第一篇：智能小車實(shí)驗(yàn)報(bào)告

課程設(shè)計(jì)報(bào)告

（嵌入式技術(shù)實(shí)踐(一)）

學(xué)

院：電氣工程與自動(dòng)化學(xué)院

題 目：智能小車的電路設(shè)計(jì)與制作 專業(yè)班級(jí)：自動(dòng)化123班 學(xué) 號(hào)： 21 學(xué)生姓名：謝斌

指導(dǎo)老師： 王祖麟、張振利 日 期： 2013年6月18日星期二

摘要

我們生活在信息與科技高速發(fā)展的信息時(shí)代，高科技產(chǎn)品的更新的換代也是越來越快。作為21世紀(jì)的大學(xué)生，我們身處這樣的環(huán)境中，就必須使自己能夠適應(yīng)這個(gè)社會(huì)所需。自動(dòng)化作為處在科技前沿的專業(yè)，我們學(xué)生就要打好基礎(chǔ)，跟上時(shí)代的步伐。

為了讓同學(xué)們?cè)谧鲋袑W(xué)。同學(xué)們自己設(shè)計(jì)和制作智能小車，并從中深入了解和理解自動(dòng)化嵌入式。從而為進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)人機(jī)對(duì)話，測(cè)量以及控制這些自動(dòng)化的基本控制做基礎(chǔ)。從理論到實(shí)踐，讓同學(xué)們更好的理解嵌入式，增長同學(xué)的實(shí)踐和設(shè)計(jì)能力。

應(yīng)用P89V51RB2微控制器中端口、外部中斷、定時(shí)器等基本模塊，實(shí)現(xiàn)核心控制，再結(jié)合驅(qū)動(dòng)板來控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)向，最后加上紅外傳感器，實(shí)現(xiàn)小車的智能尋跡。其中端口結(jié)合SPI實(shí)現(xiàn)人機(jī)對(duì)話；定時(shí)器與中斷結(jié)合實(shí)現(xiàn)匹配定時(shí)，捕獲轉(zhuǎn)速；端口、定時(shí)器的結(jié)合就實(shí)現(xiàn)了控制電機(jī)的方向與轉(zhuǎn)速；端口與紅外傳感器結(jié)合，讓小車可以尋找黑線，這樣就實(shí)現(xiàn)了智能尋跡。

關(guān)鍵字：

自動(dòng)化；嵌入式；智能尋跡；實(shí)踐；外部中斷；定時(shí)器；能力

目錄

第一章 緒論....................................................................................5 1.1 課題背景..................................................................................5 1.2 課題概述..................................................................................5 1.3 設(shè)計(jì)要求..................................................................................5

第二章 統(tǒng)的系設(shè)計(jì)........................................................................6 2.1 實(shí)踐原理..................................................................................6 2.2 實(shí)踐器材..................................................................................6 2.3 實(shí)踐目的..................................................................................7

第三章

軟件設(shè)計(jì)..........................................................................8 3.1 硬件開發(fā)的軟件介紹...............................................................8 3.1.1 TKStudio.................................................................錯(cuò)誤！未定義書簽。3.1.2

原理圖的繪制過程...........................................錯(cuò)誤！未定義書簽。3.2 編程環(huán)境介紹...........................................................................9

第四章

系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)..........................................................................9 4.1 硬件實(shí)現(xiàn)..................................................................................9 4.1.1

單片機(jī)外擴(kuò)...........................................................錯(cuò)誤！未定義書簽。4.12

電源模塊板.............................................................錯(cuò)誤！未定義書簽。

4．13 循跡模塊……………………………………………………………………….5

4.14 電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊………………………………………………………..........5

4.2 軟件實(shí)現(xiàn).................................................錯(cuò)誤！未定義書簽。4.3 實(shí)現(xiàn)效果................................................................................11 結(jié)束語：.......................................................................................12 致謝 12 參考文獻(xiàn).......................................................................................12 附錄 12

第一章 緒論

1．1課題背景

學(xué)習(xí)了智能小車的的理論知識(shí)后，急需要一場(chǎng)智能小車制作實(shí)踐實(shí)驗(yàn)以加深我們對(duì)制板的認(rèn)識(shí)及熟悉制做智能小車的工作流程。

“卓越工程師培養(yǎng)計(jì)劃”主要強(qiáng)調(diào)“理論與實(shí)踐、教與學(xué)、學(xué)校與企業(yè)”三個(gè)緊密結(jié)合，全面貫徹和落實(shí)“構(gòu)思、設(shè)計(jì)、實(shí)施、運(yùn)行”這種在做中學(xué)的原則，以及基于項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)的教學(xué)模式。企業(yè)由單純的用人單位變成為學(xué)生聯(lián)合培養(yǎng)單位，高校和企業(yè)共同設(shè)計(jì)培養(yǎng)目標(biāo)，共同制定培養(yǎng)方案，共同實(shí)施培養(yǎng)過程。“真刀真槍”地實(shí)踐，以強(qiáng)化學(xué)生的工程能力和創(chuàng)新能力。

在一學(xué)期的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)理論學(xué)習(xí)后，需要將理論和實(shí)踐有機(jī)的相結(jié)合。在一定程度的專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)的鋪墊、學(xué)長們的實(shí)際操作引導(dǎo)下。展開技能實(shí)踐。

實(shí)驗(yàn)后加以對(duì)實(shí)驗(yàn)的看法，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，研究智能小車的制作方法及對(duì)課題進(jìn)行討論研發(fā)，特設(shè)下此課題。

1.2課題概述

學(xué)習(xí)智能小車以及板的制作流程，加深對(duì)課題的認(rèn)識(shí)，增加理論與實(shí)踐知識(shí)。了解智能小車的制作與使用。

根據(jù)原理圖焊接好單片機(jī)外擴(kuò)、電源模塊、循跡模塊、驅(qū)動(dòng)模塊四塊板子，調(diào)試板子，確保板子正確后，將板子與車身用杜邦線正確連接做好實(shí)驗(yàn)課題。

1.3設(shè)計(jì)要求

第一：畫出正確的原理圖

第二:焊好板子，并使它能正常運(yùn)行

第三：板上無斷線，電路無短路與斷路。萬能表檢測(cè)無錯(cuò)誤。燒入程序后能顯示正確的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象

應(yīng)用P89V51RB2微控制器中的端口、外部中斷、定時(shí)器等基本模塊，實(shí)現(xiàn)核心控制，再結(jié)合電源板、電機(jī)驅(qū)動(dòng)板來控制電機(jī)的轉(zhuǎn)向，最后加上傳感檢測(cè)模塊，實(shí)現(xiàn)小車的智能尋跡。

這次課程實(shí)踐要求每一個(gè)人都動(dòng)手都制作出一輛尋跡小車，真正實(shí)現(xiàn)從聽中學(xué)到做中學(xué)，提高同學(xué)們的動(dòng)手能力。這次實(shí)踐最基本的功能底線就是能夠?qū)崿F(xiàn)循跡，然后有興趣的同學(xué)再一步步進(jìn)行拓展，比如：加上測(cè)速模塊、遙控模塊，水平更高的還可以實(shí)現(xiàn)避障模塊、液晶顯示模塊等等

第二章 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

2.1 實(shí)踐原理

探測(cè)路面黑線的基本原理：光線照射到路面并反射，由于黑線和白紙對(duì)光的反射系數(shù)不同，可以根據(jù)接收到的反射光強(qiáng)弱來判斷是否是黑線。利用這個(gè)原理，可以控制小車行走的路跡。

這里的循跡是指小車在白色地板上循黑線行走，通常采取的方法是紅外探測(cè)法。紅外探測(cè)法，即利用紅外線在不同顏色的物體表面具有不同的反射性質(zhì)的特點(diǎn)，在小車行駛過程中不斷地向地面發(fā)射紅外光，當(dāng)紅外光遇到白色紙質(zhì)地板時(shí)發(fā)生漫反射，反射光被裝在小車上的接收管接收；如果遇到黑線則紅外光被吸收，小車上的接收管接收不到紅外光。處理器就根據(jù)是否收到反射回來的紅外光為依據(jù)來確定黑線的位置和小車的行走路線。紅外探測(cè)器探測(cè)距離有限，一般最大不應(yīng)超過3cm。智能小車系統(tǒng)以處理器為核心，為了使智能小車能夠快速行駛，處理器必須把路徑的迅速判斷、相應(yīng)的轉(zhuǎn)向電機(jī)控制以及直流驅(qū)動(dòng)電機(jī)的控制精密地結(jié)合在一起。如果傳感器部分的數(shù)據(jù)沒有正確地采集和識(shí)別，轉(zhuǎn)向電機(jī)控制的失當(dāng)，都會(huì)造成模型車嚴(yán)重抖動(dòng)甚至偏離賽道；如果直流電機(jī)的驅(qū)動(dòng)控制效果不好，也會(huì)造成直線路段速度上不去，彎曲路段入彎速度過快等問題。

2.2 實(shí)踐器材

四塊萬能版、兩個(gè)紅外傳感器、四個(gè)1K的電阻、兩個(gè)3.3K的電阻、兩個(gè)電源、插針、插座多排、三個(gè)LED燈、兩個(gè)電容器、一個(gè)單片機(jī)、八個(gè)三極管（其中四個(gè)為透明的三極管）、兩個(gè)二極管、兩個(gè)玻璃電阻、兩個(gè)輪子、兩個(gè)馬達(dá)。兩個(gè)電池盒、一塊較大的塑料板、杜邦線若干、焊錫少許、一個(gè)萬能表、一個(gè)電烙鐵、一個(gè)焊臺(tái)、膠帶。

1：插針、單片機(jī)、一個(gè)萬能版、焊錫——用于焊接單片機(jī)外擴(kuò)。

2:插針、插座、兩個(gè)繼電器、四個(gè)透明三極管、四個(gè)三極管四個(gè)1K電阻、焊錫——用于焊接驅(qū)動(dòng)模塊板。

3:一個(gè)LED燈、插針、插座、兩個(gè)電容器、兩個(gè)玻璃電阻、兩個(gè)二極管、一個(gè)3.3K電阻、焊錫——用于焊接電源板。

4:兩個(gè)紅外傳感器、兩個(gè)LED燈、四個(gè)電阻、焊錫——用于焊接循跡模塊。5:萬能表——用于檢測(cè)板子電路是否短路、斷路、電路是否正確。6：焊臺(tái)——將器件焊接到板子上。

7：輪子、馬達(dá)、較大的塑料板——為車身的組成部分。8：電池——為智能小車的驅(qū)動(dòng)提供電壓。9：電池盒——盛裝電池。

10：膠帶——將板子固定在車身上。

2.3 實(shí)踐目的

增加智能小車板的制作實(shí)踐知識(shí)，了解智能小車原理圖的繪制與智能小車板的制作流程。學(xué)習(xí)智能小車板的焊接知識(shí)與技術(shù)。增加智能小車板的制作經(jīng)驗(yàn)，體會(huì)智能小車板的 制作原理提高我們對(duì)智能小車的認(rèn)識(shí)。

使智能小車能夠在燒入實(shí)驗(yàn)程序后能夠沿著膠帶跑動(dòng)，顯現(xiàn)出正確的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。

第三章 軟件設(shè)計(jì)

3.1 硬件開發(fā)的軟件介紹 3.1．1 系統(tǒng)控制器的選擇

P89V51RB2是一款由美國NXP半導(dǎo)體公司提供的增強(qiáng)型80C51微控制器，包括16KBFlash程序存儲(chǔ)器和1KB數(shù)據(jù)RAM，且功能上完全覆蓋標(biāo)準(zhǔn)80C51單片機(jī)系列。3.2 電源模塊

交流電經(jīng)過全波電路在經(jīng)過電容濾波，在經(jīng)過穩(wěn)壓電源芯片做成穩(wěn)壓電路，輸出電壓5V、7.2V的直流電源。小車的電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊的供電電壓為7.2V，經(jīng)過電容濾波后接7805進(jìn)行穩(wěn)壓，穩(wěn)壓輸出5V的電壓。提供單片機(jī)所需的電壓，其電源電路原理圖如下圖所示：

電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊

這次電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊沒有采用往年的，直接用三極管構(gòu)成H橋的形式來驅(qū)動(dòng)電機(jī)，而是用繼電器來驅(qū)動(dòng)電機(jī)，其原理圖如下：

3.4 傳感檢測(cè)模塊

紅外線傳感檢測(cè)電路原理其實(shí)很簡(jiǎn)單，就是利用紅外線在不同顏色的物體表面具有不同的反射性質(zhì)的特點(diǎn)，在小車行駛過程中不斷地向地面發(fā)射紅外光，當(dāng)紅外光遇到白色紙質(zhì)地板時(shí)發(fā)生漫反射，反射光被裝在小車上的接收管接收，80C51內(nèi)核采集到的電壓就是高電平；如果遇到黑線則紅外光被吸收，小車上的接收管接收不到紅外光，然后80C51內(nèi)核采集到的電壓就是低電平。其基本原理圖如下：

3.2 編程環(huán)境介紹

編程環(huán)境與實(shí)驗(yàn)程序本身有密切的聯(lián)系。實(shí)驗(yàn)程序在不同的編程環(huán)境下也可能編譯出不同的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

第四章

系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

4.1 硬件實(shí)現(xiàn)

4.1 模塊驅(qū)動(dòng)程序 4.1.1 電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊

電機(jī)驅(qū)動(dòng)板有四出信號(hào)輸出端，PWM1，PWM2，DIR1，DIR2，分別控制從而控制兩個(gè)電機(jī)的停止與正反轉(zhuǎn)。其具體程序控制見程序清單如下： void motor_stight()//小車前進(jìn) { PWM_1=1;PWM_2=1;DIR_1=0;DIR_2=0;} void motor_right()//小車右轉(zhuǎn) { PWM_1=1;PWM_2=0;DIR_1=0;DIR_2=0;} void motor_left()//小車左轉(zhuǎn) { PWM_1=0;PWM_2=1;DIR_1=0;DIR_2=0;} void motor_stop()//小車停止 { PWM_1=0;PWM_2=0;DIR_1=0;DIR_2=0;} 4.1.2 傳感檢測(cè)模塊驅(qū)動(dòng)

紅外線模塊只要80C51單片機(jī)向其供5V電壓就能工作，然后通過引腳采集其高低電平，就可以根據(jù)不同情況做出相應(yīng)的處理。

第五章 硬件總體調(diào)試程序 簡(jiǎn)單的循跡小車外加遙控模塊的程序如下：

4.3 實(shí)現(xiàn)效果

燒入實(shí)驗(yàn)程序后，智能小車能沿著黑色膠帶正常跑動(dòng)

5.實(shí)驗(yàn)心得

第一：在看原理圖時(shí)，要注意圖中各器件的排布情況。

第二：認(rèn)真仔細(xì)地將各個(gè)器件焊接到板自上

第三：焊接過程過程中要注意焊錫的使用，用焊錫將器件焊接到板子上。

第四：在調(diào)試的過程中，要用萬能表檢測(cè)板子的電路狀況，如遇到短路或斷路等狀況要及時(shí)修正直到板子上電路正確為止。

第五：將四塊板子一一固定在車身上，用杜邦線將板子與車身連好，注意要認(rèn)真仔細(xì)連接，要避免短路情況，否則可能燒壞器件。

第六：如連接好出現(xiàn)電容器冒煙，電源發(fā)熱較大則可能出現(xiàn)短路，則要立即拔下連接電源的杜邦線否則可能引起電容器的爆炸。

第七：在調(diào)試的過程中，首先檢查的是電源線和GND線，其次再按照原理圖所示的連線一條一條進(jìn)行檢查。

最后：實(shí)驗(yàn)時(shí)要小心謹(jǐn)慎，認(rèn)真執(zhí)行好實(shí)驗(yàn)的每一個(gè)步驟，仔細(xì)觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，在實(shí)驗(yàn)中得出結(jié)論，吸取教訓(xùn)，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，做一個(gè)合格的實(shí)驗(yàn)者。

結(jié)束語：

實(shí)驗(yàn)前要備好充分的實(shí)驗(yàn)材料，熟記實(shí)驗(yàn)步驟。

做實(shí)驗(yàn)時(shí)，我們要嚴(yán)謹(jǐn)?shù)陌凑諏?shí)驗(yàn)步驟一一進(jìn)行，按部就班，認(rèn)真的執(zhí)行好每一步驟。仔細(xì)觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。

實(shí)驗(yàn)后認(rèn)真總結(jié)實(shí)驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)，吸取教訓(xùn)為下次實(shí)驗(yàn)打好基礎(chǔ)。

電類專業(yè)是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的學(xué)科，如果沒有很強(qiáng)的動(dòng)手能力，勢(shì)必很難做出好的科研成果，而計(jì)算機(jī)智能控制技術(shù)的核心之一就是計(jì)算機(jī)邏輯設(shè)計(jì)。

致謝

感謝王祖麟、張振利老師的實(shí)驗(yàn)蒞臨教導(dǎo)和學(xué)長們認(rèn)真努力的教授實(shí)驗(yàn)知識(shí)給我們；感謝同學(xué)間的相互學(xué)習(xí)與合作；感謝學(xué)校給我們提供了一個(gè)實(shí)驗(yàn)室供我們學(xué)習(xí)與研究實(shí)驗(yàn)

參考文獻(xiàn)

[1] 周立功等.《項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)-單片機(jī)應(yīng)用設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》.北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2004 [2] 周立功等.《新編計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教程》.北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2004

附錄

完成上述實(shí)驗(yàn)后，一輛智能小車也就誕生了。相信在此智能小車實(shí)驗(yàn)過程中，我們已經(jīng)掌握了一定的實(shí)驗(yàn)知識(shí)，得到了一些實(shí)驗(yàn)教訓(xùn)，那我們更應(yīng)該積累經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)教訓(xùn)，爭(zhēng)取在下次的實(shí)驗(yàn)中做的更好。那就期待下一次的實(shí)驗(yàn)吧！

第二篇：智能循跡小車實(shí)驗(yàn)報(bào)告

摘要

本設(shè)計(jì)主要有單片機(jī)模塊、傳感器模塊、電機(jī)驅(qū)動(dòng)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(jì)采用STC公司的89C52單片機(jī)作為控制芯片，傳感器模塊采用紅外光電對(duì)管和比較器實(shí)現(xiàn)，能夠輕松識(shí)別黑白兩色路面，同時(shí)具有抗環(huán)境干擾能力，電機(jī)模塊由L298N芯片和兩個(gè)直流電機(jī)構(gòu)成，組成了智能車的動(dòng)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(shí)現(xiàn)了小車的自動(dòng)循跡的功能。

關(guān)鍵詞 智能小車

單片機(jī)紅外光對(duì)管 STC89C52 L298N 1 緒論

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，機(jī)器人的設(shè)計(jì)越來越精細(xì)，功能越來越復(fù)雜，智能小車作為其的一個(gè)分支，也在不斷發(fā)展。在近幾年的電子設(shè)計(jì)大賽中，關(guān)于小車的智能化功能的實(shí)現(xiàn)也多種多樣，因此本次我們也打算設(shè)計(jì)一智能小車，使其能自動(dòng)識(shí)別預(yù)制道路，按照設(shè)計(jì)的道路自行尋跡。設(shè)計(jì)任務(wù)與要求

采用MCS-51單片機(jī)為控制芯片（也可采用其他的芯片），紅外對(duì)管為識(shí)別器件、步進(jìn)電機(jī)為行進(jìn)部件，設(shè)計(jì)出一個(gè)能夠識(shí)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(jī)器小車。方案設(shè)計(jì)與方案選擇

3.1 硬件部分

可分為四個(gè)模塊：?jiǎn)纹瑱C(jī)模塊、傳感器模塊、電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊以及電源模塊。

3.1.1 單片機(jī)模塊

為小車運(yùn)行的核心部件，起控制小車的所有運(yùn)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(gè)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(chǔ)器，能重復(fù)寫入/擦除1000次，數(shù)據(jù)保存時(shí)間為十年。其程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)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(cè)器采集路面信息。阻值經(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(duì)管，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)明，實(shí)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(shí)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(dòng)（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(qiáng)，為以后功能的擴(kuò)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(chǔ)和計(jì)算，因此電路復(fù)雜，實(shí)現(xiàn)起來工作量大。

方案四：使用光電對(duì)管采集路面信息。RPR220結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，調(diào)整電路簡(jiǎn)單工作性能穩(wěn)定。

可見方案四最適宜，但僅從此項(xiàng)目考慮，方案二成本低，也能完成設(shè)計(jì)，故選用方案二。3.1.3 電機(jī)控制模塊

3.1.3.1電機(jī)的選擇

方案一：采用步進(jìn)電機(jī)，其轉(zhuǎn)過的角度可以精確定位，可實(shí)現(xiàn)小車行進(jìn)過程的精確定位。但步進(jìn)電機(jī)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(jī)，其轉(zhuǎn)動(dòng)力矩大，體積小，重量輕，裝配簡(jiǎn)單，操作方便。速度的調(diào)節(jié)可以改變電壓也可以調(diào)節(jié)PWM。

基于以上，我們選擇了方案二，使用直流電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)電機(jī)。

3.1.3.2電機(jī)的驅(qū)動(dòng)

采用專用芯片L298N作為電機(jī)驅(qū)動(dòng)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(gè)直流電機(jī)。

3.1.4 電源模塊

給整個(gè)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(jī)和其驅(qū)動(dòng)供電，5V的用來驅(qū)動(dòng)單片機(jī)及其他芯片。

以上單元連接如下圖所示： 3.2 軟件部分

3.2.1程序流程圖

此系統(tǒng)采用89C52單片機(jī)，再根據(jù)硬件連接，通過相應(yīng)的軟件來完成對(duì)信號(hào)的采集和數(shù)據(jù)的分析，再控制小車的運(yùn)行狀態(tài)，以下為主程序流程圖：

3.2.2程序設(shè)計(jì)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(jī)，再通過單片機(jī)來實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的功能。

3.2.2.2電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊程序

控制兩個(gè)直流電機(jī)，實(shí)現(xiàn)前進(jìn)、后退、前左轉(zhuǎn)、前右轉(zhuǎn)、停車等功能。各部分電路的作用及電路工作原理分析

4.1 信號(hào)采集模塊

4.1.1 TCRT500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(cè)器安排在同一方向上，利用紅外光譜反射對(duì)象存在另一個(gè)對(duì)象上，操作的波長大約是950毫米。探測(cè)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(cè)試，其檢測(cè)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(cè)更加準(zhǔn)確，我們用了5只TCRT5000檢測(cè)黑線，實(shí)物見圖4-1。

4.1.2 信號(hào)采集電路圖及原理

小車在白色地面行駛時(shí)，紅外發(fā)射管發(fā)出的紅外信號(hào)被反射，接收管收到信號(hào)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(hào)遇到黑色導(dǎo)軌時(shí)，紅外信號(hào)被吸收，接收管不能接收信號(hào)，輸出端為高電平，經(jīng)過比較器比較后輸出高電平。單片機(jī)通過采集每個(gè)比較器的輸出端電壓，便可以檢測(cè)出黑線的相對(duì)位置的位置，從而控制小車的行駛方向。

4.2 信息處理模塊

4.2.1 原理

檢測(cè)到白色路面的紅外接收頭處理后送出的是低電平，而檢測(cè)到黑色路線的檢測(cè)頭送出的是高電平，由此可根據(jù)這5個(gè)紅外接收頭的高低電平判斷路線情況而調(diào)整小車前進(jìn)方向。具體情況有如下幾種： a 檢測(cè)到

1 1 1 1 或

0 0 0 0 0小車應(yīng)該停止。

b 檢測(cè)到

0 0 0 0 或

0 1 0 0 0 或 1 0 0 0 說明路線向左偏，小車向左轉(zhuǎn)。

c 檢測(cè)到

0 0 0 0 1 或

0 0 0 1 0 或

0 0 0 1 1說明路線向右偏，小車向左轉(zhuǎn)。

d 檢測(cè)到

x x 1 x x（x不全為1）說明線路是直的，小車直走。4.3 電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊

4.3.1直流電機(jī)

給兩個(gè)電刷A和B加上直流電源，如上圖（a）所示，則有直流電流從電刷 A 流入，經(jīng)過線圈abcd，從電刷 B 流出，根據(jù)電磁力定律，載流導(dǎo)體ab和cd收到電磁力的作用，其方向可由左手定則判定，兩段導(dǎo)體受到的力形成了一個(gè)轉(zhuǎn)矩，使得轉(zhuǎn)子逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。如果轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)到如上圖（b）所示的位置，電刷 A 和換向片2接觸，電刷 B 和換向片1接觸，直流電流從電刷 A 流入，在線圈中的流動(dòng)方向是dcba，從電刷 B 流出。

此時(shí)載流導(dǎo)體ab和cd受到電磁力的作用方向同樣可由左手定則判定，它們產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩仍然使得轉(zhuǎn)子逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。這就是直流電動(dòng)機(jī)的工作原理。外加的電源是直流的，但由于電刷和換向片的作用，在線圈中流過的電流是交流的，其產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩的方向卻是不變的。實(shí)用中的直流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子上的繞組也不是由一個(gè)線圈構(gòu)成，同樣是由多個(gè)線圈連接而成，以減少電動(dòng)機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩的波動(dòng)，繞組形式同發(fā)電機(jī)。

4.3.2電路圖

我們采用成品L298N電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊，采用光電耦合器件隔離單片機(jī)與L298N的控制電路，工藝精度高，性能可靠。L298N模塊內(nèi)部通過H橋電路實(shí)現(xiàn)直流電機(jī)的正轉(zhuǎn)，反轉(zhuǎn)，其原理如下：

如圖4-3所示，全橋式驅(qū)動(dòng)電路的4只開關(guān)管都工作在斬波狀態(tài)，S1、S2為一組，S3、S4 為另一組，兩組的狀態(tài)互補(bǔ)，一組導(dǎo)通則 另一組必須關(guān)斷。當(dāng)S1、S2導(dǎo)通時(shí)，S3、S4關(guān)斷，電機(jī)兩端加正向電壓，可以實(shí) 現(xiàn)電機(jī)的正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)制動(dòng)；當(dāng)S3、S4導(dǎo) 通時(shí)，S1、S2關(guān)斷，電機(jī)兩端為反向電 壓，電機(jī)反轉(zhuǎn)或正轉(zhuǎn)制動(dòng)。

橋驅(qū)動(dòng)電路

4.3.3原理

L298N是ST公司生產(chǎn)的一種高電壓、大電流電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片。該芯片采用15腳封裝。主要特點(diǎn)是：工作電壓高，最高工作電壓可達(dá)46V；輸出電流大，瞬間峰值電流可達(dá)3A，持續(xù)工作電流為2A；額定功率25W。內(nèi)含兩個(gè)H橋的高電壓大電流全橋式驅(qū)動(dòng)器，可以用來驅(qū)動(dòng)直流電動(dòng)機(jī)和步進(jìn)電動(dòng)機(jī)、繼電器線圈等感性負(fù)載；采用標(biāo)準(zhǔn)邏輯電平信號(hào)控制；具有兩個(gè)使能控制端，在不受輸入信號(hào)影響的情況下允許或禁止器件工作有一個(gè)邏輯電源輸入端，使內(nèi)部邏輯電路部分在低電壓下工作；可以外接檢測(cè)電阻，將變化量反饋給控制電路。使用L298N芯片驅(qū)動(dòng)電機(jī)，該芯片可以驅(qū)動(dòng)兩臺(tái)直流電機(jī)。系統(tǒng)調(diào)試

5.1硬件部分

焊接完成后，首先進(jìn)行的調(diào)試是用數(shù)字萬用表測(cè)量各個(gè)電路是否焊接正常，是否有虛焊漏焊等現(xiàn)象的出現(xiàn)，以及各個(gè)電容是否是正常的未被擊穿狀態(tài)、電阻的阻值是否與設(shè)計(jì)的原理圖上的一致。接通電源，用數(shù)字萬用表測(cè)量當(dāng)有+5V的各引腳是否有+5V的電壓，測(cè)量電路中是否出現(xiàn)了不該有的短路現(xiàn)象。接入光電傳感器模塊，使各個(gè)光電檢測(cè)器的光電對(duì)管靠近白紙，觀察對(duì)應(yīng)的發(fā)光二極管是否發(fā)光，不發(fā)光表示正常。然后再使各個(gè)光電對(duì)管靠近黑線，觀察對(duì)應(yīng)的發(fā)光二級(jí)管是否發(fā)光，發(fā)光表示正常。

5.2軟件部分

我們先測(cè)試了小車的前進(jìn)，停止，左轉(zhuǎn)和右轉(zhuǎn)。組裝信號(hào)采集模塊后，實(shí)現(xiàn)小車的自動(dòng)循跡功能。

具體實(shí)現(xiàn)程序見附錄一

總結(jié)

實(shí)驗(yàn)結(jié)果如符合實(shí)驗(yàn)要求，小車按照黑膠布軌跡前進(jìn)，并能夠及時(shí)正確顯示小車的行進(jìn)狀態(tài)以及行進(jìn)距離。具體現(xiàn)象如下：

左邊傳感器檢測(cè)到黑線，小車左轉(zhuǎn)； 右邊傳感器檢測(cè)到黑線，小車右轉(zhuǎn)； 中間傳感器檢測(cè)到黑線，小車直行。從而就可以完成對(duì)黑膠布的循跡功能。參考文獻(xiàn)

[1]電子信息專業(yè)實(shí)驗(yàn)教程 趙剛 李佐儒 四川大學(xué)出版社 [2]單片機(jī)C語言教程 郭天祥 電子工業(yè)出版社 [3]模擬電子技術(shù) 童詩白 清華大學(xué)出版社 附錄一 程序：

#include

sbit DJ_left_s = P1^0;//直流電機(jī)控制 sbit DJ_left_n = P1^1;

sbit DJ_right_s = P1^2;sbit DJ_right_n = P1^3;

//左轉(zhuǎn)函數(shù)

void Turn_right(){ DJ_left_s = 0;DJ_left_n = 1;DJ_right_s = 1;DJ_right_n = 0;}

//右轉(zhuǎn)函數(shù)

void Turn_left(){ DJ_left_s = 1;DJ_left_n = 0;DJ_right_s = 0;DJ_right_n = 1;}

//前進(jìn)函數(shù)

void Go_ahead(){ DJ_left_s = 1;DJ_left_n = 0;DJ_right_s = 1;DJ_right_n = 0;}

//停止函數(shù) void Stop(){ DJ_left_s = 0;DJ_left_n = 0;DJ_right_s = 0;DJ_right_n = 0;}

//循跡函數(shù)

void xunji(unsigned int m){

if(m==0x7c)

{

Turn_right();

return;

}

if(m&0x10)

{

Go_ahead();

return;

}

if(m&0x0c)

{

Turn_right();

return;

}

if(m&0x60)

{

Turn_left();

return;

} } //主函數(shù) void main(){ while(1){

xunji(P2&0x7c);

}

} 附錄二 實(shí)物圖：

第三篇：智能循跡小車實(shí)驗(yàn)報(bào)告

摘要

本設(shè)計(jì)主要有單片機(jī)模塊、傳感器模塊、電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊以及電源模塊組成,小車具有自主尋跡得功能。本次設(shè)計(jì)采用 STC 公司得 89C52 單片機(jī)作為控制芯片，傳感器模塊采用紅外光電對(duì)管與比較器實(shí)現(xiàn)，能夠輕松識(shí)別黑白兩色路面,同時(shí)具有抗環(huán)境干擾能力，電機(jī)模塊由 L298N 芯片與兩個(gè)直流電機(jī)構(gòu)成,組成了智能車得動(dòng)力系統(tǒng)，電源采用 7、2V 得直流電池,經(jīng)過系統(tǒng)組裝，從而實(shí)現(xiàn)了小車得自動(dòng)循跡得功能.關(guān)鍵詞

智能小車

ＳＴＣ89Ｃ52 單片機(jī)

Ｌ２98N

紅外光對(duì)管 1 1 緒論

隨著科學(xué)技術(shù)得發(fā)展,機(jī)器人得設(shè)計(jì)越來越精細(xì),功能越來越復(fù)雜,智能小車作為其得一個(gè)分支，也在不斷發(fā)展.在近幾年得電子設(shè)計(jì)大賽中，關(guān)于小車得智能化功能得實(shí)現(xiàn)也多種多樣,因此本次我們也打算設(shè)計(jì)一智能小車,使其能自動(dòng)識(shí)別預(yù)制道路，按照設(shè)計(jì)得道路自行尋跡。2 設(shè)計(jì)任務(wù)與要求

采用 MCS－５１單片機(jī)為控制芯片（也可采用其她得芯片），紅外對(duì)管為識(shí)別器件、步進(jìn)電機(jī)為行進(jìn)部件,設(shè)計(jì)出一個(gè)能夠識(shí)別以白底為道路色，寬度 10mm左右得黑色膠帶制作得不規(guī)則得封閉曲線為引導(dǎo)軌跡并能沿該軌跡行進(jìn)得智能尋跡機(jī)器小車。3 方案設(shè)計(jì)與方案選擇

3.1 硬件部分

可分為四個(gè)模塊：?jiǎn)纹瑱C(jī)模塊、傳感器模塊、電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊以及電源模塊。

3.1.1 單片機(jī)模塊

為小車運(yùn)行得核心部件,起控制小車得所有運(yùn)行狀態(tài)得作用。由于以前自己開發(fā)板使用得就是ＡTMＥL 公司得 STC89C５２,所以讓然選擇這個(gè)芯片作為控制核心部件。ＳTＣ8９Ｃ52 就是一種低損耗、高性能、CＭＯS 八位微處理器，片內(nèi)有 4ｋ字節(jié)得在線可重復(fù)編程、快速擦除快速寫入程序得存儲(chǔ)器，能重復(fù)寫入／擦除 100０次,數(shù)據(jù)保存時(shí)間為十年.其程序與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)就是分開得.3.1.2 傳感器模塊

方案一:使用光敏電阻組成光敏探測(cè)器采集路面信息。阻值經(jīng)過比較器輸出高低電平進(jìn)行分析,但就是光照影響很大，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(duì)管，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)明,實(shí)現(xiàn)方便,成本低廉,沒有復(fù)雜得圖像處理工作，因此反應(yīng)靈敏，響應(yīng)時(shí)間少。但也存在不足，它能獲取得信息就是不完全得，容易受很多擾動(dòng)(如背景光源，高度等)得影響,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 可以獲取大量得圖像信息,掌握全面得路徑信息,抗干擾能力強(qiáng),為以后功能得擴(kuò)展提供方便。但使用CCD 需要大量得圖像處理工作，進(jìn)行大量數(shù)據(jù)得存儲(chǔ)與計(jì)算,因此電路復(fù)雜，實(shí)現(xiàn)起來工作量大。

方案四：使用光電對(duì)管采集路面信息。RPＲ2２０結(jié)構(gòu)緊湊，體積小,調(diào)整電路簡(jiǎn)單工作性能穩(wěn)定。

可見方案四最適宜,但僅從此項(xiàng)目考慮，方案二成本低,也能完成設(shè)計(jì),故選用方案二.3.1.3 電機(jī)控制模塊3、1 1、3 3、1 1 電機(jī)得選擇 方案一:采用步進(jìn)電機(jī)，其轉(zhuǎn)過得角度可以精確定位，可實(shí)現(xiàn)小車行進(jìn)過程得精確定位.但步進(jìn)電機(jī)得輸出力矩低，隨轉(zhuǎn)速得升高而降低,且轉(zhuǎn)速越快下降得越快。

方案二:采用直流電機(jī)，其轉(zhuǎn)動(dòng)力矩大，體積小，重量輕,裝配簡(jiǎn)單,操作方便。速度得調(diào)節(jié)可以改變電壓也可以調(diào)節(jié) PWＭ。

基于以上，我們選擇了方案二，使用直流電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)電機(jī)。

３、１、3 3、２電機(jī)得驅(qū)動(dòng) 采用專用芯片 L298N 作為電機(jī)驅(qū)動(dòng)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(gè)直流電機(jī)。

3.1.4 電源模塊

給整個(gè)系統(tǒng)穩(wěn)定供電以保持其正常工作,包括７、2Ｖ得電源以及轉(zhuǎn)５V 部分，其中 7、２V 得就是給電機(jī)與其驅(qū)動(dòng)供電,5V 得用來驅(qū)動(dòng)單片機(jī)及其她芯片。

以上單元連接如下圖所示:

3.2 軟件部分

３、２、1 1 程序流程圖

此系統(tǒng)采用 8９C52 單片機(jī)，再根據(jù)硬件連接，通過相應(yīng)得軟件來完成對(duì)信號(hào)得采集與數(shù)據(jù)得分析，再控制小車得運(yùn)行狀態(tài),以下為主程序流程圖:

3、2 2、2 2 程序設(shè)計(jì)思 路3、2 2、2 2、1 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(jī)，再通過單片機(jī)來實(shí)現(xiàn)相應(yīng)得功能。3、２、2 2、２ 電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊程序 控制兩個(gè)直流電機(jī),實(shí)現(xiàn)前進(jìn)、后退、前左轉(zhuǎn)、前右轉(zhuǎn)、停車等功能.4 各部分電路得作用及電路工作原理分析

4.1 信號(hào)采集模塊

4.1.1 TC ＲT T ５0 00 結(jié)構(gòu)與工作原理

TCRT50００（L）具有緊湊得結(jié)構(gòu)發(fā)光燈與檢測(cè)器安排在同一方向上,利用紅外光譜反射對(duì)象存在另一個(gè)對(duì)象上，操作得波長大約就是 950 毫米。探測(cè)器由光電晶體三極管組成得,它由高發(fā)射功率紅外光電二極管與高度靈敏光電晶體管組成。通過測(cè)試,其檢測(cè)距離在 2mm—10mm。TCRＴ5000 得發(fā)射管與接收管就是一起封裝在矩形塑料殼中,為了使檢測(cè)更加準(zhǔn)確，我們用了 5 只 TCRT500０檢測(cè)黑線，實(shí)物見圖４—１。

4.1.2 信號(hào)采集電路圖及原理

小車在白色地面行駛時(shí)，紅外發(fā)射管發(fā)出得紅外信號(hào)被反射，接收管收到信號(hào)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(hào)遇到黑色導(dǎo)軌時(shí)，紅外信號(hào)被吸收,接收管不能接收信號(hào),輸出端為高電平，經(jīng)過比較器比較后輸出高電平。單片機(jī)通過采集每個(gè)比較器得輸出端電壓，便可以檢測(cè)出黑線得相對(duì)位置得位置，從而控制小車得行駛方向。

4.2 信息處理模塊

4.2.1 原理

檢測(cè)到白色路面得紅外接收頭處理后送出得就是低電平,而檢測(cè)到黑色路線得檢測(cè)頭送出得就是高電平，由此可根據(jù)這 5 個(gè)紅外接收頭得高低電平判斷路線情況而調(diào)整小車前進(jìn)方向。具體情況有如下幾種：

ａ

檢測(cè)到

１ 或 0

0

０

0

0 小車應(yīng)該停止.b

檢測(cè)到

０

0

0

０ 或 0

0

0

0 或 1

０

0

0 說明路線向左偏,小車向左轉(zhuǎn).c

檢測(cè)到

0

0

0

0

１ 或

0

0

0

0 或 0

０

0

1說明路線向右偏，小車向左轉(zhuǎn)。

d

檢測(cè)到

x

x

１

x

ｘ(x 不全為 1）

說明線路就是直得,小車直走。

4.3 電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊

４、3 3、1 1 直流電機(jī)

給兩個(gè)電刷 A 與 B 加上直流電源,如上圖(ａ）所示，則有直流電流從電刷 A 流入,經(jīng)過線圈 abcd，從電刷 B 流出，根據(jù)電磁力定律,載流導(dǎo)體 aｂ與 cｄ收到電磁力得作用,其方向可由左手定則判定，兩段導(dǎo)體受到得力形成了一個(gè)轉(zhuǎn)矩,使得轉(zhuǎn)子逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng).如果轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)到如上圖（ｂ）所示得位置，電刷 A 與換向片２接觸,電刷 Ｂ 與換向片 1 接觸，直流電流從電刷 Ａ 流入，在線圈中得流動(dòng)方向就是 dcｂａ,從電刷 B 流出.此時(shí)載流導(dǎo)體 ab 與 cｄ受到電磁力得作用方向同樣可由左手定則判定,它們產(chǎn)生得轉(zhuǎn)矩仍然使得轉(zhuǎn)子逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。這就就是直流電動(dòng)機(jī)得工作原理。外加得電源就是直流得,但由于電刷與換向片得作用,在線圈中流過得電流就是交流得,其產(chǎn)生得轉(zhuǎn)矩得方向卻就是不變得。實(shí)用中得直流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子上得繞組也不就是由一個(gè)線圈構(gòu)成,同樣就是由多個(gè)線圈連接而成,以減少電動(dòng)機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩得波動(dòng),繞組形式同發(fā)電機(jī)。

４、3 3、2 2 電路圖

我們采用成品Ｌ298N 電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊，采用光電耦合器件隔離單片機(jī)與L29８N得控制電路，工藝精度高，性能可靠。L298N 模塊內(nèi)部通過 H 橋電路實(shí)現(xiàn)直流電機(jī)得正轉(zhuǎn)，反轉(zhuǎn),其原理如下：

如圖 4-3 所示，全橋式驅(qū)動(dòng)電路得 4 只開關(guān)管都工作在斬波狀態(tài)，S1、Ｓ２為一組,S3、S4 為另一組，兩組得狀態(tài)互補(bǔ)，一組導(dǎo)通則 另一組必須關(guān)斷.當(dāng)Ｓ1、S2 導(dǎo)通時(shí)，S3、S4 關(guān)斷,電機(jī)兩端加正向電壓，可以實(shí) 現(xiàn)電機(jī)得正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)制動(dòng);當(dāng) S3、S4 導(dǎo) 通時(shí),S1、Ｓ2 關(guān)斷,電機(jī)兩端為反向電 壓，電機(jī)反轉(zhuǎn)或正轉(zhuǎn)制動(dòng)。

橋驅(qū)動(dòng)電路 4、3 3、３原理

L2９8Ｎ就是 ST 公司生產(chǎn)得一種高電壓、大電流電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片。該芯片采用 15 腳封裝。主要特點(diǎn)就是:工作電壓高，最高工作電壓可達(dá) 4６Ｖ；輸出電流大，瞬間峰值電流可達(dá) 3A,持續(xù)工作電流為２Ａ；額定功率２５Ｗ。內(nèi)含兩個(gè) H 橋得高電壓大電流全橋式驅(qū)動(dòng)器，可以用來驅(qū)動(dòng)直流電動(dòng)機(jī)與步進(jìn)電動(dòng)機(jī)、繼電器線圈等感性負(fù)載；采用標(biāo)準(zhǔn)邏輯電平信號(hào)控制；具有兩個(gè)使能控制端，在不受輸入信號(hào)影響得情況下允許或禁止器件工作有一個(gè)邏輯電源輸入端，使內(nèi)部邏輯電路部分在低電壓下工作;可以外接檢測(cè)電阻，將變化量反饋給控制電路。使用 L298N 芯片驅(qū)動(dòng)電機(jī)，該芯片可以驅(qū)動(dòng)兩臺(tái)直流電機(jī)。5 系統(tǒng)調(diào)試5、1 1 硬件部分

焊接完成后，首先進(jìn)行得調(diào)試就是用數(shù)字萬用表測(cè)量各個(gè)電路就是否焊接正常，就是否有虛焊漏焊等現(xiàn)象得出現(xiàn)，以及各個(gè)電容就是否就是正常得未被擊穿狀態(tài)、電阻得阻值就是否與設(shè)計(jì)得原理圖上得一致.接通電源，用數(shù)字萬用表測(cè)量當(dāng)有+5V 得各引腳就是否有+5V 得電壓，測(cè)量電路中就是否出現(xiàn)了不該有得短路現(xiàn)象。接入光電傳感器模塊,使各個(gè)光電檢測(cè)器得光電對(duì)管靠近白紙,觀察對(duì)應(yīng)得發(fā)光二極管就是否發(fā)光,不發(fā)光表示正常。

然后再使各個(gè)光電對(duì)管靠近黑線，觀察對(duì)應(yīng)得發(fā)光二級(jí)管就是否發(fā)光,發(fā)光表示正常.５、2 2 軟件部分

我們先測(cè)試了小車得前進(jìn)，停止,左轉(zhuǎn)與右轉(zhuǎn)。組裝信號(hào)采集模塊后，實(shí)現(xiàn)小車得自動(dòng)循跡功能.具體實(shí)現(xiàn)程序見附錄一6 總結(jié)

實(shí)驗(yàn)結(jié)果如符合實(shí)驗(yàn)要求，小車按照黑膠布軌跡前進(jìn)，并能夠及時(shí)正確顯示小車得行進(jìn)狀態(tài)以及行進(jìn)距離。具體現(xiàn)象如下：

左邊傳感器檢測(cè)到黑線，小車左轉(zhuǎn)； 右邊傳感器檢測(cè)到黑線,小車右轉(zhuǎn)； 中間傳感器檢測(cè)到黑線，小車直行。

從而就可以完成對(duì)黑膠布得循跡功能。7 參考文獻(xiàn)

［1]電子信息專業(yè)實(shí)驗(yàn)教程

趙剛 李佐儒

四川大學(xué)出版社 ［2］單片機(jī)Ｃ語言教程

郭天祥

電子工業(yè)出版社 ［3]模擬電子技術(shù)

童詩白

清華大學(xué)出版社 附錄一

程序：

#iｎｃluｄｅ〈ｒeg52、h＞ sｂｉt DJ_left＿s = P1＾0；

／/直流電機(jī)控制 sbit DJ_lｅｆt＿n = Ｐ1^1； sbiｔ DＪ_rigｈt_s = P1^2； sbｉｔ DＪ_right_n = P1^３;//左轉(zhuǎn)函數(shù) voｉd Tuｒｎ_rｉｇｈt（）

｛

DJ_lefｔ_s

= ０;

；1 =

ｎ＿tfel＿JD? DJ_ｒight_s

= 1；

;0 =

n_ｔhｇir＿JD?}

//右轉(zhuǎn)函數(shù) voiｄ Turｎ_ｌｅfｔ（）

{

DＪ_left_s

= 1；

DＪ_lｅｆt_n

＝ ０;

；0 ＝

s_thｇir_JＤ?;1 =

ｎ＿thgir_ＪD?｝ //前進(jìn)函數(shù) vｏid Gｏ＿ahead(){

；１ ＝

s_tfel_JＤ? ＤJ＿left_n

＝ 0;

DJ_rigｈｔ_ｓ

= 1;

DＪ_ｒiｇht_n

= 0； ｝ //停止函數(shù) void Stop（）

{

DＪ_leｆｔ_ｓ

= 0；

ＤJ_ｌｅft_n

= 0；

DJ＿righｔ_s

= 0;

;０ =

n_thgir＿JD?} //循跡函數(shù) vｏid xunji（unsigneｄ int ｍ)｛

? if（m==0x７c）

｛

;)（ｔhgｉｒ_nruT?

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｝?)01x０＆m（fｉ??

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；）（ｔhgir_nｒuＴ??

? reｔｕrｎ;

}

? if（m&0ｘ60)

? ｛

?；）(tfel_nruＴ? ?

returｎ；

? ｝ } //主函數(shù) void mａin（）

｛

ｗhile（１)

｛ ? xｕnji（Ｐ2&０ｘ７c)；

｝ ?｝ 附錄二

實(shí)物圖:

第四篇：智能小車課程設(shè)計(jì)

智能循跡小車

【摘要】

本課題是基于低功耗單片機(jī)的智能小車的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，小車完成的主要功能是能夠自主識(shí)別黑色引導(dǎo)線并根據(jù)黑線走向?qū)崿F(xiàn)快速穩(wěn)定的尋線行駛。小車系統(tǒng)以單片機(jī)為系統(tǒng)控制處器；采用紅外傳感獲取賽道的信息，來對(duì)小車的方向和速度進(jìn)行控制。此外，對(duì)整個(gè)控制軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)和程序的編制以及程序的調(diào)試，并最終完成軟件和硬件的融合，實(shí)現(xiàn)小車的預(yù)期功能。

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

這次設(shè)計(jì)智能小車的目的是為了掌握電路設(shè)計(jì)的方法和技巧。如何將學(xué)習(xí)到的理論知識(shí)運(yùn)用到實(shí)際當(dāng)中去，怎樣能夠活學(xué)活用，深入的了解電子元器件的使用方法，了解各種元器件的基本用途和方法，能夠靈活敏捷的判斷電路中出現(xiàn)的故障，學(xué)會(huì)獨(dú)立設(shè)計(jì)電路，積累更多的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，加強(qiáng)焊接能力和技巧，完成基本的要求。并能完美的完成這次實(shí)訓(xùn)。

根據(jù)老師給的控制要求，和自己的發(fā)揮擴(kuò)充能力，獨(dú)立的，大膽的去實(shí)踐，開拓創(chuàng)新，能夠?qū)⒆约旱南敕w現(xiàn)到實(shí)際電路當(dāng)中去。

二、設(shè)計(jì)方案

該智能車采用紅外傳感器對(duì)賽道進(jìn)行道路檢測(cè)，單片機(jī)根據(jù)采集到的信號(hào)的不同狀態(tài)判斷小車當(dāng)前狀態(tài)，通過電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片發(fā)出控制命令，控制電機(jī)的工作狀態(tài)以實(shí)現(xiàn)對(duì)小車姿態(tài)的控制。

三、各芯片說明 W981216BH-6 一種髙速度同步動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(SDRAM), 具有 1M 字(words)*4 層(banks)*16 位(bits)的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)組織.傳輸數(shù)據(jù)帶寬最高達(dá) 166M 字/秒(-6)。對(duì)SDRAM是否訪問是突發(fā)導(dǎo)向。在一個(gè)頁面連續(xù)的內(nèi)存位置可在一個(gè)1, 2, 4, 8或整頁突發(fā)訪問時(shí)長和行選擇組由活動(dòng)命令。列地址自動(dòng)生成的SDRAM的內(nèi)部計(jì)數(shù)器在突發(fā)運(yùn)作。隨機(jī)欄也可以通過閱讀在每個(gè)時(shí)鐘周期提供其地址。該多組特性使交織在內(nèi)部銀行隱藏預(yù)充電時(shí)間。通過讓一個(gè)可編程的模式寄存器，該系統(tǒng)可以改變突發(fā)長度，延時(shí)周期，交錯(cuò)或連續(xù)突發(fā)最大限度地發(fā)揮其性能。W981216BH是在理想的主內(nèi)存高性能應(yīng)用。特征：

1、.3V±0.3V電源

2、截至143 MHz時(shí)鐘頻率 3、2,097,152字×4層×16 位組織

4、自動(dòng)刷新和自刷新

5、CAS 延時(shí)：2和3

6、突發(fā)長度：1, 2, 4, 8,和整頁

7、突發(fā)讀，寫單人模式

8、自動(dòng)預(yù)充電和預(yù)充電控制 9、4K刷新周期/ 64 ms

TE28F160C3BD70（快閃記憶體）該設(shè)備提供高性能異步的包兼容密度讀取與16位數(shù)據(jù)總線。

該器件提供三種低功耗節(jié)電功能：自動(dòng)節(jié)能待機(jī)（APS)，,模式和深度掉電模式，這三個(gè)功率節(jié)省功耗的功能顯著增強(qiáng)靈活性

特點(diǎn)：

1、柔性Smart Voltage技術(shù) 2.7 V– 3.6 V讀/編程/擦除2、1.65 V–2.5 V或2.7 V–3.6 V / O選項(xiàng) 降低整體系統(tǒng)功耗

3、優(yōu)化架構(gòu)的代碼，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)

4、柔性塊鎖定 鎖定/解鎖任何座，保護(hù)上電

5、低功耗 6、128-bit保護(hù)寄存器

SN74LVC1G14 施密特觸發(fā)器是一種特殊的門電路，與普通的門電路不同，施密特觸發(fā)器有兩個(gè)閥值電壓，分別稱為正向閥值電壓和負(fù)向閥值電壓。這種單一的施密特觸發(fā)器逆變器是專為1.65-V到5.5-V VCC運(yùn)作。該器件包含一個(gè)SN74LVC1G14逆變器和執(zhí)行布爾函數(shù)Y = A。

施密特觸發(fā)器也有兩個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)，但與一般觸發(fā)器不同的是，施密特觸發(fā)器采用電位觸發(fā)方式，其狀態(tài)由輸入信號(hào)電位維持；對(duì)于負(fù)向遞減和正向遞增兩種不同變化方向的輸入信號(hào)，施密特觸發(fā)器有不同的閥值電壓。

利用施密特觸發(fā)器狀態(tài)轉(zhuǎn)換過程中的正反饋?zhàn)饔茫梢园堰呇刈兓徛闹芷谛孕盘?hào)變換為邊沿很陡的矩形脈沖信號(hào)。輸入的信號(hào)只要幅度大于vt+，即可在施密特觸發(fā)器的輸出端得到同等頻率的矩形脈沖信號(hào)。施密特觸發(fā)器的應(yīng)用：

1、波形變換：可將三角波、正弦波等變換成矩形波

2、脈沖波的整形：數(shù)字系統(tǒng)中，矩形脈沖在傳輸中經(jīng)常發(fā)生波形畸變，出現(xiàn)上升沿和下降沿出現(xiàn)不夠理想的情況，可用施密特觸發(fā)器整形后，獲得較理想的矩形脈沖

3、脈沖鑒幅：幅度不同、不規(guī)則的脈沖信號(hào)時(shí)加到施密特觸發(fā)器的輸入端時(shí)，能選擇幅度大于欲設(shè)值的脈沖信號(hào)進(jìn)行輸出。

晶振作用：給單片機(jī)正常工作提供穩(wěn)定的時(shí)鐘信號(hào)。

MAX3221 MAX3221由一條線驅(qū)動(dòng)器，一條線接收器和一個(gè)帶有±15-kVESD保護(hù)的雙電荷泵。該器件可滿足TIA/EIA-232-F要求，并在一個(gè)異步通信控制器和串行端口連接器之間提供接口。電荷泵和四個(gè)小型外接電容器可在3V到5.5V電源電壓下工作。這些器件在數(shù)據(jù)信號(hào)率達(dá)到250 kbit / s和最高的30-V/μs 驅(qū)動(dòng)輸出回轉(zhuǎn)率時(shí)工作。應(yīng)用：

1、電池供電，手持，和便攜式設(shè)備

2、PDAs和掌上PCs

3、筆記本，Subnotebooks和筆記本電腦

4、數(shù)碼相機(jī)

5、移動(dòng)電話和無線設(shè)備

RS232

RS-232是現(xiàn)在主流的串行通信接口之一。

MAX809R 是功能單一的MAX809/MAX810微處理器復(fù)位芯片。用于監(jiān)測(cè)微處理器和其它邏輯供應(yīng)電壓系統(tǒng).它可以在上電、掉電、和節(jié)電情況下向微控制器提供復(fù)位信號(hào)。當(dāng)電源電壓低于預(yù)設(shè)的門檻電壓時(shí)，器件會(huì)發(fā)出復(fù)位信號(hào)，直到在一段時(shí)間內(nèi)電源電壓又恢復(fù)到高于門檻電壓為止。

MAX809有低電平有效的復(fù)位輸出，而MAX810有高電平有效的復(fù)位輸出。典型值是17uA的低電平電流時(shí)MAX809/MAX810能理想地用于便攜式，電池供電的設(shè)備，它們使用3管腳的SOT23封裝。

應(yīng)用：嵌入式控制器、電池供電系統(tǒng)、無線通信系統(tǒng)、PDA和手持式設(shè)備

LED FOR DEBUG（LED調(diào)試）

LED：發(fā)光二極管，是一種能夠?qū)㈦娔苻D(zhuǎn)化為可見光的固態(tài)的半導(dǎo)體器件，它可以直接把電轉(zhuǎn)化為光

CD4066 CD4066是四雙向模擬開關(guān)，主要用作模擬或數(shù)字信號(hào)的多路傳輸。引出端排列與CC4016一致，但具有比較低的導(dǎo)通阻抗。另外，導(dǎo)通阻抗在整個(gè)輸入信號(hào)范圍內(nèi)基本不變。CD4066由四個(gè)相互獨(dú)立的雙向開關(guān)組成，每個(gè)開關(guān)有一個(gè)控制信號(hào)，開關(guān)中的p和n器件在控制信號(hào)作用下同時(shí)開關(guān)。這種結(jié)構(gòu)消除了開關(guān)晶體管閥值電壓隨輸入信號(hào)的變化，因此在整個(gè)工作信號(hào)范圍內(nèi)導(dǎo)通阻抗比較低。與單通道開關(guān)相比，具有輸入信號(hào)峰值電壓范圍等于電源電壓以及在輸入信號(hào)范圍內(nèi)導(dǎo)通阻抗比較穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。應(yīng)用：

（1）模擬信號(hào)開關(guān)/多路復(fù)用：信號(hào)選通、調(diào)制器、靜噪控制、解調(diào)器、削波器、換向開關(guān)

（2）數(shù)字信號(hào)開關(guān)/多路復(fù)用

3、傳輸門邏輯實(shí)現(xiàn)

4、模擬到數(shù)字及數(shù)模轉(zhuǎn)換

5、數(shù)字控制頻率，阻抗，相位和Analog Signal Gain

VS2576 VS2576系列電壓調(diào)節(jié)器是單片集成電路，提供了所有轉(zhuǎn)換開關(guān)調(diào)節(jié)器的有效功能，在極好的線路和負(fù)載調(diào)解下具有3A的驅(qū)動(dòng)能力。這種器件適合于3.3V，5V，12V，15V的固定電壓，和可調(diào)的輸出形式。

只需最少數(shù)量的外圍器件，調(diào)節(jié)器就會(huì)被使用，內(nèi)部包含有頻率補(bǔ)償和一個(gè)固定頻率的振蕩器。

VS2576系列提供了一個(gè)高效的，比較流行的三端線性調(diào)節(jié)器，他從根根上降低了半導(dǎo)體散熱片的尺寸，在許多情況下不需要散熱。

現(xiàn)在幾個(gè)不同的生產(chǎn)商已經(jīng)生產(chǎn)了由VS2576優(yōu)化制作的標(biāo)準(zhǔn)的電感器系列，這個(gè)特性大大簡(jiǎn)化了功耗開關(guān)模式的設(shè)計(jì)。

其他特性還包括在指定的輸入電壓和輸出負(fù)載條件下，保證±4%輸出電壓的誤差和±10%振蕩器頻率的誤差。還包括外圍關(guān)閉電路，典型值為50uA備用電流。輸出轉(zhuǎn)換還包括在出錯(cuò)條件下，環(huán)路電流限制和出于芯片保護(hù)熱敏關(guān)閉電路。主要特點(diǎn)： 1、3.3V，5V，12V，15V的固定電壓和可調(diào)節(jié)的輸出形式

2、可調(diào)節(jié)形式輸出電壓的范圍在1.23V到37V之間（對(duì)于高壓系列為57V），誤差范圍±4%

3、保證3A的輸出電流

4、輸入電壓范圍，對(duì)于高壓系列為40V到60V

5、僅僅需要四個(gè)外圍器件

6、內(nèi)部振蕩器為52kHz的固定頻率

7、TTL關(guān)斷電路能力，低功耗等待模式

8、高效

C39：穩(wěn)壓器二極管

特點(diǎn)：總功耗：

1、最大.1.3 W；

2、工作電壓范圍：標(biāo)稱3.3 V到75 V(E24范圍）

IN5822：3.0安培壘肖特基整流器 RED：交流線路頻率分頻器

P89LPC938FDH（微控制器（MCU））

8-bit微控制器，帶有加速two-clock 80C51核心8 kb的3 V byte-erasable閃光10-bit A/D轉(zhuǎn)換器

該P(yáng)89LPC938是一種單芯片微控制器，低成本封裝，基于一個(gè)高性能的處理器結(jié)構(gòu)，指令執(zhí)行在2到4個(gè)時(shí)鐘周期的指令，六倍標(biāo)準(zhǔn)80C51器件。許多系統(tǒng)級(jí)的功能已被納入P89LPC938，從而減少元件數(shù)量，電路板空間。主要特點(diǎn)： 1、256-byte RAM數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和輔助512-byte片上RAM

2、CCU提供PWM,輸入捕捉，輸出比較功能

3、準(zhǔn)確度的內(nèi)部RC振蕩器時(shí)不需要外部振蕩器的操作組件。該RC振蕩器選項(xiàng)可選，并?ne可調(diào)4、8-input復(fù)10-bit的A / D轉(zhuǎn)換器.兩個(gè)可選擇的模擬比較器輸入和參考源 功能：

1、一個(gè)高性能80C51 CPU提供111 ns指令周期222 ns所有除乘法和除法指令時(shí)，在18 MHz。執(zhí)行，這是六倍的標(biāo)準(zhǔn)80C51性能運(yùn)行在相同的時(shí)鐘頻率.較低的時(shí)鐘頻率相同的性能結(jié)果，降低功耗EMI。

2、串行Flash ICP允許簡(jiǎn)單的生產(chǎn)與商用EPROM編碼程序員。閃光安全 bits防止讀數(shù)敏感的應(yīng)用程序。

3、串行Flash ISP允許編碼，而該設(shè)備是安裝在最終應(yīng)用。

4、在應(yīng)用中的Flash程序存儲(chǔ)器的編程.這允許改變代碼在程序運(yùn)行。

5、看門狗有獨(dú)立的片內(nèi)振蕩器，無需外部元件。看門狗預(yù)分頻器有8種選擇

AMS1084-3.3 可調(diào)和固定的電壓調(diào)節(jié)器AMS1084系列旨在提供5A輸出電流和操作到1V input-to-output差距。該裝置的漏失電壓為保證在最大輸出的最大1.5V當(dāng)前，減少在低負(fù)載電流。片上微調(diào)調(diào)節(jié)參考電壓1%.電流限制也修剪，超負(fù)荷的壓力下最小同時(shí)在條件穩(wěn)壓器和電源電路。

該AMS1084設(shè)備的引腳與老式三端穩(wěn)壓器兼容，并在3鉛TO-220 包裝，3提供和2鉛TO-263（塑膠DD)和TO-252(D PAK)包裝。特征：

1、三端可調(diào)或固定1.5V, 2.5V, 2.85V, 3.0V, 3.3V, 3.5V和5.0V

2、電流輸出5A

3、操作低至1V 漏失

4、線路調(diào)整：0.015%

5、負(fù)載調(diào)整率：0.1%

6、TO-220, TO-263和TO-252封裝 應(yīng)用：

1、高效率線性穩(wěn)壓器

2、用于開關(guān)電源的后穩(wěn)壓器

3、微處理器供應(yīng)

4、電池充電器

5、恒流穩(wěn)壓器

6、筆記本電腦/個(gè)人電腦耗材

AMS1117_2.5 AMS1117系列穩(wěn)壓器有可調(diào)版與多種固定電壓版，設(shè)計(jì)用于提供1A輸出電流且工作壓差可低至1V。在最大輸出電流時(shí)，AMS1117器件的壓差保證最大不超過1.3V，并隨負(fù)載電流的減小而逐漸降低。

AMS1117的片上微調(diào)把基準(zhǔn)電壓調(diào)整到1.5%的誤差以內(nèi)，而且電流限制也得到了調(diào)整，以盡量減少因穩(wěn)壓器和電源電路超載而造成的壓力。

AMS1117器件引腳上兼容其他三端SCSI穩(wěn)壓器，提供適用貼片安裝的SOT-223，8引腳SOIC，和TO-252(DPAK)塑料封裝。應(yīng)用： 高效率線性穩(wěn)壓器、用于開關(guān)電源的后穩(wěn)壓器、5V到3.3V線性穩(wěn)壓器、電池充電器、積極SCSI終結(jié)者、筆記本電腦的電源管理、電池供電的儀器

IN4148是一種小型的高速開關(guān)二極管，開關(guān)比較迅速，廣泛用于信號(hào)頻率較高的電路進(jìn)行單向?qū)ǜ綦x,以及通訊、電腦板、電視機(jī)電路及工業(yè)控制電路中

CORE 雙核芯片，即在一枚芯片上封裝入兩個(gè)處理器。

HEADER 5 X 2 5 X2的接插件，用于接線。

復(fù)位電路

復(fù)位電路是必不可少的一部分，復(fù)位電路的第一功能是上電復(fù)位。一般微機(jī)電路正常工作需要供電電源為5V±5%，即4.75～5.25V。由于微機(jī)電路是時(shí)序數(shù)字電路，它需要穩(wěn)定的時(shí)鐘信號(hào)，因此在電源上電時(shí)，只有當(dāng)VCC超過4.75V低于5.25V以及晶體振蕩器穩(wěn)定工作時(shí)，復(fù)位信號(hào)才被撤除，微機(jī)電路開始正常工作。單片機(jī)復(fù)位電路主要有四種類型：（1）微分型復(fù)位電路；（2）積分型復(fù)位電路；（3）比較器型復(fù)位電路；（4）看門狗型復(fù)位電路。

復(fù)位電路工作原理：VCC上電時(shí)，C充電，在10K電阻上出現(xiàn)電壓，使得單片機(jī)復(fù)位；幾個(gè)毫秒后，C充滿，10K電阻上電流降為0，電壓也為0，使得單片機(jī)進(jìn)入工作狀態(tài)。

DS1232LPS 該DS1232LP/LPS芯片低功耗MicroMonitor監(jiān)視微處理器三個(gè)重要條件：電源供應(yīng)器，軟件執(zhí)行和外部過騎.引腳說明：

PBRST–按鍵復(fù)位輸入 TD–延時(shí)設(shè)置

TOL–選擇5%或10% V CC檢測(cè) GND–地面

RST–復(fù)位輸出（高）

RST–復(fù)位輸出（低電平有效，開漏）意法半導(dǎo)體–選通輸入 VCC–+5伏電源

SKP1：揚(yáng)聲器

PDIUSBP11AD PDIUSBP11A是一個(gè)通用的USB收發(fā)器芯片。USB接口主要用于傳輸數(shù)據(jù)。

74HCT541 為八進(jìn)制非反相緩沖器/線路驅(qū)動(dòng)器與三態(tài)輸出 特征：

1、非反相輸出

2、輸出能力：總線 驅(qū)動(dòng)器

3、ICC類別：MSI

四、實(shí)驗(yàn)小結(jié)

計(jì)算機(jī)的發(fā)展日新月異，其技術(shù)也突飛猛進(jìn)，嵌入式系統(tǒng)是近年來發(fā)展很快的計(jì)算機(jī)方面的學(xué)科方向，并迅速滲透到控制、自動(dòng)化、儀器儀表等學(xué)科。

根據(jù)本次課程設(shè)計(jì)要求，我們系統(tǒng)地閱讀了大量的資料，并認(rèn)真分析了設(shè)計(jì)課題的需求，還系統(tǒng)學(xué)習(xí)了ARM系列單片機(jī)的工作原理及其使用方法，并獨(dú)自設(shè)計(jì)智能小車的整個(gè)項(xiàng)目。

雖然條件艱苦，但經(jīng)過不懈鉆研和努力，研究所有所需的元器件，并系統(tǒng)的進(jìn)行了多項(xiàng)試驗(yàn)，最終做出了整個(gè)小車的硬件系統(tǒng)，然后結(jié)合課題任務(wù)和小車硬件進(jìn)行了程序的編制，本系統(tǒng)能夠基本滿足設(shè)計(jì)要求，能夠較快較平穩(wěn)的使小車沿引導(dǎo)線行駛，但由于經(jīng)驗(yàn)?zāi)芰τ邢蓿撓到y(tǒng)還存在著許多不盡人意的地方，有待于進(jìn)一步的完善與改進(jìn)。

通過本次課程設(shè)計(jì)，不僅是對(duì)我們課本所學(xué)知識(shí)的考查，更是對(duì)我的自學(xué)能力和收集資料能力以及動(dòng)手能力的考驗(yàn)。本次課程設(shè)計(jì)使我們對(duì)一個(gè)項(xiàng)目的整體設(shè)計(jì)有了初步認(rèn)識(shí)，還認(rèn)識(shí)了幾種傳感器，并能獨(dú)立設(shè)計(jì)出其接口電路，極大的鍛煉了我們的思考和分析問題的能力，并對(duì)嵌入式系統(tǒng)有了一個(gè)更深的認(rèn)識(shí)。

總之，在課程設(shè)計(jì)的過程中，無論是對(duì)于學(xué)習(xí)方法還是理論知識(shí)，我們都有了新的認(rèn)識(shí)，受益匪淺，這將激勵(lì)我們?cè)诮窈笤俳釉賲枺粩嗤晟谱约旱睦碚撝R(shí)，提高實(shí)踐運(yùn)作能力。

第五篇：智能小車設(shè)計(jì)報(bào)告

機(jī)器人控制技術(shù)

實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)報(bào)告書

題

目：基于STC89C52的智能小車的設(shè)計(jì) 姓

名：李如發(fā) 學(xué)

號(hào)：073321032 專

業(yè)：電氣工程及其自動(dòng)化 指導(dǎo)老師：李東京 設(shè)計(jì)時(shí)間：2010年 6 月

目

錄

1.引 言..............................................1 1.1.設(shè)計(jì)意義......................................1 1.2.系統(tǒng)功能要求..................................1 1.3.本組成員所做的工作............................1 2.方案設(shè)計(jì)...........................................1 3.硬件設(shè)計(jì)...........................................2 4.軟件設(shè)計(jì)...........................................7 5.系統(tǒng)調(diào)試...........................................7 6.設(shè)計(jì)總結(jié)...........................................8 7.附 錄A；源程序.....................................8 8.附 錄B；作品實(shí)物圖片...............................10 9.參考文獻(xiàn)..........................................11

16×16點(diǎn)陣LED室內(nèi)電子顯示屏的設(shè)計(jì)

單片機(jī)原理及應(yīng)用課程設(shè)計(jì)

基于STC89C52的智能小車的設(shè)計(jì)

1.引 言

1.1.設(shè)計(jì)意義

本智能小車的設(shè)計(jì)，首先針對(duì)大學(xué)所有學(xué)習(xí)的知識(shí)是一個(gè)很好的回顧和總結(jié)。此智能小車是基于單片機(jī)所設(shè)計(jì)的，具有自動(dòng)尋跡能力，在實(shí)際的很多方面有應(yīng)用。當(dāng)我們進(jìn)一步的改進(jìn)機(jī)器人系統(tǒng)時(shí)，可實(shí)現(xiàn)更重要的功能，如可設(shè)計(jì)出自動(dòng)撲火機(jī)器人等。1.2.系統(tǒng)功能要求

此智能小車是基于STC89C52設(shè)計(jì)的具有自動(dòng)尋跡能力的小車。系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)跟隨黑色引導(dǎo)線行走的能力，在行駛過程中，并能用測(cè)速傳感器和光電碼盤對(duì)小車速度實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。小車在行駛過程中并能實(shí)現(xiàn)播放美妙的音樂。1.3.本組成員所做的工作

本組成員有李如發(fā)，汪航，黃建安，韓文龍，羅瑩，明菲菲，鄒珊，江銳，邵進(jìn)。

李如發(fā)：驅(qū)動(dòng) 073321032 汪航： 電源 073522036 黃建安：最小統(tǒng) 073521013 韓文龍：源程序 073522007 羅瑩： 傳感器 073522038 明飛菲：調(diào)試 073522012 鄒芬 ： 數(shù)碼顯示 073521025 邵琎 ： 焊接 073522017 江銳 ： 蜂鳴器 073522032

2.方案設(shè)計(jì)

智能小車主要分為傳感器部分，最小系統(tǒng)部分，電機(jī)驅(qū)動(dòng)部分，電源部分。根據(jù)功能要求，提出合理的設(shè)計(jì)方案，畫出方案方框圖，并對(duì)系統(tǒng)工作原理進(jìn)行闡述。

原理，本系統(tǒng)的重要部分是傳感器，它對(duì)整個(gè)小車的定位起到很重要的作用，由傳感器檢測(cè)黑線的位置，其中黑線對(duì)光能吸收，白線對(duì)光反射。利用此原

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單片機(jī)原理及應(yīng)用課程設(shè)計(jì)

理將紅外線傳感器采集到的信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)并送入單片機(jī)，單片機(jī)根據(jù)收到的信號(hào)實(shí)時(shí)的控制小車的方向。控制小車的方向主要是運(yùn)用pwm原理來控制電機(jī)的平均電壓，從而來控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)小車對(duì)黑線的實(shí)時(shí)跟蹤。

3.硬件設(shè)計(jì)

硬件設(shè)計(jì)各模塊電路圖及原理描述 傳感器模塊

方案1：用光敏電阻組成光敏探測(cè)器。光敏電阻的阻值可以跟隨周圍環(huán)境光線的變化而變化。當(dāng)光線照射到白線上面時(shí)，光線發(fā)射強(qiáng)烈，光線照射到黑線上面時(shí)，光線發(fā)射較弱。因此光敏電阻在白線和黑線上方時(shí)，阻值會(huì)發(fā)生明顯的變化。將阻值的變化值經(jīng)過比較器就可以輸出高低電平。

但是這種方案受光照影響很大，不能夠穩(wěn)定的工作。因此我們考慮其他更加穩(wěn)定的方案。

方案2：用RPR220型光電對(duì)管。RPR220是一種一體化反射型光電探測(cè)器，其發(fā)射器是一個(gè)砷化鎵紅外發(fā)光二極管，而接收器是一個(gè)高靈敏度，硅平面光電三極管。

方案3：用紅外發(fā)射管和接收管自己制作光電對(duì)管尋跡傳感器。紅外發(fā)射管發(fā)出紅外線，當(dāng)發(fā)出的紅外線照射到白色的平面后反射，若紅外接收管能接收到反射回的光線則檢測(cè)出白線繼而輸出低電平，若接收不到發(fā)射管發(fā)出的光線則檢測(cè)出黑線繼而輸出高電平。我們選擇了此方案。

傳感器是整個(gè)系統(tǒng)的眼睛，這部分主要運(yùn)用紅外線傳感器采集信號(hào)送給單片機(jī)處理。由于黑色車道對(duì)紅外線傳感器發(fā)出的光有吸收能力，白色地方對(duì)發(fā)出的光反射，從而當(dāng)傳感器在不同的地方產(chǎn)生不同的信號(hào)，傳送個(gè)單片機(jī)。單片機(jī)根據(jù)采集的信號(hào)做出實(shí)時(shí)的處理。

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最小系統(tǒng)

最小系統(tǒng)是整個(gè)系統(tǒng)的心臟，我們采用的是AT89C52芯片。

80C52單片機(jī)是把那些作為控制應(yīng)用所必需的基本內(nèi)容都集成在一個(gè)尺寸有限的集成電路芯片上[2]。如果按功能劃分，它由如下功能部件組成，即微處理器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、程序存儲(chǔ)器、并行I/O口、串行口、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、中斷系統(tǒng)及特殊功能寄存器。它們都是通過片內(nèi)單一總線連接而成，其基本結(jié)構(gòu)依舊是CPU加上外圍芯片的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)模式。但對(duì)各種功能部件的控制是采用特殊功能寄存器的集中控制方式。

驅(qū)動(dòng)模塊

方案1：采用專用芯片L298N作為電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片。L298N是一個(gè)具有高電壓大電流的全橋驅(qū)動(dòng)芯片，它相應(yīng)頻率高，一片L298N可以分別控制兩個(gè)直流

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電機(jī)，而且還帶有控制使能端。用該芯片作為電機(jī)驅(qū)動(dòng)，操作方便，穩(wěn)定性好，性能優(yōu)良。

方案2：對(duì)于直流電機(jī)用分立元件構(gòu)成驅(qū)動(dòng)電路。由分立元件構(gòu)成電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格低廉，在實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)用廣泛。但是這種電路工作性能不夠穩(wěn)定。

因此我們選用了方案1。

由于最小系統(tǒng)和電機(jī)驅(qū)動(dòng)部分的電壓幅值不一樣，而且電機(jī)是感性負(fù)載，在制動(dòng)時(shí)可能反饋電流，因此要在最小系統(tǒng)和驅(qū)動(dòng)模塊之間采用光電隔離，所以用到了光電隔離芯片,TPL521-4

由于光耦芯片的引腳不夠所以在之后采用了一片反相器74HCT14，反相器圖如下

L298是雙H橋高電壓大電流功率集成電路，直接采用TTL邏輯電平控制，可用來驅(qū)動(dòng)繼電器、線圈、直流電動(dòng)機(jī)、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)等電感性負(fù)載。它的驅(qū)動(dòng)電壓可達(dá)46V，直流電流總和可達(dá)4A。其內(nèi)部具有2個(gè)完全相同的PWM功率放大回路。由L298構(gòu)成的PWM功率放大器的工作形式為單極可逆模式。12個(gè)H橋的下側(cè)橋晶體管發(fā)射極連在一起，其輸出腳(1和15)用來連接電流檢測(cè)電阻。第9腳接邏輯控制部分的電源，常用+5V，第4腳為電機(jī)驅(qū)動(dòng)電源，本系統(tǒng)中為40V，第5，7，10，12腳輸入標(biāo)準(zhǔn)TTL邏輯電平，用來控制H橋的開和關(guān)，16×16點(diǎn)陣LED室內(nèi)電子顯示屏的設(shè)計(jì)

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第6，II腳則為使能控制端。當(dāng)Vs=40V時(shí)，最高輸出電壓可達(dá)35V，連續(xù)電流可達(dá)2A。

L298可驅(qū)動(dòng)2個(gè)電動(dòng)機(jī)，OUT1，OUT2和OUT3，OUT4之間可分別接電動(dòng)機(jī)，本實(shí)驗(yàn)裝置我們選用驅(qū)動(dòng)兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)。5，7，10，12腳接輸入控制電平，控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn)。EnA，EnB接控制使能端，控制電機(jī)的停轉(zhuǎn)。電動(dòng) 機(jī)的轉(zhuǎn)速由單片機(jī)調(diào)節(jié)PWM信號(hào)的占空比來實(shí)現(xiàn)。

L298驅(qū)動(dòng)電路圖

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PWM調(diào)速器的硬件組成

在整個(gè)PWM調(diào)速器中，CPU既是運(yùn)算處理中心，又是控制中心，是最關(guān)鍵的器件。本系統(tǒng)中選用與MCS-51系列完全兼容的AT89C52單片機(jī)，它是一種低功耗、高性能、CMOS八位微處理器。片內(nèi)具有8K字節(jié)的在線可重復(fù)編程快擦快寫程序存儲(chǔ)器，128x8位內(nèi)部RAM，AT89C52可構(gòu)成真正的單片機(jī)最小應(yīng)用系統(tǒng)，縮小系統(tǒng)體積，提高系統(tǒng)可靠性，降低系統(tǒng)成本。

電源模塊

電源中我們采用LM7805穩(wěn)壓芯片將12v直流電源穩(wěn)壓成5v直流源。方案1： 采用10節(jié)1.5V干電池供電，電壓達(dá)到15V，經(jīng)7812穩(wěn)壓后給支流電機(jī)供電，然后將12V電壓再次降壓、穩(wěn)壓后給單片機(jī)系統(tǒng)和其他芯片供電。但干電池電量有限，使用大量的干電池給系統(tǒng)調(diào)試帶來很大的不便，因此，我們放棄了這種方案。

方案2：采用3節(jié)4.2V可充電式鋰電池串聯(lián)共12.6V給直流電機(jī)供電，經(jīng)過7812的電壓變換后給支流電機(jī)供電，然后將12V電壓再次降壓、穩(wěn)壓后給單片機(jī)系統(tǒng)和其他芯片供電。鋰電池的電量比較足，并且可以充電，重復(fù)利用，因此，這種方案比較可行。但鋰電池的價(jià)格過于昂貴，使用鋰電池會(huì)大大超出我們的預(yù)算，因此，我們放棄了這種方案。

方案3：采用12V蓄電池為直流電機(jī)供電，將12V電壓降壓、穩(wěn)壓后給單片機(jī)系統(tǒng)和其他芯片供電。蓄電池具有較強(qiáng)的電流驅(qū)動(dòng)能力以及穩(wěn)定的電壓輸出性能。雖然蓄電池的體積過于龐大，在小型電動(dòng)車上使用極為不方便，但由于我們的車體設(shè)計(jì)時(shí)留出了足夠的空間，并且蓄電池的價(jià)格比較低。因此我們選擇了此方案。下:

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4.軟件設(shè)計(jì)

程序流程圖

5.系統(tǒng)調(diào)試

本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是首先完成每一小部分的設(shè)計(jì)，因此我們?cè)跊]完成一個(gè)模塊時(shí)就回檢測(cè)調(diào)試該模塊。在初次調(diào)試時(shí)我們采用的電源是又單片機(jī)開發(fā)板所帶的的電源來調(diào)試的。調(diào)試過程中我們就發(fā)現(xiàn)了很重要的問題，由于對(duì)本設(shè)計(jì)的很多模塊的沒有共同的接地使得很多模塊無法工作，我們的解決辦法是12v的直流源穩(wěn)壓來供給所以的模塊，然后將所以的模塊連接共同的地。在驅(qū)動(dòng)模塊的調(diào)試中發(fā)現(xiàn)當(dāng)光耦芯片給定信號(hào)時(shí)對(duì)lm298的輸出沒有反應(yīng)。我們?cè)跈z驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)是由于在光耦芯片后部焊接沒有焊好，出現(xiàn)了虛焊。在重新焊接好后，芯片正常工作。分

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塊調(diào)試傳感器時(shí)，我們將傳感器導(dǎo)通，用黑色物體將傳感器發(fā)射部分蓋住檢測(cè)輸出，在將黑色物體移開，再檢測(cè)輸出。

6.設(shè)計(jì)總結(jié)

本文是關(guān)于基于單片機(jī)的智能小車的設(shè)計(jì)，在共同的努力下，各部分的設(shè)計(jì)均成功，在調(diào)試過程中都無誤。本次設(shè)計(jì)最終實(shí)現(xiàn)了直流電機(jī)的動(dòng)態(tài)調(diào)壓，電源正常輸出供電，數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示數(shù)據(jù)，蜂鳴器播放美妙的音樂，小車實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的轉(zhuǎn)彎功能。由于本次設(shè)計(jì)中尚存在些缺陷和對(duì)尋跡程序編寫困難，實(shí)現(xiàn)的功能不是很完美，但要求的所有功能基本實(shí)現(xiàn)。

本次設(shè)計(jì)中，從中的體會(huì)很多

1、本次的設(shè)計(jì)可以說設(shè)計(jì)到大學(xué)所學(xué)到的所有專業(yè)知識(shí)，是對(duì)大學(xué)所學(xué)知識(shí)的一個(gè)整體的回顧。

2、在設(shè)計(jì)中，不能一氣呵成，因?yàn)樗械碾娐穲D都是自己設(shè)計(jì)的，圖中尚存在不足，所以要反復(fù)的琢磨和修改。

3、設(shè)計(jì)中要注意對(duì)每焊完一部分，都要獨(dú)立的進(jìn)行檢查調(diào)試，及時(shí)的發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤，及時(shí)的修改

4、本次最重要的收獲是從中我們看到了團(tuán)隊(duì)合作的重要性，任何事都不是一個(gè)人所能完成的，需要大家的共同努力才能獲得最后的成功。

7.附 錄A；源程序

源程序代碼（主要語句要有注釋）。循跡的程序 #include #define uint unsigned int void delay(uint);

sbit R=P2^0;//右邊傳感器 sbit L=P2^1;//左邊傳感器 sbit RM1=P1^1;sbit RM2=P1^2;//右邊電機(jī) sbit LM1=P1^3;sbit LM2=P1^4;//左邊電機(jī) void main(){

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RM1=1;

RM2=0;

LM1=1;

LM2=0;

delay(5);

while(1)

{

if((L==1)&&(R==1))//小車前進(jìn) {

RM1=1;

RM2=0;

LM1=1;

LM2=0;

delay(5);

}

else if((L==1)&&(R==0))//小車右偏

{

RM1=1;

RM2=0;

LM1=0;

LM2=1;

//左邊的電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，右邊的電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，這樣就實(shí)現(xiàn)了左轉(zhuǎn)

delay(10);

}

else if((L==0)&&(R==1))//小車左偏

{

RM1=0;

RM2=1;

LM1=1;

LM2=0;

//右邊的電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，左邊的電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，這樣就實(shí)現(xiàn)了右轉(zhuǎn)

delay(10);}

else if((L==0)&&(R==0))//小車停車

{

RM1=0;

RM2=1;

LM1=0;

LM2=1;delay(5);

}

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else

//左右兩個(gè)電機(jī)同時(shí)啟動(dòng)，直線前進(jìn)

{

RM1=1;

RM2=0;

LM1=1;

LM2=0;

}

}

delay(10);

}

void delay(uint z)

{

uint a,b;for(a=z;a>0;a--)for(b=120;b>0;b--);}

8.附 錄B；作品實(shí)物圖片

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9.參考文獻(xiàn)

[1] Mark Nelson著.瀟湘工作室譯.串行通信開發(fā)指南[M].中國水利水電出版社，2002.[2] 王宜懷.單片機(jī)原理及其嵌入式應(yīng)用教程[M].北京希望電子出版社，2002.[3] 張毅剛.單片機(jī)原理及應(yīng)用.高等教育出版社，2009 [4] 康華光.電子技術(shù)基礎(chǔ)（模擬部分）.高等教育出版社.2006