智能循跡小車實驗報告材料

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1、實用標(biāo)準(zhǔn)文案摘要本設(shè)計主要有單片機模塊、傳感器模塊、電機驅(qū)動模塊以及電源模塊組成，小車具有自主尋跡的功能。本次設(shè)計采用STC公司的89C52單片機作為控制芯片，傳感器模塊采用紅外光電對管和比較器實現(xiàn)，能夠輕松識別黑白兩色路面，同時具有抗環(huán)境干擾能力，電機模塊由L298N芯片和兩個直流電機構(gòu)成，組成了智能車的動力系統(tǒng)，電源采用7.2V的直流電池，經(jīng)過系統(tǒng)組裝，從而實現(xiàn)了小車的自動循跡的功能。關(guān)鍵詞智能小車STC89C52單片機L298N紅外光對管精彩文檔實用標(biāo)準(zhǔn)文案1緒論隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，機器人

2、的設(shè)計越來越精細(xì)，功能越來越復(fù)雜，智能小車作為其的一個分支，也在不斷發(fā)展。在近幾年的電子設(shè)計大賽中，關(guān)于小車的智能化功能的實現(xiàn)也多種多樣，因此本次我們也打算設(shè)計一智能小車，使其能自動識別預(yù)制道路，按照設(shè)計的道路自行尋跡。2設(shè)計任務(wù)與要求采用MCS-51單片機為控制芯片（也可采用其他的芯片），紅外對管為識別器件、步進(jìn)電機為行進(jìn)部件，設(shè)計出一個能夠識別以白底為道路色，寬度10mm左右的黑色膠帶制作的不規(guī)則的封閉曲線為引導(dǎo)軌跡并能沿該軌跡行進(jìn)的智能尋跡機器小車。3方案設(shè)計與方案選擇3.1硬件部分可分為

3、四個模塊：單片機模塊、傳感器模塊、電機驅(qū)動模塊以及電源模塊。3.1.1單片機模塊為小車運行的核心部件，起控制小車的所有運行狀態(tài)的作用。由于以前自己開發(fā)板使用的是ATMEL公司的STC89C52，所以讓然選擇這個芯片作為控制核心部件。STC89C52是一種低損耗、高性能、CMOS八位微處理器，片內(nèi)有4k字節(jié)的在線可重復(fù)編程、快速擦除快速寫入程序的存儲器，能重復(fù)寫入/擦除1000次，數(shù)據(jù)保存時間為十年。其程序和數(shù)據(jù)存儲是分開的。3.1.2傳感器模塊方案一：使用光敏電阻組成光敏探測器采集路面信息。阻值

4、經(jīng)過比較器輸出高低電平進(jìn)行分析，但是光照影響很大，不能穩(wěn)定工作。方案二：使用光電傳感器來采集路面信息。使用紅外光電對管，其結(jié)構(gòu)簡明，實現(xiàn)方便，成本低廉，沒有復(fù)雜的圖像處理工作，因此反應(yīng)靈敏，響應(yīng)時間少。但也存在不足，它能獲取的信息是不完全的，容易受很多擾動（如背景光源，高度等）的影響，抗干擾能力較差。方案三：使用CCD傳感器來采集路面信息。使用CCD可以獲取大量的圖像信息，掌握全面的路徑信息，抗干擾能力強，為以后功能的擴展提供方便。但使用CCD需要大量的圖像處理工作，進(jìn)行大量數(shù)據(jù)的存儲和計算，因

5、此電路復(fù)雜，實現(xiàn)起來工作量大。方案四：使用光電對管采集路面信息。RPR220結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，調(diào)整電路簡單工作性能穩(wěn)定?？梢姺桨杆淖钸m宜，但僅從此項目考慮，方案二成本低，也能完成設(shè)計，故選用方案二。精彩文檔實用標(biāo)準(zhǔn)文案1.1.1電機控制模塊3.1.3.1電機的選擇方案一：采用步進(jìn)電機，其轉(zhuǎn)過的角度可以精確定位，可實現(xiàn)小車行進(jìn)過程的精確定位。但步進(jìn)電機的輸出力矩低，隨轉(zhuǎn)速的升高而降低，且轉(zhuǎn)速越快下降得越快。方案二：采用直流電機，其轉(zhuǎn)動力矩大，體積小，重量輕，裝配簡單，操作方便。速度的調(diào)節(jié)可以改變電

6、壓也可以調(diào)節(jié)PWM。基于以上，我們選擇了方案二，使用直流電機作為驅(qū)動電機。3.1.3.2電機的驅(qū)動采用專用芯片L298N作為電機驅(qū)動芯片，其操作方便，穩(wěn)定性好，性能優(yōu)良。一片L298N就可以分別控制兩個直流電機。1.1.2電源模塊給整個系統(tǒng)穩(wěn)定供電以保持其正常工作，包括7.2V的電源以及轉(zhuǎn)5V部分，其中7.2V的是給電機和其驅(qū)動供電，5V的用來驅(qū)動單片機及其他芯片。以上單元連接如下圖所示：精彩文檔實用標(biāo)準(zhǔn)文案1.1軟件部分3.2.1程序流程圖此系統(tǒng)采用89C52單片機，再根據(jù)硬件連接，通過相應(yīng)的

7、軟件來完成對信號的采集和數(shù)據(jù)的分析，再控制小車的運行狀態(tài)，以下為主程序流程圖：3.2.2程序設(shè)計思路3.2.2.1尋跡模塊程序通過傳感器獲得路面信息然后反饋給單片機，再通過單片機來實現(xiàn)相應(yīng)的功能。3.2.2.2電機驅(qū)動模塊程序控制兩個直流電機，實現(xiàn)前進(jìn)、后退、前左轉(zhuǎn)、前右轉(zhuǎn)、停車等功能。精彩文檔實用標(biāo)準(zhǔn)文案1各部分電路的作用及電路工作原理分析4.1信號采集模塊4.1.1TCRT500結(jié)構(gòu)與工作原理TCRT5000(L)具有緊湊的結(jié)構(gòu)發(fā)光燈和檢測器安排在同一方向上，利用紅外光譜反射對象存在另一個對

8、象上，操作的波長大約是950毫米。探測器由光電晶體三極管組成的,它由高發(fā)射功率紅外光電二極管和高度靈敏光電晶體管組成。通過測試，其檢測距離在2mm-10mm。TCRT5000的發(fā)射管和接收管是一起封裝在矩形塑料殼中，為了使檢測更加準(zhǔn)確，我們用了5只TCRT5000檢測黑線，實物見圖4-1。4.1.2信號采集電路圖及原理小車在白色地面行駛時，紅外發(fā)射管發(fā)出的紅外信號被反射，接收管收到信號后，輸出端為低電平，經(jīng)過比較器比較后輸出為低電平。而當(dāng)紅外信號遇到黑色導(dǎo)軌時，紅外信號被吸收，接收管不能接收信號