自动循迹有效控制小车.doc

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1、目录自动循迹控制小车设计方案小组成员班级学号严羽电子信息111201105070316徐立波电子信息111201105070312张有锋电子信息112201105070330联系方式：18868801162013年06月18日29目录摘要本系统通过采集光电传感器和驻极体的数据来实现电动小车的自动循迹和声控行驶。控制终端由C8051F020单片机最小系统构成，外围电路包括直流电机H桥驱动模块、光电传感器循迹模块、光电对管测速模块、声控模块、LCD显示模块等。运行中，系统通过采集光电传感器的数据并进行相应的比较计算来控制PWM波的输出，进而实现电机转速的实时调节；通

2、过计数光电对管的输出脉冲来计算小车的行驶路程和实时速度；声控电路则将声音命令转换为相应的数字量并作放大处理后输出到CPU进而可以声控小车的启停；而显示模块则能在小车行驶中实时显示其速度与路程。系统成本低，功耗低，小车调速平滑，过弯稳定，基本满足设计要求。29目录目录自动循迹控制小车设计方案1摘要2目录3图索引4第1章系统设计要求51.1基本要求51.2发挥要求5第2章系统方案选择和论证62.1题目解析62.2方案选择及论证62.01控制终端的选择62.02电机及其驱动方式的选择72.03循迹模块的选择82.04测速模块的选择82.05显示模块选择82.06声控模

3、块的选择92.07遥控模块的选择9第3章系统电路设计及原理分析113.1核心模块123.2电机驱动电路123.3红外遥控模块的设计与参数计算：133.4光电传感器循迹电路163.5光电对管测速电路173.6显示电路173.7声控电路18第4章软件开发19第5章系统主程序流程图20参考文献21附录一：程序清单21附录二：系统电路图29第1章29图索引图索引图31系统总体框架图11图32C8051F020最小系统12图33直流电机驱动电路13图34光电传感器循迹电路16图35测速电路原理图17图36显示电路内部连接图18图37声控电路原理图18图51

4、系统主程序流程图2029第5章系统主程序流程图第1章系统设计要求1.1基本要求1)小车可以自动寻迹：在设计好的线路上向前或向后跑，转弯等。2)键盘控制小车的启动、停止或自动启停。3)分别在规定赛道中以最短时间，完成比赛要求到达终点为优胜者。1.2发挥要求1)线路两端有挡板，当小车向一个方向运行到挡板位置停止，然后向反方向继续运行至挡板位置，如此重复。2)小车运动速度要控制在0.2m/S以上。3)拍手的声音可以启动、停止小车运动。第2章29第5章系统主程序流程图第1章系统方案选择和论证1.1题目解析根据命题要求，设计并制作电动小车的自动循迹系统，以期实现小车的无人

5、驾驶。其控制要求归纳如下：1)小车通过传感器循迹黑线前进，不能有人为干预；2)启动后小车从起点开始行进，并开始显示计时、速度和路程；3)走完一圈后，小车发出相应的结束信号，并开始倒车行驶，直至返回起点；4)小车在行进中不能出边线，位移精度≤±2cm。影响系统性能的指标主要有：1)传感器的安装及信号读取和处理精度；2)PWM波的输出精度及电机驱动电路的控制精度；3)光电对管产生计数脉冲的灵敏度；4)小车过弯时对循迹线的检测灵敏度；5)声控电路对声音信号的检测灵敏度等。1.2方案选择及论证根据设计要求，本系统需要有以下几部分组成：控制终端、直流电机驱动模块、循迹模块

6、、测速模块、显示模块、声控模块和遥控模块等。下面分别对这些模块的选用进行论证。2.01控制终端的选择控制终端是系统的大脑，控制着系统的所有输入、输出、计算、判断与决策。本系统精度要求较高（终点位移误差≤±2cm），所以选择合适的控制模块能确保其快速实现稳定行驶及达到系统要求的其他功能。1)采用传统的AT89C51单片机作为主控制器。29第5章系统主程序流程图AT89C51单片机价格便宜，控制简单，为我们平时实验所熟用；但其运算速度慢，片内资源很少，存储器容量也小，难以作较复杂的程序设计和实现复杂的算法，且实验室提供的最小系统板较大，不方便在小车上使用。1)使用S

7、iliconLabs公司的C8051F系列单片机作为主控制器。C8051F单片机基于增强的采用流水线结构的CIP-51内核，其指令集与MCS-51完全兼容，是标准的混合信号片上系统（SOC），除具有标准的8051组织架构外，片内还集成有数据采集和控制系统中常用的模拟部件及数字外设，如电压比较器PAC、ADC、DAC、SPI、SMBus、UART等，特别方便进行数据的实时采集与处理。此外，其还集成了4K+256B的内部RAM和64K的FLASH存储器，以及5个通用16位计数器/定时器和高精度的内部时钟源，这些对于本系统的设计无疑具有极大的便利性。所以我们选择此系列

8、的单片机。通过性能及成本