智跑机器车设计报告(新)

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1、2013年江西省大学生电子设计竞赛智跑机器车设计报告【A题】2013年5月25日概要该智跑机器车是以STC12C5A60S2单片机为主控芯片，将红外线传感器、颜色传感器、漫反射式避障传感器所接收到的信号传至单片机分析处理，从而控制L298N芯片驱动电机，利用颜色传感器检测深绿色、深蓝色、深红色、白色等区域，红外对管检测边界黑色线，漫反射传感器探测障碍物进行避障。整个系统电路布局合理，可靠性高，根据智能车各部分功能电路优化集成，再进行多次软件编程调试，直至成功。关键词：STC12C5A60S2L298N颜色传感

2、器漫反射式避障传感器红外线传感器一、智跑机器车系统的设计要求和总体方案设计、论证1.1设计要求1.1.1基本要求1）智跑机器车行驶路线为：出发区→平整区→转弯区1→障碍区→转弯区2→障碍区→转弯区3→障碍区→转弯区4→平整区→终点。2）车体在没有障碍物的区域能够保持直线行驶，在有障碍物的区域能够自动识别并规避障碍物（规避障碍物的过程中允许碰触障碍物，但使障碍物移动应少于1cm）。3）在行驶中车体不能越过边界线超过1/2。4）应在5分钟内行驶完全程。1.1.2发挥部分1）智跑机器车在规避障碍物的过程中，不能碰触

3、到障碍物。2）在行驶中车轮不能压到边界线。3）能够记录并显示智跑车的行驶时间，行驶路程等信息。4）其他发挥部分。1.1.3特殊加分项1）在满足基本要求和发挥部分要求的（1），（2）项的前提下，按行驶时间进行相应的加分。2）加分原则是：所有满足条件的机器车按时间排序，用时最少的排名第一，用时最多的排名最后；用时最多的机器车不加分，用时第二多的机器车加2分，依次类推，用时越少加分越多。1.2智跑机器车的工作原理红外探测法：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

4、外光，当红外光遇到深蓝色、深绿色、深红色、白色区域发生漫反射，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边界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。颜色传感器检测：该模块的芯片上集成有64个光电二极管。这些二极管共分为四种类型，其中16个光电二极管带有红色滤波器，16个光电二极管带有绿色滤波器，16个光电二极管带有蓝色滤波器，其余16个不带有任何滤波器，可以透过全部

5、的光信息。这些光电二极管在芯片内是交叉排列的，能够最大限度地减少入射光辐射的不均匀性，从而增强颜色识别的精确度；另外，相同颜色的16个光电二极管是并联连接的，均匀分布在二极管阵列中，可以消除颜色的位置误差。工作时，通过两个可编程的引脚来动态选择所需要的滤波器。经过电流到频率转换器后输出不同频率的方波，不同的颜色和光强对应不同的频率的方波。单片机通过颜色传感器检测深蓝色、深绿色、深红色、白色等不同区域，从而控制L298N芯片驱动电机正转、反转、停止。1.3功能模块的方案比较与论证根据智跑机器车的设计要求，本项目

6、的系统主要包括：主控制器模块、电源模块、12864液晶显示模块、传感器模块（红外线传感器、颜色传感器、漫反射式避障传感器）、直流电机及其驱动模块。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主控制模块方案一：采用Atmel公司的AT89S51单片机作为主控制器。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80C

7、51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。方案二：采用STC12C5A60S2系列单片机，该单片机是STC生产的单时钟/机器周期（1T）的单片机，是高速、低功耗、超强抗干扰的新一代8051单片机，指令代码完全兼容传统8051，但速度快8—12倍。内部集成MAX810专用复位电路，2路PWM，8路高速10位A/D转换（250K/S），针对电机控制，强干扰场合。从单片机运行的速度和抗干扰的能力的角度

8、考虑，我们选择了方案二。1.3.2电源模块方案一：采用10节1.5V干电池供电，电压达到15V，经7812稳压后给直流电机供电，然后将12V电压再次降压、稳压后给单片机系统和其他芯片供电。但干电池电量有限，使用大量的干电池给系统调试带来很大的不便，因此，我们放弃了这种方案。方案二：采用2节3.7V可充电式锂电池串联共7.4V直接给直流电机供电，再经7805稳压后给单片机系统和其他芯片供电。使用了少量