《智能循跡避障小車研發(fā)設(shè)計(jì)與制作特制材料》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《智能循跡避障小車研發(fā)設(shè)計(jì)與制作特制材料（33頁珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。
1、clb 借鑒選 題智能避障小車的設(shè)計(jì)與制作院 系電子系專 業(yè) 電子信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)生姓名指導(dǎo)教師 張賀東本選題的意義：避障尋跡小車可以通過自動(dòng)感知引導(dǎo)線以及躲避障礙物在工作當(dāng)中取代人力運(yùn)輸，節(jié)省人力以及成本。智能車輛是一個(gè)運(yùn)用計(jì)算機(jī)、傳感、信息、通信、導(dǎo)航、人工智能及自動(dòng)控制等技術(shù)來實(shí)現(xiàn)環(huán)境感知、規(guī)劃決策和自動(dòng)行駛為一體的高新技術(shù)綜合體。它在軍事、民用和科學(xué)研究等方面已獲得了應(yīng)用，對(duì)解決道路交通安全提供了一種新的途徑。隨著汽車工業(yè)的迅速發(fā)展，關(guān)于汽車的研究也就越來越受人關(guān)注。電子設(shè)計(jì)涉及到多個(gè)學(xué)科，機(jī)械電子、傳感器技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、人工智能控制、計(jì)算機(jī)與通信技術(shù)等等，是眾多領(lǐng)域的高科技。電子
2、設(shè)計(jì)技術(shù)，它是一個(gè)國家高科技實(shí)例的一個(gè)重要標(biāo)準(zhǔn)，可見其研究意義很大。工作原理：避障尋跡小車是通過紅外探頭以及尋跡模塊感知外圍狀況，將所感知到的數(shù)據(jù)以 1、0 的信號(hào)形式返回給單片機(jī)，然后再通過單片機(jī)針對(duì)不同的情況進(jìn)行控制，從而實(shí)現(xiàn)避障尋跡的功能。clb 借鑒研究內(nèi)容：在現(xiàn)有電動(dòng)車框架的基礎(chǔ)上，加裝紅外探頭以及尋跡模塊，實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)車的運(yùn)行狀況，運(yùn)行路線的實(shí)時(shí)測(cè)量，并將測(cè)量數(shù)據(jù)傳送至單片機(jī)進(jìn)行處理，然后由單片機(jī)根據(jù)所檢測(cè)的各種數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)車的智能控制，即自動(dòng)避障、自動(dòng)尋跡等功能。在有軌跡的地方小車能夠沿軌道行駛，當(dāng)遇到障礙的時(shí)候就自動(dòng)轉(zhuǎn)入避障模塊。這種方案能實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)車的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)控制，控
3、制靈活、可靠，精度高，可滿足對(duì)系統(tǒng)的各項(xiàng)要求。clb 借鑒研究方法、手段及步驟：1、循跡控制模塊 采用 AT 89 C 5 2R 作為控制核心。STC89C52RC 單片機(jī)成本低、性能高，超強(qiáng)抗干擾(電源、復(fù)位電路都經(jīng)過特殊處理，每個(gè) IO 口接有二極管鉗位保護(hù))，超低功耗，無法解密，低 EMI(電磁干擾)，而且與傳統(tǒng) 805l 單片機(jī)程序兼容，硬件無需改動(dòng)，支持 ISP(在系統(tǒng)編程)及 IAP( 在應(yīng)用編程)技術(shù)。2、避障模塊 采用三個(gè)紅外探頭，分別置于車的前、左、右放向。當(dāng)檢測(cè)到前方有障礙物的時(shí)候?qū)⑿畔⒎答伒絾纹瑱C(jī)，單片機(jī)再通過返回信息進(jìn)行控制。3、電機(jī)模塊采用直流電機(jī)。直流電機(jī)的控制方法
4、比較簡(jiǎn)單，只需給電機(jī)的兩根控制線加上適當(dāng)?shù)碾妷杭纯墒闺姍C(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)起來，電壓越高則電機(jī)轉(zhuǎn)速越高。對(duì)于直流電機(jī)的速度調(diào)節(jié)，可以采用調(diào)節(jié)電壓的方法，也可采用 PWM 調(diào)速方法。PWM 調(diào)速就是使加在直流電機(jī)兩端的電壓為方形波形，通過改變方形的占空比實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)。4、電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊采用專用芯片 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，它響應(yīng)頻率高，一片 L298N 可以分別控制兩個(gè)直流電機(jī)，而且還帶有控制使能端。用該芯片作為電機(jī)驅(qū)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)能力大，操作方便，穩(wěn)定性好，性能優(yōu)良。clb 借鑒參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn)1 新編 MCS-51 單片機(jī)應(yīng)用設(shè)計(jì)（第 3 版） 張毅
5、剛 編著 哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社 2008 年 04 月2C 語言程序設(shè)計(jì)（第三版） 譚浩強(qiáng) 編著 清華大學(xué)出版社 2005 年 07 月3 學(xué)位論文：佚名 智能小車設(shè)計(jì)畢業(yè)論文4單片機(jī) C 語言編程與實(shí)例 趙亮、侯國銳 編著 人民郵電出版社 2003 年 9 月5Yamato I , et al 1 New conversion system for UPS using high fre2quency linkJ 1 IEEE PESC ,1988 :210-320.摘摘 要要本設(shè)計(jì)是一種基于單片機(jī)控制的簡(jiǎn)易自動(dòng)尋跡小車系統(tǒng)，包括小車系統(tǒng)構(gòu)成軟硬件設(shè)計(jì)方法。小車以 AT89C52 為控制核心，
6、利用車前三個(gè)紅外探頭檢測(cè)周圍信息，以及循跡模塊對(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)。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)整小車轉(zhuǎn)向,從而使小車能夠自動(dòng)避障和沿著黑色軌跡自動(dòng)行駛,實(shí)現(xiàn)小車自動(dòng)避障尋跡的目的。關(guān)鍵詞：AT89C51；直流電機(jī)；紅外探頭；循跡模塊clb 借鑒AbstractThe design is based on single chip microcomputer control automatic tracing system, including system hardware and software design method of c
7、ar. The car takes AT89C52 as the control core, using the front three infrared probe detection of peripheral information, and tracking module on pavement black locus were detected, and the pavement detection signal feedback to the microcontroller. Single chip signal gives the analysis judgment, to co
8、ntrol the drive motor to adjust the car steering, so that the car can automatically avoid obstacles and along the black path automatic driving, realize automatic obstacle avoidance tracing purposes.矚慫潤厲釤瘞睞櫪廡賴。Key words: AT89C51; infrared sensor; tracking module聞創(chuàng)溝燴鐺險(xiǎn)愛氌譴凈。clb 借鑒目目 錄錄摘摘 要要.4殘騖樓諍錈瀨濟(jì)溆塹籟
9、。第一章第一章 前前 言言.9釅錒極額閉鎮(zhèn)檜豬訣錐。1.1 本選題的意義 .9彈貿(mào)攝爾霽斃攬磚鹵廡。1.2 智能小車的發(fā)展現(xiàn)狀及未來趨勢(shì) .10謀蕎摶篋飆鐸懟類蔣薔。1.3 智能小車的研究意義.10廈礴懇蹣駢時(shí)盡繼價(jià)騷。第二章第二章 尋跡避障小車工作原理尋跡避障小車工作原理.11煢楨廣鰳鯡選塊網(wǎng)羈淚。2.1 壁障尋跡小車工作原理 .11鵝婭盡損鵪慘歷蘢鴛賴。2.2 控制系統(tǒng)總體設(shè)計(jì).11籟叢媽羥為贍僨蟶練淨(jìng)。2.2.1 AT98C52單片機(jī).12預(yù)頌圣鉉儐歲齦訝驊糴。2.2.2 紅外探頭避障模塊.12滲釤嗆儼勻諤鱉調(diào)硯錦。2.2.3 尋跡模塊.14鐃誅臥瀉噦圣騁貺頂廡。2.2.4 電源模塊.1
10、4擁締鳳襪備訊顎輪爛薔。2.2.5 電機(jī)及驅(qū)動(dòng)模塊.14贓熱俁閫歲匱閶鄴鎵騷。第三章第三章 硬件設(shè)計(jì)硬件設(shè)計(jì).16壇摶鄉(xiāng)囂懺蔞鍥鈴氈淚。3.1 總體設(shè)計(jì).16蠟變黲癟報(bào)倀鉉錨鈰贅。3.2 驅(qū)動(dòng)電路.17買鯛鴯譖曇膚遙閆擷凄。3.3 信號(hào)檢測(cè)模塊.18綾鏑鯛駕櫬鶘蹤韋轔糴。3.4 主控電路.19驅(qū)躓髏彥浹綏譎飴憂錦。第四章第四章 軟件設(shè)計(jì)軟件設(shè)計(jì).21貓蠆驢繪燈鮒誅髏貺廡。4.1 主程序框圖：.21鍬籟饗逕瑣筆襖鷗婭薔。4.2 尋跡模塊程序設(shè)計(jì) .22構(gòu)氽頑黌碩飩薺齦話騖。4.2.1 尋跡程序框圖及其真值表.22輒嶧陽檉籪癤網(wǎng)儂號(hào)澩。4.4 避障模塊程序設(shè)計(jì) .23堯側(cè)閆繭絳闕絢勵(lì)蜆贅。4.4.
11、1 避障框圖及其真值表.23識(shí)饒鎂錕縊灩筧嚌儼淒。結(jié)束語結(jié)束語.25凍鈹鋨勞臘鍇癇婦脛糴。致致 謝謝.26恥諤銪滅縈歡煬鞏鶩錦。附錄一附錄一 硬件原理圖硬件原理圖.27鯊腎鑰詘褳鉀溈懼統(tǒng)庫。附錄二附錄二 程序清單程序清單.29碩癘鄴頏謅攆檸攜驤蘞。參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn).34閿擻輳嬪諫遷擇楨秘騖。clb 借鑒第一章 前 言1.1 本選題的意義自第一臺(tái)工業(yè)機(jī)器人誕生以來，機(jī)器人的發(fā)展已經(jīng)遍及機(jī)械、電子、冶金、交通、宇航、國防等領(lǐng)域。近年來機(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)自然的過程中，制造能替代人勞動(dòng)的機(jī)器一直是人類的夢(mèng)想。氬嚕躑竄貿(mào)懇彈瀘頷澩。隨著科
12、學(xué)技術(shù)的發(fā)展，機(jī)器人的感覺傳感器種類越來越多，其中視覺傳感器成為自動(dòng)行走和駕駛的重要部件。視覺的典型應(yīng)用領(lǐng)域?yàn)樽灾魇街悄軐?dǎo)航系統(tǒng)，對(duì)于視覺的各種技術(shù)而言圖像處理技術(shù)已相當(dāng)發(fā)達(dá)，而基于圖像的理解技術(shù)還很落后，機(jī)器視覺需要通過大量的運(yùn)算也只能識(shí)別一些結(jié)構(gòu)化環(huán)境簡(jiǎn)單的目標(biāo)。視覺傳感器的核心器件是攝像管或 CCD，目前的 CCD 已能做到自動(dòng)聚焦。但 CCD 傳感器的價(jià)格、體積和使用方式上并不占優(yōu)勢(shì)，因此在不要求清晰圖像只需要粗略感覺的系統(tǒng)中考慮使用接近覺傳感器是一種實(shí)用有效的方法。釷鵒資贏車贖孫滅獅贅。機(jī)器人要實(shí)現(xiàn)自動(dòng)導(dǎo)引功能和避障功能就必須要感知導(dǎo)引線和障礙物，感知導(dǎo)引線相當(dāng)給機(jī)器人一個(gè)視覺功能。
13、避障控制系統(tǒng)是基于自動(dòng)導(dǎo)引小車（AVGauto-guide vehicle）系統(tǒng)，基于它的智能小車實(shí)現(xiàn)自動(dòng)識(shí)別路線，判斷并自動(dòng)避開障礙，選擇正確的行進(jìn)路線。使用傳感器感知路線和障礙并作出判斷和相應(yīng)的執(zhí)行動(dòng)作。慫闡譜鯪逕導(dǎo)嘯畫長涼。該智能小車可以作為機(jī)器人的典型代表。它可以分為三大組成部分：傳感器檢測(cè)部分、執(zhí)行部分、CPU。機(jī)器人要實(shí)現(xiàn)自動(dòng)避障功能，還可以擴(kuò)展循跡等功能，感知導(dǎo)引線和障礙物。可以實(shí)現(xiàn)小車自動(dòng)識(shí)別路線，選擇正確的行進(jìn)路線，并檢測(cè)到障礙物自動(dòng)躲避。基于上述要求，傳感檢測(cè)部分考慮到小車一般不需要感知清晰的圖像，只要求粗略感知即可，所以可以舍棄昂貴的CCD傳感器而考慮使用價(jià)廉物美的紅外反
14、射式傳感器來充當(dāng)。智能小車的執(zhí)行部分，是由直流電機(jī)來充當(dāng)?shù)?，主要控制小車的行進(jìn)方向和速度。單片機(jī)驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)一般有兩種方案：第一，勿需占用單片機(jī)資源，直接選擇有PWM功能的單片機(jī)，這樣可以實(shí)現(xiàn)精確調(diào)速；第二，可以由軟件模擬PWM輸出調(diào)制，需要占用單片機(jī)資源，難以精確調(diào)速，但單片機(jī)型號(hào)的選擇余地較大?？紤]到實(shí)際情況，本文選clb 借鑒擇第二種方案。CPU使用STC89C52單片機(jī)，配合軟件編程實(shí)現(xiàn)。諺辭調(diào)擔(dān)鈧諂動(dòng)禪瀉類。1.2 智能小車的發(fā)展現(xiàn)狀及未來趨勢(shì)現(xiàn)智能小車發(fā)展很快，從智能玩具到其它各行業(yè)都有實(shí)質(zhì)成果。其基本可實(shí)現(xiàn)循跡、避障、檢測(cè)貼片、尋光入庫、避崖等基本功能，這幾節(jié)的電子設(shè)計(jì)大賽智能小
15、車又在向聲控系統(tǒng)發(fā)展。比較出名的飛思卡爾智能小車更是走在前列。我此次的設(shè)計(jì)主要實(shí)現(xiàn)循跡避障這兩個(gè)功能。嘰覲詿縲鐋囁偽純鉿錈。1.3 智能小車的研究意義智能小車的研究意義隨著我國科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，智能化和自動(dòng)化技術(shù)越來越普及，各種高科技也廣泛應(yīng)用于智能小車和機(jī)器人玩具制造領(lǐng)域，使智能機(jī)器人越來越多樣化。智能小車是一個(gè)多種高新技術(shù)的集成體，它融合了機(jī)械、電子、傳感器、計(jì)算機(jī)硬件、軟件、人工智能等許多學(xué)科的知識(shí)，涉及到當(dāng)今許多前沿領(lǐng)域的技術(shù)。而智能電動(dòng)車正是智能機(jī)器人的一種，具有不可估量的實(shí)際意義。其避障尋跡技術(shù)的研究可以帶來交通運(yùn)輸?shù)木薮蟾母?，也為車輛的自主導(dǎo)航能力的實(shí)現(xiàn)和無人自動(dòng)駕駛車輛的實(shí)現(xiàn)提供
16、了重要技術(shù)。熒紿譏鉦鏌觶鷹緇機(jī)庫。clb 借鑒第二章 尋跡避障小車工作原理2.1 壁障尋跡小車工作原理工作原理：避障尋跡小車是通過紅外探頭以及尋跡模塊感知外圍狀況，將所感知到的數(shù)據(jù)以 1、0 的信號(hào)形式返回給單片機(jī)，然后再通過單片機(jī)針對(duì)不同的情況進(jìn)行控制，從而實(shí)現(xiàn)避障尋跡的功能。鶼漬螻偉閱劍鯫腎邏蘞。2.2 控制系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)圖 2-1 主控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖1、 主控制電路模塊：用 AT89C52 單片機(jī)2、 紅外檢測(cè)模塊：紅外探頭傳感器3、 尋跡模塊：紅外對(duì)管傳感器4、 電源模塊：雙路開關(guān)電源5、 電機(jī)及驅(qū)動(dòng)模塊:電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片 L298N、兩個(gè)直流電機(jī)尋跡傳感器避障傳感器主控芯片AT89C51穩(wěn)壓電
17、源模塊L298電機(jī)主控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)clb 借鑒2.2.1 AT98C52 單片機(jī)EA/VP31X119X218RESET9RD17WR16INT012INT113T014T115P10/T1P11/T2P123P134P145P156P167P178P0039P0138P0237P0336P0435P0534P0633P0732P2021P2122P2223P2324P2425P2526P2627P2728PSEN29ALE/P30TXD11RXD10U1STC 89C52RC123456789J310KVCCS2SW1S1SW2VCC10KR110KP00P01P02P03P04P05P06P
18、07P20P21P22P23P24P25P26P27Y112MC330PC230PVCCR410KR3470C110uFS3FWVCCD1LEDLD2LEDHVCCP30P31P32P33P34P35P36P37R121KR13470VCC21X12X23GND4RST5I/O6SCLK7VCC18U3DS13021122334455667788991010111112121313141415151616J4P11122334455667788991010111112121313141415151616J5P012J9ALE,PSEN112233445566778899101011111212
19、1313141415151616J6P2Y232.768VCCR2210K R2310K R2410KVCC12J18EAR25 470采用單片機(jī)作為整個(gè)系統(tǒng)的核心，用其控制行進(jìn)中的小車，以實(shí)現(xiàn)其既定的性能指標(biāo)。充分分析我們的系統(tǒng)，其關(guān)鍵在于實(shí)現(xiàn)小車的自動(dòng)控制，而在這一點(diǎn)上，單片機(jī)就顯現(xiàn)出來它的優(yōu)勢(shì)控制簡(jiǎn)單、方便、快捷。這樣一來，單片機(jī)就可以充分發(fā)揮其資源豐富、有較為強(qiáng)大的控制功能及可位尋址操作功能、價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)。因此，這種方案是一種較為理想的方案。紂憂蔣氳頑薟驅(qū)藥憫騖。2.2.2 紅外探頭避障模塊采用三只紅外探頭分別置于小車的前端兩側(cè)以及正前端放向，對(duì)小車與障礙物相對(duì)距離和方位能作出較為準(zhǔn)
20、確的判別和及時(shí)反應(yīng)，再向沒有檢測(cè)都障礙物的一方行走。穎芻莖蛺餑億頓裊賠瀧。圖 2-2 AT89C52 電路圖 clb 借鑒圖 3-4 紅外避障原理接電源整流穩(wěn)壓調(diào)制器(a) 發(fā)射器解調(diào)器放大器時(shí)鐘邏輯負(fù)載整流穩(wěn)壓接電源圖 2-3 加調(diào)制的發(fā)射管clb 借鑒2.2.3 尋跡模塊采用五只紅外對(duì)管，一只置于軌道中間，四只置于軌道外側(cè)，當(dāng)小車脫離采用五只紅外對(duì)管，一只置于軌道中間，四只置于軌道外側(cè)，當(dāng)小車脫離軌道時(shí)，即當(dāng)置于中間的一只光電開關(guān)脫離軌道時(shí)，等待外面任一只檢測(cè)到黑軌道時(shí)，即當(dāng)置于中間的一只光電開關(guān)脫離軌道時(shí)，等待外面任一只檢測(cè)到黑線后，做出相應(yīng)的轉(zhuǎn)向調(diào)整，直到中間的光電開關(guān)重新檢測(cè)到黑線（
21、即回到軌線后，做出相應(yīng)的轉(zhuǎn)向調(diào)整，直到中間的光電開關(guān)重新檢測(cè)到黑線（即回到軌道）道） ，若外面兩只紅外對(duì)管檢測(cè)到黑線，則向反方向轉(zhuǎn)彎，再恢復(fù)正向行駛。，若外面兩只紅外對(duì)管檢測(cè)到黑線，則向反方向轉(zhuǎn)彎，再恢復(fù)正向行駛。濫驂膽閉驟羥闈詔寢賻。2.2.4 電源模塊 采用 8 支 1.5V 電池雙電源分別給單片機(jī)與電機(jī)供電可解決方案二的問題且能讓小車完成其功能。圖 2-5 紅外避障原理紅外對(duì)管clb 借鑒2.2.5 電機(jī)及驅(qū)動(dòng)模塊采用功率三極管作為功率放大器的輸出控制直流電機(jī)。線性型驅(qū)動(dòng)的電路結(jié)構(gòu)和原理簡(jiǎn)單，加速能力強(qiáng)，采用由達(dá)林頓管組成的 H 型橋式電路(如圖 2.1)。用單片機(jī)控制達(dá)林頓管使之工作在
22、占空比可調(diào)的開關(guān)狀態(tài)下，精確調(diào)整電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速。這種電路由于工作在管子的飽和截止模式下，效率非常高，H 型橋式電路保證了簡(jiǎn)單的實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速和方向的控制，電子管的開關(guān)速度很快，穩(wěn)定性也極強(qiáng)，是一種廣泛采用的 PWM 調(diào)速技術(shù)?，F(xiàn)市面上有很多此種芯片，我選用了L298N(如圖 2.2)。銚銻縵嚌鰻鴻鋟謎諏涼。這種調(diào)速方式有調(diào)速特性優(yōu)良、調(diào)整平滑、調(diào)速范圍廣、過載能力大，能承受頻繁的負(fù)載沖擊，還可以實(shí)現(xiàn)頻繁的無級(jí)快速啟動(dòng)、制動(dòng)和反轉(zhuǎn)等優(yōu)點(diǎn)。因此決定采用使用功率三極管作為功率放大器的輸出控制直流電機(jī)。擠貼綬電麥結(jié)鈺贖嘵類。圖 2-6 H 橋式電路clb 借鑒圖圖 2-72-7 L298NL298N第三章 硬件
23、設(shè)計(jì)3.1 總體設(shè)計(jì)智能小車采用前輪驅(qū)動(dòng)，前輪左右兩邊各用一個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，調(diào)制前面兩個(gè)智能小車采用前輪驅(qū)動(dòng)，前輪左右兩邊各用一個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，調(diào)制前面兩個(gè)輪子的轉(zhuǎn)速起停從而達(dá)到控制轉(zhuǎn)向的目的，后輪是萬象輪，起支撐的作用。將輪子的轉(zhuǎn)速起停從而達(dá)到控制轉(zhuǎn)向的目的，后輪是萬象輪，起支撐的作用。將循跡對(duì)管裝在車體下的前端，一開始小車自動(dòng)開始尋跡功能，當(dāng)搜索不到黑線循跡對(duì)管裝在車體下的前端，一開始小車自動(dòng)開始尋跡功能，當(dāng)搜索不到黑線的時(shí)候就自動(dòng)進(jìn)入壁障模式，知道再次搜索到黑線。的時(shí)候就自動(dòng)進(jìn)入壁障模式，知道再次搜索到黑線。賠荊紳諮侖驟遼輩襪錈。clb 借鑒圖圖 3-13-1 主板設(shè)計(jì)框圖主板設(shè)計(jì)框圖3.2 驅(qū)
24、動(dòng)電路電機(jī)驅(qū)動(dòng)一般采用 H 橋式驅(qū)動(dòng)電路，L298N 內(nèi)部集成了 H 橋式驅(qū)動(dòng)電路，從而可以采用 L298N 電路來驅(qū)動(dòng)電機(jī)。通過單片機(jī)給予 L298N 電路 PWM 信號(hào)來控制小車的速度，起停。其引腳、驅(qū)動(dòng)原理圖如下圖：塤礙籟饈決穩(wěn)賽釙冊(cè)庫。AT89C52時(shí)鐘電路壁障模塊循跡模塊電源模塊電機(jī)驅(qū)動(dòng)clb 借鑒圖圖 3-23-2 L298NL298N 引腳圖引腳圖sensingA1OUT12OUT23Vs4IN15enableA6IN27GND8Vss9IN310enableB11IN412OUT313OUT414sensingB15U1L298N123456J1IND54007D64007D7
25、4007D84007D14007D24007D34007D44007VCCVCCOUTA1OUTA2OUTB1OUTB2OUTA1OUTA2OUTB1OUTB2VCCC110412345678J4CON8+5V+5VVCC123J2CON3123J3CON3AABB圖 3-3 電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路圖3.3 信號(hào)檢測(cè)模塊小車循跡原理是小車在畫有黑線的白紙小車循跡原理是小車在畫有黑線的白紙 “路面路面”上行駛，由于黑線和白紙對(duì)上行駛，由于黑線和白紙對(duì)光線的反射系數(shù)不同，可根據(jù)接收到的反射光的強(qiáng)弱來判斷光線的反射系數(shù)不同，可根據(jù)接收到的反射光的強(qiáng)弱來判斷“道路道路”黑線。筆黑線。筆者在該模塊中利用了簡(jiǎn)單、應(yīng)
26、用也比較普遍的檢測(cè)方法者在該模塊中利用了簡(jiǎn)單、應(yīng)用也比較普遍的檢測(cè)方法紅外探測(cè)法。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理表面具有不同的反射性質(zhì)的紅外探測(cè)法，即利用紅外線在不同顏色的物理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)紅外光遇到白色地面時(shí)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)紅外光遇到白色地面時(shí)發(fā)生漫發(fā)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發(fā)生漫發(fā)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，則小車上的接收管接收不到信號(hào)，再通過收，則小車上的接收管接收不到信號(hào)，再通過 LM324 作比較器來采
27、集高低電作比較器來采集高低電平，從而實(shí)現(xiàn)信號(hào)的檢測(cè)。避障亦是此原理。平，從而實(shí)現(xiàn)信號(hào)的檢測(cè)。避障亦是此原理。裊樣祕(mì)廬廂顫諺鍘羋藺。clb 借鑒圖 3-4 循跡原理圖3.4 主控電路本模塊主要是對(duì)采集信號(hào)進(jìn)行分析，同時(shí)給出 PWM 波控制電機(jī)速度，起停。以及再檢測(cè)到障礙報(bào)警等作用。其電路圖如圖。倉嫗盤紲囑瓏詁鍬齊驁。clb 借鑒圖 3-5 主控電路clb 借鑒第四章 軟件設(shè)計(jì)4.1 主程序框圖：圖 4-1 主程序程序框圖啟動(dòng)循跡是否檢測(cè)到停止線停止是否已經(jīng)脫離黑線避障YNNYclb 借鑒4.2 尋跡模塊程序設(shè)計(jì)尋跡模塊程序設(shè)計(jì)4.2.1 尋跡程序框圖尋跡程序框圖及其真值表及其真值表圖 4-2 尋
28、跡程序框圖表 4-1 尋跡真值表Q1Q2Q3Q4Q5狀態(tài)修正01111左偏左轉(zhuǎn)10111左偏左轉(zhuǎn)11011正常直走11101右偏右轉(zhuǎn)11110右偏右轉(zhuǎn)00111左偏左轉(zhuǎn)10011左偏左轉(zhuǎn)11001右偏右轉(zhuǎn)開始是否尋找到黑線避障否是黑線左偏 黑線右偏左轉(zhuǎn)右轉(zhuǎn)clb 借鑒11100右偏右轉(zhuǎn)00011左偏左轉(zhuǎn)Q1Q2Q3Q4Q5狀態(tài)修正11000右偏右轉(zhuǎn)10001正常直走00000終點(diǎn)停止注：Q1、Q2、Q3、Q4、Q5 分別代表小車尋跡模塊上的 5 個(gè)紅外感應(yīng)器，Q1 到 Q5 從左到右排列。4.4 避障模塊避障模塊程序設(shè)計(jì)程序設(shè)計(jì)4.4.1 避障框圖避障框圖及其真值表及其真值表4-3 避障程序框
29、圖表 4-2MidMidLeftLeftRightRight動(dòng)作動(dòng)作1 11 11 1直走直走是否檢測(cè)到黑線是否有障礙進(jìn)行壁障處理中斷壁障程序是否是開始clb 借鑒1 10 00 0直走直走0 01 11 1左轉(zhuǎn)左轉(zhuǎn)0 00 01 1右轉(zhuǎn)右轉(zhuǎn)0 00 01 1左轉(zhuǎn)左轉(zhuǎn)0 00 00 0左轉(zhuǎn)左轉(zhuǎn)clb 借鑒結(jié)束語 整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)以單片機(jī)為核心，利用了多種傳感器，將軟件和硬件相結(jié)合。本系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)如下功能：（1） 自動(dòng)沿預(yù)設(shè)軌道行駛小車在行駛過程中，能夠自動(dòng)檢測(cè)預(yù)先設(shè)好的軌道，實(shí)現(xiàn)直道和弧形軌道的前進(jìn)。若有偏離，能夠自動(dòng)糾正，返回到預(yù)設(shè)軌道上來。綻萬璉轆娛閬蟶鬮綰瀧。（2）當(dāng)小車探測(cè)到前進(jìn)前方的障礙
30、物時(shí)，躲避障礙物，從無障礙區(qū)通過。小車通過障礙區(qū)后，能夠自動(dòng)循跡從運(yùn)行情況來看循跡的效果比較好，避障的效果不是很好，我認(rèn)為是由于紅外探頭數(shù)量不夠?qū)е聶z測(cè)過程中會(huì)產(chǎn)生檢測(cè)不到的死角。驍顧燁鶚巰瀆蕪領(lǐng)鱺賻。 通過本次設(shè)計(jì)我掌握了很多以前不熟練的東西，認(rèn)識(shí)了很多以前不熟悉得東西，使我在人生上又進(jìn)了一步。也認(rèn)識(shí)到很多的不足。瑣釙濺曖惲錕縞馭篩涼。clb 借鑒致 謝本設(shè)計(jì)能夠順利完成，還承 蒙張老師以及身邊的很多同學(xué)的指導(dǎo)和幫助。在設(shè)計(jì)過程中， 張老師給予了悉心的指導(dǎo)，最重要的是給了我解決問題的思路和方法，并且在設(shè)計(jì)環(huán)境和器材方面給予了大力的幫助和支持，在此，我對(duì) 張老師表示最真摯的感謝！同時(shí)感謝所有幫
31、助過我的同學(xué)！鎦詩涇艷損樓紲鯗餳類。感些評(píng)閱老師百忙之中抽出時(shí)間對(duì)本論文進(jìn)行了評(píng)閱！clb 借鑒附錄一 硬件原理圖EA/VP31X119X218RESET9RD17WR16INT012INT113T014T115P10/T1P11/T2P123P134P145P156P167P178P0039P0138P0237P0336P0435P0534P0633P0732P2021P2122P2223P2324P2425P2526P2627P2728PSEN29ALE/P30TXD11RXD10U1STC 89C52RC123456789J310KVCCP00P01P02P03P04P05P06P07P
32、20P21P22P23P24P25P26P27Y112MC330PC230PVCCR410KR3470C110uFS3FWVCCP30P31P32P33P34P35P36P371122334455667788991010111112121313141415151616J4P11122334455667788991010111112121313141415151616J5P012J9ALE,PSEN1122334455667788991010111112121313141415151616J6P212J18EAsensingA1OUT12OUT23Vs4IN15enableA6IN27GND8V
33、ss9IN310enableB11IN412OUT313OUT414sensingB15U1L298N123456J1IND54007D64007D74007D84007D14007D24007D34007D44007VCCVCCOUTA1OUTA2OUTB1OUTB2OUTA1OUTA2OUTB1OUTB2VCCC110412345678J4CON8+5V+5VVCC123J2CON3123J3CON3AABBP1.0P1.1P1.4P1.5P1.1P1.4P1.5P1.0a1k2k4a3H4TCRT5000a1k2k4a3H5TCRT5000a1k2k4a3H6TCRT5000R23330
34、R2847kR24330R2947kR25330R3047kVCCT1T2T3a1k2k4a3H7TCRT5000a1k2k4a3H8TCRT5000R26330R3147kR27330R3247kT4T5OUT11-12+13VCC4+25-26OUT27OUT38-39+310GND/VEE11+412-413OUT414U3LM324C3104C410uFVCCT1T2T3VCCOUT1OUT2OUT3VCCR1310KR1510KR1610KVCCVCCOUT11-12+13VCC4+25-26OUT27OUT38-39+310GND/VEE11+412-413OUT414U4LM32
35、4VCCT4OUT4R1410KR1710KVCCVCCT5OUT5R201KR211KR221KD6LEDD7LEDD8LEDVCCOUT1OUT2OUT3VCC1234567J1CON7R181KR191KD4LEDD5LEDOUT4OUT5P0.7P0.6P0.5P0.4P0.3clb 借鑒附圖一 智能小車硬件電路clb 借鑒C1+1V+2C1-3C2+4C2-5V-6T2 OUT7R2 OUT9R2 IN8T2 IN10T1 IN11R1 OUT12T1 OUT14R1 IN13GND15VCC16U2RS232162738495J11DB9C41uFC51uFC61uFC71uFC8
36、1uFVCCP301P300abfcgde1234567abcdefg8dpdp9abfcgdedpabfcgdedpabfcgdedp101112DS1BLUECA_1R51KR61KR71KR81KVCCP20P21P22P23P00P01P02P03P04P05P06P07Q19012Q29012Q39012Q49012123J7KZ SMGR14330R15330R16330R17330R18330R19330R20330R2133012345678910111213141516J8LCD 1602VCCVCCP20P21P22P00P01P02P03P04P05P06P07R1010
37、K1122LS1SPEAKERQ59012R910KP24VCC1234J16USB212J15srdy12J14dy12J13dyS4DY KGC10100UFC910412J12dyR111KD3LEDVCC12J17dyA01A12A23GND4SDA5SCL6VP7VCC8U424C081122334455667788991010111112121313141415151616J10P3P30P31P32P33P34P35P36P37VCCP300P301clb 借鑒附圖二 單片機(jī)中其它元件單路圖附錄二 程序清單#include /*定義引腳*/sbit b2=P10; /電機(jī)右輪sb
38、it b1=P11;sbit a2=P14; /電機(jī)左輪sbit a1=P15;sbit mid=P00; /前感應(yīng)器sbit left=P01; /左感應(yīng)器sbit right=P02; /右感應(yīng)器sbit q1=P03; /對(duì)應(yīng)循跡模塊的 Q1、Q2、Q3、Q4sbit q2=P04;sbit q3=P05;sbit q4=P06;sbit q5=P07;/*直走*/void ahead()a1=0;a2=1;b1=0;b2=1;/*左轉(zhuǎn)*/clb 借鑒void turnleft()a1=1;a2=0;b1=0;b2=1;/*右轉(zhuǎn)*/void turnright()a1=0;a2=1;b1
39、=1;b2=0;/*停止*/void stop()a1=1;a2=1;b1=1;b2=1;/*循跡子程序*/void xunji()clb 借鑒if(q1=1&q2=1&q3=0&q4=1&q5=1)ahead();if(q1=1&q2=0&q3=0&q4=0&q5=1)ahead();if(q1=0&q2=1&q3=1&q4=1&q5=1)turnleft();if(q1=1&q2=0&q3=1&q4=1&q5=1)turnleft();if(q1=0&q2=0&q3=1&q4=1&q5=1)turnleft();if(q1=1&q2=0&q3=0&q4=1&q5=1)turnleft();
40、if(q1=0&q2=0&q3=0&q4=1&q5=1)turnleft();if(q1=1&q2=1&q3=1&q4=0&q5=1)turnright();if(q1=1&q2=1&q3=1&q4=1&q5=0)turnright();if(q1=1&q2=1&q3=1&q4=0&q5=0)turnright();clb 借鑒if(q1=1&q2=1&q3=0&q4=0&q5=1)turnright();if(q1=1&q2=1&q3=0&q4=0&q5=0)turnright();if(q1=0&q2=0&q3=0&q4=0&q5=0)stop();/*壁障子程序*/void bizhan
41、g()while(1)if (mid=1&left=1&right=1)ahead();if (mid=1&left=0&right=0)ahead();if (mid=0&left=1&right=1)turnleft();if(mid=0&left=0&right=1)turnright();if(mid=0&right=0&left=1)turnleft();clb 借鑒if(mid=0&left=0&right=0)turnleft();if(mid=0&left=1&right=1)turnleft();if(q1|q2|q3|q4|q5=1)break;void main()whi
42、le(1)xunji();if(q1=1&q2=1&q3=1&q4=1&q5=1)bizhang();clb 借鑒參考文獻(xiàn)1郭惠，吳迅.單片機(jī) C 語言程序設(shè)計(jì)完全自學(xué)手冊(cè)M.電子工業(yè)出版社,2008.10：1-200.櫛緶歐鋤棗鈕種鵑瑤錟。2王東鋒，王會(huì)良，董冠強(qiáng) . 單片機(jī) C 語言應(yīng)用 100 例M. 電子工業(yè)出版社,2009.3：145-300.轡燁棟剛殮攬瑤麗鬮應(yīng)。3韓毅，楊天 . 基于 HCS12 單片機(jī)的智能尋跡模型車的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) J.學(xué)術(shù)期刊， 2008，29（18）：1535-1955.峴揚(yáng)斕滾澗輻灄興渙藺。4 王曉明. 電動(dòng)機(jī)的單片機(jī)控制 J. 學(xué)術(shù)期刊，2002，13（15）：1322-1755.5Yamato I , et al 1 New conversion system for UPS using high fre2詩叁撻訥燼憂毀厲鋨驁。quency linkJ 1 IEEE PESC ,1988 :210-320.6Yamato I , et al 1 High frequency link DC/ AC converter for UPS則鯤愜韋瘓賈暉園棟瀧。with a new voltage clamperJ 1IEEE PESC ,1990 :52-105.脹鏝彈奧秘孫戶孿釔賻。
智能循跡避障小車研發(fā)設(shè)計(jì)與制作特制材料
