智能循迹小车.doc

简单电子系统设计报告-智能循迹小车 学号 * 年级 * 学院 * 专业 * 姓名 * 指导教师 * 一、设计目的通过设计进一步掌握单片机的应用，特别是在嵌入式系统中的应用。进一步学习单片机在系统中的控制功能，能够合理设计单片机的外围电路，并使之与单片机构成整个系统。熟悉并掌握一些基本的电子元器件的工作特性等。二设计要求以 AT89S52 单片机为系统控制处理器；采用红外传感获取赛道的信息，来对小车的方向和速度进行控制。此外，对整个控制软件进行设计和程序的编制以及程序的调试，并最终完成软件和硬件的融合，实现小车的预期功能。三、软硬件设计硬件电路的设计1、最小系统：整个系统主要由光电检测模块、单片机系统、左右直流电机驱动电路模块和直流电机等组成，系统框图如图1所示。光电检测模块实时检测路况信息；单片机系统负责处理光电检测模块传来的信息，并将处理后的信号作用于左右直流电机驱动电路，控制直流电机的转动。显示模块光电检测模块单片机系统右直流电机驱动电路图1 智能寻迹小车系统框图直流电机左直流电机驱动电路直流电机小车中的直流电机驱动电路的设计稳压电源 主控芯片 AT89S52H桥驱动电路直流电机LM324光电对管组图2 小车整体的运行框图小车采用atmel公司的AT89C52单片机作为控制芯片，图1是其最小系统电路。主要包括：时钟电路、电源电路、复位电路。其中各个部分的功能如下：1、时钟电路：给单片机提供一个外接的16MHz的石英晶振。2、电源电路：给单片机提供5V电源。3、复位电路：在电压达到正常值时给单片机一个复位信号。图3 单片机最小系统原理图2、电源电路设计：模型车通过自身系统，采集赛道信息，获取自身速度信息，加以处理，由芯片给出指令控制其前进转向等动作，各部分都需要由电路支持，电源管理尤为重要。在本设计中，51单片机使用5V电源，电机及舵机使用6V电源。考虑到电源为充电电池组，额定电压为7.2V，实际充满电后电压则为6.5-6.8V，所以单片机及传感器模块采用7805稳压后的5V电源供电，舵机及电机直接由电池供电。3、传感器电路：光电寻线方案一般由多对红外收发管组成，通过检测接收到的反射光强，判断黑白线。原理图由红外对管和电压比较器两部分组成，红外对管输出的模拟电压通过电压比较器转换成数字电平输出到单片机。图5 赛道检测原理图：4、电机驱动电路： 电机驱动芯片L298N是SGS公司的产品，内部包含4通道逻辑驱动电路。是一种二相和四相电机的专用驱动器，即内含二个H桥的高电压大电流双全桥式驱动器，接收标准TTL逻辑电平信号，可驱动46V、2A以下的电机。其引脚排列如图1中U4所示，1脚和15脚可单独引出连接电流采样电阻器，形成电流传感信号。L298可驱动2个电机，OUT1、OUT2和OUT3、OUT4之间分别接2个电动机。5、7、10、12脚接输入控制电平，控制电机的正反转，ENA，ENB接控制使能端，控制电机的停转。也利用单片机产生PWM信号接到ENA，ENB端子，对电机的转速进行调节。L298N电路原理图：由于一片L298N可以直接驱动两个电机，但是为了加大驱动力，我们采用两路并联的方式来驱动电机。图6 L298N电路图软件系统的实现小车循迹规则：若小车偏左的时候，车轮将向右偏转；若小车偏右，车轮将向左偏转；若没有偏移，小车将继续向前；若小车完全偏离黑色轨迹，小车后退以寻找黑色轨迹。小车程序：#include<reg51.h>#define uchar unsigned char#define uint unsigned intsbit ss1=P11;sbit ss2=P12;void qianjin()P3=0x0A;void zuozhuan()P3=0x08;void youzhuan()P3=0x02;void xunji() uchar flag;if(ss1=1)&&(ss2=1)flag=0;if(ss1=1)&&(ss2=0) flag=1;if(ss1=0)&&(ss2=1)flag=2;switch (flag)case0:qianjin();break;case1:youzhuan();break;case2:zuozhuan();break;void main()while(1)xunji();四、智能车调试将小车组装完毕，编好程序后，拷入单片机，给小车供电，进行调试：1小车只单侧的传感器有反应，仅一侧能检测到黑线，红外检测输出改线后，小车达到要求可以正常沿着黑线循迹行走。小车调试完毕。五、心得体会根据本次设计要求，我们小组系统地阅读了大量的资料，并认真分析了设计课题的需求，还系统学习了51系列单片机的工作原理及其使用方法，并独自设计智能小车的整个项目。虽然条件艰苦，但经过不懈钻研和努力，系统的进行了多项试验，最终做出了整个小车的硬件系统，然后结合课题任务和小车硬件进行了程序的编制，本系统能够基本满足设计要求，能够较快较平稳的是小车沿引导线行驶，但由于经验能力有限，该系统还存在着许多不尽人意的地方有待于进一步的完善与改进。通过本次课题设计，不仅是对我们课本所学知识的考查，更是对我的自学能力和收集资料能力以及动手能力的考验。本次毕业设计使我们意识到了实验的重要性，在硬件制作和软件调试的过程中，出现了很多问题，最终都是通过实验的方法来解决的。还有以前对程序只是一个很模糊的概念，通过这次的课题设计使我对程序完全有了一个新的认识，并能使用C熟练的进行编程了。通过本次课题设计，极大的锻炼了我们的思考和分析问题的能力，并对单片机有了一个更深的认识。总之，在课题设计的过程中，无论是对于学习方法还是理论知识，我们都有了新的认识，受益匪浅，这将激励我们在今后再接再厉，不断完善自己的理论知识，提高实践运作能力。