基于51單片機(jī)的智能循跡小車的設(shè)計(jì)-基于51單片機(jī)的智能循跡小車的設(shè)計(jì)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上· 54·儀 表 技術(shù)2011年第 2期基于 51單片機(jī)的智能循跡小車的設(shè)計(jì)黃春平 ,萬其明 ,葉 林(中山職業(yè)技術(shù)學(xué)院電子信息工程系 ,廣東 中山 )摘要:利用 STC89S52為控制核心, 通過紅外發(fā)射和接收管采集信號(hào), 并將信號(hào)轉(zhuǎn)換為能被單片機(jī)識(shí)別的數(shù)字信號(hào)。 單片機(jī)控制直流電機(jī)不同的轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài), 實(shí)現(xiàn)小車的前進(jìn)、后退、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)等功能, 并通過發(fā)光二極管指示不同的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。 整個(gè)系統(tǒng)的電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單, 可靠性高。關(guān)鍵詞:51單片機(jī);紅外發(fā)射;直流電機(jī) ;智能小車中圖分類號(hào):TP273文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1006 -2394(2011)02

2、-0054 -03TheDesignofInteligentCarBasedon51HUANGChun-ping, WANQi-ming, YELin(ZhongshanPolytechnic, Zhongshan, China)Abstract:ThechipSTC89S52 isusedasthecontrolcenter, andsignalsarecolectedthroughtheinfraredtransmit-terandreceiver.Signalsareconvertedtodigitalsignalswhichcanbeidentifiedbythesinglechip.

3、Themicroprocessor controlsDCmotorrotationstatetoachievefunctionsofcargoingforward, backward, turningleftandturningright.Dif-ferentmotionstatesareindicatedthroughtheLED.Thesystemhassimplecircuitstructureandhighreliability.Keywords:51-microcontroler;infraredtransmiting;DCmotor;inteligentcar專心-專注-專業(yè)0引言

4、智能小車在感知效應(yīng)方面全面模擬人的機(jī)器系統(tǒng) ,它是人工智能技術(shù)的試驗(yàn)場(chǎng)。智能小車具有識(shí)別、推理、學(xué)習(xí)和規(guī)劃等智能機(jī)制, 可以把感知和智能化結(jié)合起來 ,能在非特定環(huán)境下工作 , 在惡劣條件下探測(cè)、救生等方面具有廣闊的應(yīng)用前景?；?STC89S52單片機(jī)的智能循跡小車能沿黑色指引導(dǎo)線前進(jìn),通過紅外發(fā)射接收,自動(dòng)識(shí)別處理,發(fā)出聲光信號(hào)指示運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。1循跡小車硬件組成循跡小車由機(jī)械和電控系統(tǒng)兩部分組成。機(jī)械載體采用一種簡(jiǎn)單的車模裝置,采用左右兩輪分別驅(qū)動(dòng),前輪采用萬向輪的車體設(shè)計(jì),電機(jī)采用直流減速電機(jī);電控系統(tǒng)主要由電源供應(yīng)模塊、紅外檢測(cè)模塊、顯示模塊、電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、蜂鳴器提示模塊等五部分構(gòu)成, 如

5、圖 1所示。圖 1 系統(tǒng)框圖單片機(jī)是整個(gè)智能循跡小車的核心 ,控制所有模塊。本系統(tǒng)采用 STC89S52,它是一種低功耗、高性能 CMOS8 位微控制器 , 具有 8K字節(jié)在系統(tǒng)可編程FLASH存儲(chǔ)器,使用 STC公司高密度非易失性存儲(chǔ)器技術(shù)制造,與工業(yè) 80C51指令和引腳完全兼容。片上FLASH允許程序存儲(chǔ)器在系統(tǒng)可編程, 亦使用常規(guī)編程器。主控模塊如圖 2所示 ,支持上電和按鍵復(fù)位。 1.1 電源模塊電源模塊采用了兩種供電方式,在程序調(diào)試下載階段采用了來自 PC機(jī)的 USB接口供電 ,在小車循跡行駛的時(shí)候采用 4 節(jié) 1.5V的干電池供電。電源通過 7805 穩(wěn)壓塊穩(wěn)壓, 470F和 1

6、04電容進(jìn)行濾波,如圖 3所示。 1.2 紅外檢測(cè)模塊紅外檢測(cè)采用了 TCRT5000, 在車后部靠近后輪處安裝兩對(duì) TCRT5000紅外對(duì)管 , 與路面距離控制在12mm左右。 TCRT5000測(cè)試電路如圖 4所示 。黑線檢測(cè)原理是紅外發(fā)射管發(fā)射光線到路面 ,紅外光遇到白底則被反射,接收管接收到反射光 ,經(jīng)施密特觸發(fā)器整形后輸出低電平;當(dāng)紅外光遇到黑線時(shí)則被吸收,接收管沒有接收到反射光,經(jīng)施密特觸發(fā)器整形后輸出高電平。紅外檢測(cè)模塊電路原理如圖 5所示。收稿日期:2010 -09作者簡(jiǎn)介:黃春平(1981 ),男, 講師, 碩士, 主要從事智能儀器的研究和教學(xué)工作。2011年第 2期儀 表 技

7、 術(shù)· 55·1.3 直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊TTL邏輯電平信號(hào), 可驅(qū)動(dòng) 36V、2A以下的電機(jī)。兩個(gè)后輪采用 L293D驅(qū)動(dòng)的直流電機(jī)帶動(dòng)。L293D可驅(qū)動(dòng)兩個(gè)電機(jī) , 3、6和 11、14腳之間分別接 2L293D是驅(qū)動(dòng)二相和四相直流電機(jī)的專用芯片, 內(nèi)含個(gè)電機(jī)。 2、7、10、15腳接輸入控制電平 , 控制電機(jī)的兩個(gè) H橋的高電壓大電流雙全橋式驅(qū)動(dòng)器, 接收標(biāo)準(zhǔn)正反轉(zhuǎn) , EN1、EN2接控制使能端 , 控制電機(jī)的停轉(zhuǎn) ,圖 2 主控模塊圖 5 紅外檢測(cè)模塊圖 3 電源模塊L293D的邏輯功能如表 1所示 。單片機(jī)通過輸出二組PWM波來控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn) ?？刂品椒ㄅc控制電路

8、都比較簡(jiǎn)單 , 2、7 腳控制第一個(gè)電機(jī)的方向, 輸入的EN1控制第一個(gè)電機(jī)的速度 ;10, 15腳控制第二個(gè)電機(jī)的方向 ,輸入的 EN2 控制第二個(gè)電機(jī)的速度 , 直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路如圖 6所示。圖 4TCRT5000測(cè)試電路· 56·儀 表 技術(shù)2011年第 2期圖 6 直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路表 1 L293D邏輯功能EN1(2)IN1(IN3)IN2(IN4)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)情況HHH前進(jìn)HLL后退HHL左轉(zhuǎn)HLH右轉(zhuǎn)2 軟件設(shè)計(jì)圖 7給出的是主程序流程圖 。程序啟動(dòng)后檢測(cè)光電傳感器 1, 2, 如遇白線, 則前進(jìn) ;如都遇黑線, 則后退 ;如果光電傳感器 1 遇黑線 ,傳感器 2遇

9、白線, 則左轉(zhuǎn) ;如果光電傳感器 1 遇白線 ,傳感器 2遇黑線, 則右轉(zhuǎn) 。程序主要采用 switch, case語句,控制簡(jiǎn)單實(shí)用。圖 7 軟件流程圖3結(jié)論智能循跡小車采用了 51單片機(jī)為控制核心 ,因?yàn)樵搯纹瑱C(jī)的穩(wěn)定性較好, 性價(jià)比較高。黑線的循跡采用了紅外發(fā)射對(duì)管 TCRT5000, 并通過施密特觸發(fā)器整形, 抗干擾能力較強(qiáng), 采用的技術(shù)主要有 :通過編程來控制小車的速度;紅外對(duì)管光電傳感器的有效應(yīng)用;直流驅(qū)動(dòng)芯片的可靠運(yùn)用。參考文獻(xiàn): 1 張拓, 戴亞文.基于 AT89S52單片機(jī)的智能循跡機(jī)器人設(shè)計(jì) J .機(jī)電工程技術(shù), 2009(1):13 -15. 2 孫涵芳.MCS51/96

10、 系列單片機(jī)原理與應(yīng)用 M .北京:北京航空航天大學(xué)出版社, 1999. 3 王文華.基于 80C51單片機(jī)的智能小車設(shè)計(jì) J .山西電子技術(shù), 2010(4):9 -10. 4 吳凌燕, 唐金元, 蘇建元, 等.基于 AT89C52的實(shí)驗(yàn)室監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì) J .儀表技術(shù), 2009(2):3 -5.(丁云編發(fā))(上接第 53頁 )(3)3(2)(2)(k) (20)x2(k)= w21lix1i (k)+w2lix2ii=1式中:l=1 為輸出層節(jié)點(diǎn)數(shù) , 上角標(biāo) (1)、(2)、(3)分別代表輸入層、隱含層和輸出層, w12li和 w21li分別為第二個(gè)網(wǎng)絡(luò)對(duì)第一個(gè)網(wǎng)絡(luò)的作用權(quán)值及第一個(gè)網(wǎng)絡(luò)

11、對(duì)第二個(gè)網(wǎng)絡(luò)的作用權(quán)值。相應(yīng)的算法在文獻(xiàn) 3中有詳細(xì)地介紹。3結(jié)語本文以中央空調(diào)系統(tǒng)為被控對(duì)象 ,研究了 PID神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法在中央空調(diào)溫濕度控制中的應(yīng)用。對(duì)單神經(jīng)元 PID控制器進(jìn)行了 SIMULINK仿真, 仿真結(jié)果表明單神經(jīng)元 PID控制器控制效果顯著 , 達(dá)到了系統(tǒng)的精度要求,但是對(duì)溫濕度控制中存在的耦合問題解決效果不明顯 ,因此在本文最后介紹了一種新的解耦控制器:三層前向 PID神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)解耦控制器。從理論上該種控制器考慮到了溫度控制和濕度控制間的耦合問題 ,溫度及濕度不再是單獨(dú)控制 ,在三層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的隱含層有相互的交叉,在學(xué)習(xí)時(shí)能有效考慮互相的影響。接下來控制器模型的建立及算法的改進(jìn)還需進(jìn)一步地研究。參考文獻(xiàn): 1 曾軍, 方厚輝.神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) PID控制及其 Matlab仿真 J .現(xiàn)代電子技術(shù), 2004(169):51