiàn)對(duì)外圍模塊的信號(hào)發(fā)送，以及對(duì)傳感器模塊的信號(hào)采集，并根據(jù)軟件算法對(duì)所采集的信號(hào)進(jìn)行處理，發(fā)送信號(hào)給執(zhí)行模塊進(jìn)行任務(wù)執(zhí)行，保證整個(gè)系統(tǒng)的正常運(yùn)作。

4、第三章 硬件電路的設(shè)計(jì)3.1單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)小車(chē)采用ATMEL公司的AT89C51單片機(jī)作為控制芯片，下圖是其最小系統(tǒng)電路。主要包括：時(shí)鐘電路、電源電路。其中各個(gè)部分的功能如下：1、時(shí)鐘電路：給單片機(jī)提供一個(gè)外接的12MHz的石英晶振。2、電源電路：給單片機(jī)提供5V電源。3.2譯碼器和數(shù)碼管電路74LS247性能指標(biāo)：1）極限電源電壓：7V，實(shí)驗(yàn)時(shí)選擇5V；2）輸出端ag為低電平有效，可直接驅(qū)動(dòng)指示燈或者共陽(yáng)極LED。導(dǎo)通時(shí)正向壓降一般為1.52V，額定電流為10mA，最大電流為40mA工作原理共陽(yáng)極數(shù)碼管的8個(gè)發(fā)光二極管的陽(yáng)極（二極管正端）連接在一起。通常，公共陽(yáng)極接高電平（一般接電源），其它

5、管腳接段驅(qū)動(dòng)電路輸出端。當(dāng)某段驅(qū)動(dòng)電路的輸出端為低電平時(shí)，則該端所連接的字段導(dǎo)通并點(diǎn)亮。根據(jù)發(fā)光字段的不同組合可顯示出各種數(shù)字或字符。此時(shí)，要求段驅(qū)動(dòng)電路能吸收額定的段導(dǎo)通電流，還需根據(jù)外接電源及額定段導(dǎo)通電流來(lái)確定相應(yīng)的限流電阻。實(shí)際設(shè)計(jì)中為保護(hù)數(shù)碼管在譯碼器和數(shù)碼管之間接入了保護(hù)電阻3.3傳感器電路上面電路由一對(duì)紅外對(duì)管、運(yùn)算放大器和電阻組成，R1起到限流的作用，用來(lái)控制發(fā)光管發(fā)出紅外信號(hào)的強(qiáng)弱。接收管實(shí)際上是一個(gè)光敏三極管基極的光電流經(jīng)過(guò)放大后流經(jīng)電阻R2產(chǎn)生的電壓與R3、R5調(diào)節(jié)后得到的電業(yè)進(jìn)行比較。UA1與電阻組成一個(gè)比較器。在有紅外信號(hào)返回時(shí)OUT端輸出低電平，反之輸出高電平。根據(jù)

6、光電管的參數(shù)算得理論上當(dāng)R1=75，R2=4.3K時(shí)效果最好，但在實(shí)際實(shí)驗(yàn)時(shí)由于這組參數(shù)使得接收管非常靈敏而出現(xiàn)光電管對(duì)著黑色物體時(shí)接收管仍然接收到紅外反光的情況，因此實(shí)驗(yàn)后期將R2換成2K。當(dāng)模型處于白色A4紙前，接收管接收到紅外線(xiàn)反射，OUT為低電平，約為0V，發(fā)光二極管L3發(fā)光；反之，當(dāng)模型處于黑色膠帶前，接收管接收不到紅外線(xiàn)反射，OUT為高電平，約為4V左右，發(fā)光二極管不發(fā)光。1） 當(dāng)1、2、3、4、5暗時(shí)，模型與賽道前進(jìn)方向一致；2） 當(dāng)1、6暗時(shí)，模型與賽道成30度夾角；3） 當(dāng)2、7暗時(shí)，模型與賽道成60度夾角；4） 當(dāng)3、8暗時(shí)，模型與賽道成90度夾角；5） 當(dāng)4、9暗時(shí)，模型

7、與賽道成120度夾角；6） 當(dāng)5、10暗時(shí)，模型與賽道成150度夾角；7） 當(dāng)6、7、8、9、10暗時(shí)，模型與賽道成180度夾角。第四章 軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)4.1設(shè)計(jì)思路1）當(dāng)1、2、3、4、5暗，數(shù)碼管顯示000；2）當(dāng)1、6暗時(shí)，數(shù)碼管顯示030；3）當(dāng)2、7暗時(shí)，數(shù)碼管顯示060；4）當(dāng)3、8暗時(shí)，數(shù)碼管顯示090；5）當(dāng)4、9暗時(shí)，數(shù)碼管顯示120；6）當(dāng)5、10暗時(shí)，數(shù)碼管顯示150；7）當(dāng)6、7、8、9、10暗時(shí)，數(shù)碼管顯示180。4.2設(shè)計(jì)程序（C語(yǔ)言）#include #include sbit P0_0=P00;sbit P0_1=P01;sbit P0_2=P02;sbit P0

8、_3=P03;sbit P0_4=P04;sbit P0_5=P05;sbit P0_6=P06;sbit P0_7=P07;sbit P1_0=P10;sbit P1_1=P11;sbit P1_2=P12;sbit P1_3=P13;sbit P1_4=P14;sbit P1_5=P15;sbit P1_6=P16;sbit P1_7=P17;sbit P2_0=P20;sbit P2_1=P21;sbit P2_2=P22;sbit P2_3=P23;sbit P2_4=P24;sbit P2_5=P25;sbit P2_6=P26;sbit P2_7=P27;void main(voi

9、dwhile(1if(P1_0=1&&P1_1=1&&P1_2=1&&P1_3=1&&P1_4=1&&(P1_5=0&&P1_6=0&&P1_7=0&&P0_0=0&&P0_1=0P0_2=P0_3=P0_4=P0_5=P0_6=P0_7=P2_7=P2_6=P2_5=P2_4=P2_3=P2_2=0;else if(P1_0=1&&P0_1=1P0_2=P0_3=P0_4=P0_5=P2_5=P2_4=P2_3=P2_2=P0_7=P

10、2_7=0;P0_6=P2_6=1;else if(P1_1=1&&P0_0=1P0_2=P0_3=P0_4=P0_5=P2_5=P2_4=P2_3=P2_2=P2_6=P2_7=0;P0_6=P0_7=1;else if(P1_2=1&&P1_7=1P0_2=P0_3=P0_4=P0_5=P2_5=P2_4=P2_3=P2_2=P0_6=P0_7=0;P2_6=P2_7=1;else if(P1_3=1&&P1_6=1P0_2=P0_3=P0_4=P2_5=P2_4=P2_3=P2_2=P2_6=P2_7=P0_7=0;P0_5=P0_6=1;

11、else if(P1_4=1&&P1_5=1P0_2=P0_3=P0_4=P2_5=P2_4=P2_3=P2_2=P0_6=P2_7=0;P0_5=P2_6=P0_7=1;else if(P1_0=0&&P1_1=0&&P1_2=0&&P1_3=0&&P1_4=0&&(P1_5=1&&P1_6=1&&P1_7=1&&P0_0=1&&P0_1=1P0_2=P0_3=P0_4=P2_5=P2_4=P2_3=P2_2=P2_6=P0_6=P0_7=0;P0_5=P2_7=1;elseP0_2=P0_3=P0_4=P0_5=P0_6=P0_7=P2_7=P2_6=P2_5=P2_4=P2_3=P2_2=0; 第五章 實(shí)驗(yàn)成果第六章 結(jié)論本設(shè)計(jì)主要用到了單片機(jī)的通用I/O口的讀寫(xiě)、編寫(xiě)等基本功能，通過(guò)實(shí)際操作進(jìn)