单片机 巡线小车

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1、自动循迹小车南京工程学院课程设计报告课程名称单片机原理及应用班级数控092姓名卞维彬学号203090639起止日期2011.11.5～2011.11.16指导教师孙来业20自动循迹小车一、系统方案1.1设计要求设计一个基于直流电机的自动寻迹小车，使小车能够自动检测地面黑色轨迹，并沿着黑色车轨迹行驶。系统方案方框图如图1-1所示。检测（黑线）驱动电机软件控制控制小车图1-1系统方案方框图1.2.方案论证与比较1、小车循迹原理这里的循迹是指小车在白色地板上循黑线行走，由于黑线和白色地板对光线的反射系数不同，可以根据

2、接收到的反射光的强弱来判断“道路”。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。红外探测器探测距离有限，一般最大不应超过3cm。但是由于我们的传感器离地面距离较近，所以，用红外探测器就足够实现寻迹功能。2、小车变速原理采用

3、PWM调速法进行调速，利用单片机输出端输出高电平的脉宽及其占空比的大小来控制电机的转速，从而控制小车的速度。20自动循迹小车在脉冲作用下,当电机通电时,速度增加；电机断电时,速度逐渐减少。只要按一定规律,改变通、断电的时间,即可让电机转速得到控制。本系统中通过控制单片机的定时器T0的初值，从而可以实现P1.0、P1.1、P1.2和P1.3输出口输出不同占空比的脉冲波形来控制电机驱动。3、控制系统总体设计自动循迹小车控制系统由有以STC89C52作为核心的主控器模块、稳压电源模块、红外检测模块、电机及驱动模块、显

4、示模块、声光报警模块等部分组成,控制系统的结构框图如图所示。从单片机发出PWM波，驱动直流电机对小车进行加减速控制以及控制电机对小车进行转向。为了对小车的速度进行控制，在小车电机齿轮旁安装编码盘，采集电机转速的脉冲信号，经光电传感器捕获后来进行速度的一系列计算，完成小车速度的闭环控制。电机驱动主控芯片STC89C52稳压电源模块电压比较器光电传感器控制系统结构框图1、主控制电路模块：用STC89C52单片机、复位电路、时钟电路2、传感检测模块：光电传感器RPR2203、电机及驱动模块:电机驱动电路、两个直流电机

5、4、电源模块：LM78051.3系统方案选择与论证20自动循迹小车1、车体设计方案一：自己动手制作电动车，由于制作过程要花费大量的时间，也受到手艺不好的影响，制作出来的小车还可能机械性能不好。考虑到时间与性能这两方面，我们放弃了这一方案。方案二：购买玩具电动车，购买的小车具有组装完整的车架车轮、电机及其驱动电路。易改装，好控制，机械性能有保障。但选择购买时应注意有的玩具电动车由于装配紧凑，使得各种所需传感器的安装十分不方便。综上考虑，我们选择了方案2。2、电源模块单片机系统、路径识别的传感器等均需要5V电源，市

6、场上5V的稳压芯片有很多，例如LM2940、LM7805、开关型LM2575、LM2596，其中2940和7805转换效率比较低，只有40%左右，但是输出纹波很小，对于单片机这种对电源要求比较高的元件而言很适合，而2575和2596是开关型的稳压芯片，转换效率可以达到75%甚至80%以上，最大过流1A。但是输出有纹波，很可能让单片机出现重启现象。7805输入7.5V以上可以稳定输出5V,所以我们决定选用LM7805作为稳压芯片。3、寻迹传感器模块方案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

7、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：用红外发射管和接收管自己制作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。这样自己制作组装的寻

8、迹传感器基本能够满足要求。因此我们选择了方案2。20自动循迹小车5、电机模块对于电动车来说，其驱动轮的驱动电机的选择就显得十分重要。由于本实验要实现对路径的准确定位和精确测量，我们综合考虑了一下两种方案。方案1：采用步进电机作为该系统的驱动电机。由于其转过的角度可以精确的定位，可以实现小车前进路程和位置的精确定位。虽然采用步进电机有诸多优点，步进电机的输出力矩较低，随转速的升高而下降，