基于单片机的加减速寻迹小车

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1、论文题目：基于单片机的寻迹加减速小车班级：09通信1班姓名：陈进源学号：0902201002指导老师：高丽珍2012年12月14日基于单片机的寻迹加减速小车【摘要】：本文以STC89C52单片机为核心设计了寻迹加减速小车，单片机产生周期性脉冲信号，控制全桥驱动芯片L298N驱动直流电机实现小车的转速和转向；LM339电压比较器及红外对管组成的电路进行路面黑线寻迹，实现小车在轨道内正常行驶；经单片机分析处理后用以控制直流电机前后运动使车身在没有外界的帮助条件下完成自动循线行驶的基本功能。【关键字】：STC89C52；L298N；LM339一、系统方案1、总体方案描述（

2、1）系统结构框图电机驱动模块51电单黑线检测模块源片红外计数传感器模块机供电模块图1-1-1主控系统结构框图（2）总体思路在主控系统中，系统主要由4个模块组成：电机驱动模块、黑线检测模块、红外计数传感器模块和供电模块。其中，主控系统采用单片机最小系统板为小车的控制核心。电源按键按下，单片机控制电机驱动小车直线行驶，同时红外对管开始检测黑线，依黑线循线行驶，通过红外对管对跑道的检测，将检测信息反馈回单片机系统，从而控制左右电机的转速，以达到直行、拐弯加速、减速等一系列功能，直至完成整个赛道的行程，赛道如下图：2、方案论证与比较（1）电机驱动模块方案一：采用电机驱动芯片

3、ULN2003。ULN2003的每一对达林顿都串联一个2.7K的基极电阻,在5V的工作电压下它能与TTL和CMOS电路直接相连，可以直接处理原先需要标准逻辑缓冲器来处理的数据。ULN2003工作电压高，工作电流大，灌电流可达500mA，输出还可以在高负载电流时并行运行。方案二：采用L298驱动电机。使用该芯片驱动的好处是在额定的电压和电流内使用非常方便可靠，并且可以同时驱动两个电机。可以使用PWM调控改变PWM调制脉冲占空比，可以实现精确调速，调速范围较宽与快速响应的电机相配合，系统可以获得很宽的频带，因此快速响应性能好，动态抗干扰能力强。相比较而言，ULN2003

4、只能控制电机单向转动，而L298N可以实现双向转动，也就是说它有更强的驱动能力。而且L298N有过电流保护功能，当出现电机卡死时，可以保护电路和电机，基于以上分析故我们采用方案二。（2）黑线检测模块方案一：采用发光二极管与光敏电阻。利用光敏电阻的阻值变化来控制信号。由于环境中光线的存在，一旦光线条件改变很可能造成误判和漏判；虽然采取超高亮发光管可以降低一定的干扰，但这又将增加额外的电量损耗。方案二：采用反射式的集成红外对管。红外对管只对红外线具有较高灵敏度，从而避免了外界光线的干扰；跑道两侧黑线能够吸收红外线，而白色跑道能够反射红外线，从而检测到跑道黑线。光敏电阻的

5、易干扰性和红外对管的对光线单一灵敏行决定方案二具有较好控制作用，所以选择方案二来进行黑线的寻迹。（3）测速模块方案一：同样光电反射式原理，把自制黑白交替的码盘固定在车轮上，小车在转动过程中会产生高低电平的变化，通过单片机外部中断来统计小车在行驶过程中所产生的总的脉冲数，从而计算出小车走过的总路程。方案二：采用计程常用的U型光电开关。其发射管和接收管分别位于U型槽的两边，并形成一光轴，当被检测物体经过U型槽且阻断光轴时，光电开关就产生了检测到的开关信号。槽式光电开关比较安全可靠，适合检测高速变化的物体。在实际操作过中发现ST188组成的反射式红外传感器线性性较差，不能

6、准确的反应速度，而U型光电开关反应灵敏，抗干扰能力强。为了准确测出小车行驶的总路程我们选择方案二。（4）供电模块方案一、采用单电源供电，通过单电源同时对单片机和直流电机进行供电，此方案的优点是，减少机身的重量，操作简单，其缺点是，这样会使单片机的波动变大，影响单片机的性能，稳定性比较弱。方案二、智能车控制系统中，不同电路模块需要的工作电压和电流容量各不相同。芯片需要提供5V的工作电压，而电机所需的电压为9V，本设计中用到的是9V的电源供电，然后通过三端稳压器LM7805将电压变换为5V电压供给电路系统。为了稳定选择方案二。二、理论分析与计算1、信号检测与控制小车的直

7、线行驶跟转弯主要通过红外探头检测路面信号的检测。小车左右分布多个红外对管，用于跑道中的黑线和各标志线的检测，从而达到正常行驶的功能，小车在运行中，每个传感器的功能可变，通过对黑线标志线来计数判断是否到达功能变更区，若到达则改变传感器检测功能。当检测到第一条标志线时小车加速行驶，检测到第二条标志线时小车减速行驶，检测到第三条标志线时小车恢复正常速度行驶。当小车驶入引导线断开区域时，小车保持直线行驶状态，直至寻至下一段黑线，并能完成S行路线的行驶直至终点。由单片机组成的最小系统是整个电路的控制核心。2、节能分析在小车电路的设计中，为了减少分立元件的使用量和各模块的电