嵌入式系统实践报告

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1、课程设计报告（嵌入式技术实践）学院：电气工程与自动化学院题目：循迹小车设计与制作专业班级：自动化152班32号学号：2420152930学生姓名：冯宝文指导老师：张振利温如春2016年9月1日摘要本次实践目的是制作一辆通过编程控制，可以按给定的轨道前进的小车。实践中，我与搭档（廖鑫明）将小车板（含电机，车轮），红外对管和AT89C51单片机等组装好后，两人都从网上查找相同的程序样例进行仿写修改。然后分别导入小车里进行测试，经过反复讨论和修改，终于制作成功。其中红外对管用于检测路况，然后将采集的信息传送给AT89C51单片机，经程序处理后对L298N发出

2、指令进行相应的驱动，而小车的速度由单片机输送的PWM控制，从而实现口动寻迹的功能。通过这次实践，我觉得自动化是一门实践和理论结合性很强的学科。想学好自动化，除了要有兴趣，还要狠下苦心。关键词：AT89C51单片机红外对管L298N编程目录第一章硬件组成及功能11.1所需元器件11.2功能简述11.3制作步骤2第二章模块原理及测试32.1模块原理32.2测试说明82.3测试程序8□□心得体会11□□致谢11□□参考文献11第一章1.1所需元器件L298N—个，红外对管TCRT5000两个，车轮三个，51单片机一块，小车板（塑料）一块，直流电机两个，电阻1

3、0千欧两个，电阻220欧六个，杜邦线若干。1.2功能简述车轮：三个车轮，支撑整辆小车，后面两个车轮通过电机驱动从而驱动小车前进，前轮为万向轮。直流电机：两个电机起驱动作用，通过分别控制两个后轮的转速和转向，从而控制小车的速度和方向。小车板：整辆小车的基木骨架。红外对管：根据黑色和白色对光的吸收和反射的强弱特点，用于检测路面轨迹的状况，并传递信号给单片机。AT89C51单片机:装载程序，根据红外对管传递的信息而向L298N发出相应的电平信号，单片机是小车的主控模块，是程序和硬件之间的桥梁。L298N：根据对单片机发出不同的高低电平信号进行处理，控制电机的

4、止反转。杜邦线：用于连接电源，接地以及连接相关接口。进行通电和传递电平信号。1・3制作步骤第一步：准备上述硬件材料齐全。第二步：组装硬件。组装后如图所示。U!第三步：根据两个红外对管的间距与黑色轨迹的间距的大小特点而编写适合的程序。使用Ke订软件，建立工程，编写程序，生成头文件。步：将编写好的程序导入单片机并进行测试。用数据线连接AT89C51单片机和电脑，打开烧写程序软件，擦除单片机芯片的内容后，添加已生成的头文件。第五步：测试结果分析与总结。最终测试结果：接通电源后，小车按黑线轨迹前进的同时，经常左右摇晃。原因分析与总结：由于两个红外对管分别处于黑

5、线两边的边界，检测过于频繁。应该将两个红外对管放到黑线里面，或者分别放到黑线两边的外面。第二章2.1模块原理小车系统主要由信息采集模块，控制模块，电机驱动模块这三大模块组成。信息采集模块功能主要由TCRT5000完成控制模块功能丄要由单片机完成，电机驱动模块功能主要由L298N完成。系统方案方框图如下。挂制小车制进方向系统方系方框图图2图3信息采集模块：TCRT5000实物图及电路图如下。VCC工ICk2C0传感器的的发射端和接收端的正负极如图2所示，传感器TCRT5000工作原理：传感器的红外发射二极管不断发射红外线，当被检测物体出现在检测范围内时，

6、红外线被反射回来且强度足够大,光敏三极管饱和，此时模块的输岀端为高电平，指示二极管被点亮;当发射出的红外线没有被反射回来或者被反射回来当强度不够大时,光敏三极管一直处于关断状态，此时模块的输出端为低电平，指示二极管一直处于熄灭状态。信息釆集状态分类：根据两个传感器的间距与黑线宽度的大小可分为三种，如下图所示。图4图4的三个小图屮，黑色的代表黑线轨迹，而蓝色的小圈代表TCRT5000传感器。如左图，当两个传感器都在黑线里时，则小车直走；当左传感器检测不到黑线，右传感器检测到黑线，则小车右拐;当左传感器检测到黑线，右传感器检测不到黑线，则小车左拐。如中图，

7、当两个传感器都在黑线外时，则小车直走；当右传感器检测到黑线，左传感器检测不到黑线，则小车右拐；当右传感器检测不到黑线，左传感器检测到黑线，则小车左拐。如右图，由于两个传感器检测黑色和白色的频率较高，则小车在前进的同时会不断地左右晃动。电机驱动模块：所采用硬件L298N实物图及基本属性如下所示。图5图6☆基本属性☆模块名称双H桥电机驱动模块工作模式・H桥驱动（双路）主控心片L298N包装形式逻辑电压5V驱动电压5V-35V逻辑电流0mA-36mA驱动电流2A（MAX单桥）「存储温度-20°C到+135°C功率25W重蚩30g外圉尺寸43*43*27mm图

8、7产品特点：★本模块使用ST公司的L298N作为主驱动芯片，具有驱动能力强，发热量低，抗干扰能