循迹避障小车答辩

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1、作品汇报智能循迹小车设计制作者：破坏者队电子科学与工程学院张鑫钱雨皎卢阳方案设计时间：2014年3月——2014年4月设计背景人们在不断探讨、改造、认识自然的过程中，制造能替代人劳动的机器一直是人类的梦想。他可以按照预先设定的模式在一个特定的环境里自动的运作，无需人为管理，便可以完成预期所要达到的或是更高的目标。智能车就是其中的一个体现。智能小车集环境感知、规划决策，自动行驶等功能于一体的综合系统，是典型的高新技术综合体。本次设计的智能车，采用ST89C52单片机作为小车的核心；利用红外传感器进行寻迹，用双L298N作为电机控制。

2、我们采用单片机STC89C52作为主控制核心，STC89C52的对当前的传感器进行查询，根据传感器传来的信息，对当前的环境作出判断，最后对电机作出相应的动作。单片机通过红外传感器检测场地白线，从而控制电机驱动模块，改变电机转速，达到改变方向的目的。系统框图如下：小车的总体设计地面白线传感器ST89C52电机驱动模块左电机右电机一、小车车体方案一：采用三轮式车身，前轮为万向轮，后轮为两个电机单独控制的驱动轮。但此方案使得车身较小，元器件安装的较紧密，在维护时较困难，而且当驱动轮运动偏差带来转向时，万向轮作径向运动，阻力小容易偏向，转

3、弯时容易侧翻。所以我们放弃了此方案。方案二：采用四轮式车身。和3号车相比，4号车4个都是主动轮，偏向阻力一样，且重心变化导致力矩减小，就这点看，4号比3号容易偏向。但因其为四驱，其偏差更为离散，较难偏向，走直线容易。且此方案小车体积较大，有充裕空间安放元器件，也为后续添加其他功能做好准备。但小车转向较为笨重。由于小车安装元器件不是很多，所以我们选择此方案。一、小车车体四轮小车，四个直流电机。通过控制一个电机向前转，另一个电机向后转。即差分驱动从而达到转弯的目的。二、小车核心——单片机AT89C52单片机是一种低电压、高性能的CMO

4、S8位单片机，拥有8Kb存储空间，适合与许多较为复杂的控制应用。三、传感器电路设计方案1：用光敏电阻组成光敏探测器。光敏电阻的阻值可以跟随周围环境光线的变化而变化。当光线照射到白线上面时，光线发射强烈，光线照射到黑线上面时，光线发射较弱。因此光敏电阻在白线和黑线上方时，阻值会发生明显的变化。将阻值的变化值经过比较器就可以输出高低电平。但是这种方案受光照影响很大，不能够稳定的工作。因此我们考虑其他更加稳定的方案。方案2：采用简易光电传感器结合外围电路探测，但实际效果并不理想，对行驶过程中的稳定性要求很高，且误测几率较大、易受光线环境

5、和路面介质影响。在使用过程极易出现问题，而且容易因为该部件造成整个系统的不稳定。故最终未采用该方案。方案3：用红外发射管和接收管制作的光电对管寻迹传感器。红外发射管发出红外线，当发出的红外线照射到白色的平面后反射，若红外接收管能接收到反射回的光线则检测出白线继而输出低电平，若接收不到发射管发出的光线则检测出黑线继而输出高电平。这样制作组装的寻迹传感器基本能够满足要求，所以我们选择了这个方案。在此基础上，我们讨论了以下方案：方案一：采用两只红外对管，分别置于小车车身前轨道的两侧，根据两只光电开关接受到白线与黑线的情况来控制小车转向来

6、调整车向，测试表明，只要合理安装好两只光电开关的位置就可以很好的实现循迹的功能。方案二：采用三只红外对管，一只置于轨道中间，两只置于轨道外侧，当小车脱离轨道时，即当置于中间的一只光电开关脱离轨道时，等待外面任一只检测到黑线后，做出相应的转向调整，直到中间的光电开关重新检测到黑线（即回到轨道）再恢复正向行驶。现场实测表明，小车在寻迹过程中有一定的左右摇摆不定，虽然可以正确的循迹但其成本与稳定性都次与第一种方案。三、黑线检测电路设计探测路面黑线的基本原理：光线照射到路面并反射，由于黑线和白纸对光的反射系数不同，可以根据接收到的反射光强

7、弱来判断是否是黑线。利用这个原理，可以控制小车行走的路迹。方案一：　采用继电器对电动机的开或关进行控制,通过开关的切换对小车的速度进行调整.此方案的优点是电路较为简单,缺点是继电器的响应时间慢,易损坏,寿命较短,可靠性不高。方案二：采用功率三极管作为功率放大器的输出控制直流电机。线性型驱动的电路结构和原理简单，加速能力强，采用由达林顿管组成的H型桥式电路。用单片机控制达林顿管使之工作在占空比可调的开关状态下，精确调整电动机转速。这种电路由于工作在管子的饱和截止模式下，效率非常高，H型桥式电路保证了简单的实现转速和方向的控制，电子

8、管的开关速度很快，稳定性也极强，是一种广泛采用的PWM调速技术。我选用了L298N。这种调速方式有调速特性优良、调整平滑、调速范围广、过载能力大，能承受频繁的负载冲击，还可以实现频繁的无级快速启动、制动和反转等优点。因此决定采用使用功率三极管作为功