智能循迹小车设计报告

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1、智能循迹小车项目设计报告组别：第四组成员：刘彪匡善华陈叶芳唐慧峰班级：智能电子092系别：电气工程系指导老师：刘彤时间：2011年4月22日2概要本寻迹小车是以万能板为车架，AT89S51单片机为控制核心，将各传感器的信号传至单片机分析处理，从而控制L298N电机驱动，控制小车，速度由单片机提供的PWM波控制。利用红外传感器检测黑线，红外对管来实现循迹功能。接近式开关传感器检测薄铁片，集成红外线传感器即光电开关进行避障。整个系统的电路结构简单，可靠性能高。根据小车各部分功能，模块化硬件电路，并调试电路。将调试成功的各个模块逐个地“融合”成整体，再进行软

2、件编程调试，直到完成。关键词：AT89S51直流电机红外对管传感器寻迹小车L298N电机驱动2一、循迹小车的系统的要求和总体方案设计1.1设计要求1.1.1基本要求利用单片机实验板，并制作一定的外围电路，编写程序设计制作一个智能循迹壁障的小车，具体要求如下：（1）具有启动、停止功能；（2）能够完成前进、后退、左转、右转单独动作和复合动作；（3）能按照规定路线循迹行驶；1.1.2发挥要求利用超声波或红外等方式实现避障功能1.2智能循迹小车的工作原理我们知道小车的循迹原理是根据实现电位的高低来实现对前进方向的控制的。在这里我们设定了白色和黑色的通道界面来行

3、驶，而根据我们所学的知识通常采取的方法是红外探测法。红外探测法，即利用红外线在不同颜色的物体表面具有不同的反射性质的特点，在小车行驶过程中不断地向地面发射红外光，当红外光遇到白色纸质地板时发生漫反射，反射光被装在小车上的接收管接收；如果遇到黑线则红外光被吸收，小车上的接收管接收不到红外光。单片机就是否收到反射回来的红外光为依据来确定黑线的位置和小车的行走路线。通过查资料我们知道红外探测器探测距离有限，一般最大不应超过3cm。1.2.1恒压恒流桥式驱动芯片L298N驱动电机原理L298N驱动芯片是由SGS公司的产品，比较常见的15脚Multiwatt封装

4、，内部有4通道逻辑驱动电路。它的内部结构如图1。从内部结构图可知，用三极管组成H型平衡桥，驱动功率大，驱动能力强。同时H型PWM电路工作在晶体管的饱和状态与截止状态，具有非常高的效率。 上图看出该驱动芯片有两路H型PWM电路，用PWM控制直流电机调速的基本原理，现在来看电路的具体实现。In1为高电平，In2为低电平，EnA为高电平时，U1、U4输出为高电平，U2、U3输出为低电平。在OUT1、OUT2接上电机后，T1、T4管导通，T2、T3管截止，电机向一个方向转。In1为低电平，In2为高电平，EnA仍旧为高电平，T1、T4管截止，T2、T3管导通，

5、电机向相反方向转。In1、In2同时为高电平或低电平，T1与T3同时导通或截止，T2与T4也是同时导通与截止，但与前者相反，也就是OUT1与OUT2电压相同。电机会快速停转。如果EnA端为低电平，整个H型PWM电路关闭。电机当然也就不会转。1.3模块方案比较与论证根据设计要求，本系统主要由主控模块、电源模块、寻迹传感器模块、直流电机及其驱动模块、电压比较模块等模块构成。为较好的实现各模块的功能，我们分别设计了几种方案并分别进行了论证。1.3.1小车车体选择由于项目设计资金和资源的有限性。我们为了节约成本，决定应用原有的带四个电机的小车。1.3.2主控制

6、器模块方案一：采用凌阳公司的16位单片机，它是16位控制器，具有体积小、驱动能力高、集成度高、易扩展、可靠性高、功耗低、结构简单、中断处理能力强等特点。处理速度高，尤其适用于语音处理和识别等领域。但是当凌阳单片机应用语音处理和辨识时，由于其占用的CPU资源较多而使得凌阳单片机同时处理其它任务的速度和能力降低。本系统主要是进行寻迹运行的检测以及电机的控制。如果单纯的使用凌阳单片机，在语音播报的同时小车的控制容易出现不稳定的情况。从系统的稳定性和编程的简洁性考虑，我们放弃了单纯使用凌阳单片机而考虑其它的方案。方案二：采用Atmel公司的AT89S51单片机

7、作为主控制器。AT89S51是一个低功耗，高性能CMOS8位单片机，片内含4kBytesISP(In-systemprogrammable)的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术制造，兼容标准MCS-51指令系统及80C51引脚结构，芯片内集成了通用8位中央处理器和ISPFlash存储单元，功能强大的微型计算机的AT89S51可为许多嵌入式控制应用系统提供高性价比的解决方案。AT89S51具有如下特点：40个引脚，4kBytesFlash片内程序存储器，128bytes的随机存取数据存储器（R

8、AM），32个外部双向输入/输出（I/O）口，5个中断优先级2层中断嵌套中断，2个16位可编程