arduino循跡小車(chē)大學(xué)學(xué)位論文.doc

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1、福建船政交通學(xué)院目　錄摘要2引言21Arduino智能小車(chē)設(shè)計(jì)方案與參數(shù)31.1Arduino智能小車(chē)設(shè)計(jì)方案簡(jiǎn)介31.1.1功能要求31.1.2基本原理31.2循跡小車(chē)參數(shù)42Arduino與51單片機(jī)的區(qū)別52.1Arduino單片機(jī)52.1.1Arduino單片機(jī)的介紹52.1.2Arduino單片機(jī)的特色52.1.3Arduino單片機(jī)的功能52.251單片機(jī)62.2.151單片機(jī)的介紹62.2.251單片機(jī)的功能62.3Arduino比51更好的地方73循跡小車(chē)設(shè)計(jì)83.1硬件設(shè)計(jì)83.1.1單片機(jī)最小系統(tǒng)83.1.2灰度傳感器模塊93.1.3電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路

2、103.2軟件設(shè)計(jì)123.2.1系統(tǒng)主程序133.2.2本系統(tǒng)編譯器133.3實(shí)物展示143.4部分程序展示15結(jié)論20致謝21參考文獻(xiàn)2219福建船政交通學(xué)院Arduino循跡小車(chē)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)摘要：循跡小車(chē)是Arduino單片機(jī)的一種典型應(yīng)用。本智能小車(chē)是由ardiuno單片機(jī)和外部電路組成，包括檢測(cè)模塊，控制模塊，電源模塊。循跡車(chē)設(shè)計(jì)采用Arduino單片機(jī)作為小車(chē)的控制核心，采用灰度傳感器作為小車(chē)的檢測(cè)模塊來(lái)識(shí)別綠色路面中央的黑色引導(dǎo)線(xiàn)，采集信號(hào)并將信號(hào)轉(zhuǎn)換為能被ardiuno單片機(jī)識(shí)別的數(shù)字信號(hào)；采用驅(qū)動(dòng)芯片L298N構(gòu)成雙H橋控制直流電機(jī)。其中軟件系統(tǒng)采用C

3、程序。關(guān)鍵詞：Arduino單片機(jī)，自動(dòng)循跡，驅(qū)動(dòng)電路。引言自第一臺(tái)工業(yè)機(jī)器人誕生以來(lái)，機(jī)器人的民展已經(jīng)遍及機(jī)械、電子、冶金、交通、宇航、國(guó)防等領(lǐng)域。近年來(lái)機(jī)器人的智能水平不斷提高，并且迅速地改變著人們的生活方式。人們?cè)诓粩嗵接憽⒏脑?、認(rèn)識(shí)自然的過(guò)程中，制造能替代人工作的機(jī)器一直是人類(lèi)的目標(biāo)。單片機(jī)是一種可通過(guò)編程控制的微處理器，雖其自身不能單獨(dú)用在某項(xiàng)工程或產(chǎn)品上，但當(dāng)其與外圍數(shù)字器件和模擬器件結(jié)合時(shí)便可發(fā)揮強(qiáng)大的功能，現(xiàn)在單片機(jī)已廣泛應(yīng)用于眾多領(lǐng)域。例如：工業(yè)自動(dòng)化，智能儀器儀表，消費(fèi)類(lèi)電子產(chǎn)品，通信方面，武器裝備等。作為與自動(dòng)化技術(shù)和電子密切相關(guān)的理工科學(xué)生，

4、掌握單片機(jī)是最基礎(chǔ)的要求。為進(jìn)一步豐富和鞏固單片機(jī)知識(shí)，也為能更好的聯(lián)系實(shí)際應(yīng)用，本次畢業(yè)設(shè)計(jì)選擇了基于單片機(jī)Arduino循跡車(chē)，并做出實(shí)物。鑒于電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)以及各種更先進(jìn)的仿真軟件的出現(xiàn)，使用高級(jí)語(yǔ)言如C代替匯編語(yǔ)言進(jìn)行編程和控制已成為現(xiàn)實(shí)，單片機(jī)C語(yǔ)言編程相對(duì)于MC51匯編語(yǔ)言編程有如下優(yōu)點(diǎn)：對(duì)單片機(jī)的指令系統(tǒng)不需要有很深的理解就可以編程操作單片機(jī)。寄存器分配、不同存儲(chǔ)器的尋址及數(shù)據(jù)類(lèi)型等細(xì)節(jié)完全由編輯器自動(dòng)處理。程序有規(guī)范的結(jié)構(gòu)，可分為不同的函數(shù)，可使程序結(jié)構(gòu)化。庫(kù)中包括許多標(biāo)準(zhǔn)子程序，具有較強(qiáng)的處理能力，使用方便。具有方便的模塊化編程技術(shù)，使已編好

5、的程序便于移植，可極大縮短開(kāi)發(fā)時(shí)間，增加程序的可讀性和可維護(hù)性。19福建船政交通學(xué)院事實(shí)上，當(dāng)今許多硬件的開(kāi)發(fā)都已開(kāi)始用C語(yǔ)言編程，如各種單片機(jī)、DSP、ARM等，用C語(yǔ)言進(jìn)行工業(yè)控制也已成為一種趨勢(shì)，為了更好的適應(yīng)當(dāng)今社會(huì)形勢(shì)，為了更好的面對(duì)挑戰(zhàn)、把握機(jī)遇，此次畢業(yè)設(shè)計(jì)決定嘗試用C語(yǔ)言編程完成。也希望能在進(jìn)一步熟悉單片機(jī)控制的同時(shí)，對(duì)數(shù)字電子技術(shù)、模擬電子技術(shù)、計(jì)算控制技術(shù)以及常用外圍芯片有更深層次的了解，提高自己的綜合能力。1Arduino智能小車(chē)設(shè)計(jì)方案與參數(shù)根據(jù)設(shè)計(jì)要求，Arduino智能小車(chē)要沿著山道環(huán)山跑一圈。Arduino智能小車(chē)主要由四部分組成：分別

6、為大腦-微控制器Arduino、眼睛-灰度傳感器、軀體-電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊和心臟-電源模塊。1.1Arduino智能小車(chē)方案簡(jiǎn)介依據(jù)所需功能的要求，設(shè)計(jì)計(jì)價(jià)器系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖和硬件電路，繪制出智能小車(chē)的電路圖，再繪制程序框圖，之后編程并燒錄到單片機(jī)；將各模塊組合進(jìn)行調(diào)試。1.1.1功能要求小車(chē)以Arduino為控制核心,用單片機(jī)產(chǎn)生PWM波，控制小車(chē)速度。利用灰度傳感器對(duì)路面黑色軌跡進(jìn)行檢測(cè),并將路面檢測(cè)信號(hào)反饋給單片機(jī)內(nèi)。單片機(jī)對(duì)采集到的信號(hào)予以分析判斷,及時(shí)控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)以調(diào)整小車(chē)轉(zhuǎn)向,從而使小車(chē)能夠沿著黑色軌跡自動(dòng)行駛,實(shí)現(xiàn)小車(chē)自動(dòng)尋跡的目的。1.1.2基本原理智能小車(chē)系

7、統(tǒng)主要由四部分組成：大腦-微控制器Arduino、眼睛-灰度傳感器、手腳-電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、能源-電源模塊,智能車(chē)循跡行駛過(guò)程是：首先灰度傳感器將檢測(cè)到黑線(xiàn)的信號(hào)傳送給單片機(jī)最小系統(tǒng)，然后通過(guò)單片機(jī)最小系統(tǒng)的控制算法對(duì)信號(hào)進(jìn)行計(jì)算處理，將此信號(hào)在通過(guò)控制算法驅(qū)動(dòng)電機(jī)，最后實(shí)現(xiàn)對(duì)智能車(chē)運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)行實(shí)時(shí)控制。微控制器-Arduino為內(nèi)部核心處理處理單元，將外部給予的電平信號(hào)通過(guò)以植入的c語(yǔ)言程序?yàn)橹鬟M(jìn)行處理?；叶葌鞲衅鳛橹悄苄≤?chē)的眼睛，通過(guò)辨別地面的黑色線(xiàn)條的物理信號(hào)，灰度再將之轉(zhuǎn)換為單片機(jī)能夠處理的電平信號(hào)。單片機(jī)將信號(hào)傳輸給電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊，即我們小車(chē)結(jié)構(gòu)的手腳接受指