基于AVR单片机的寻迹小车设计.pdf

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1、第25卷第5M机电产品开发与纠新V01．25，N015垫!兰苎皇旦旦竺!!!竺竺竺!垒墅竺：坐!!坚竺竺!!!!!垒望竺塑竺!皇型竺!竺塑巳：!呈Q!至文章■号：1002-6673(2012)05—131--03基于AVR单片机的寻迹小车设计杨国庆．徐强(烟台南山学院，山东烟台265713)摘要：论文以Atmegal6L芯片为控制核心，设计并实现了能够自主识剐路径的智能小车。介绍了智能小车的总体设计，各组成部分的功能原理及软硬件设计。该智能车可通过电磁传感器和光电传感器两种方式检测路径。采用PID算法对电机和舵机进行控制。实验证明该系统的路经检测性能、控制准确性较强。关键词：智能

2、小车；PID算法；传感器中围分类号：TP242．6文献标识码：Adoi：10．3969，j-issn．1002-6673．2012．05．053DesignoftheSmartTracingCarBasedonAVRSCMYANGGuo-Qing，XUQi,=g(YantaiNanshanUnive商ty．YmtaiShandong265713，Cllil脚Abstract：TheslnafttradngcarbasedOnAtmegal6LSCMisdesignedinthispaper．Thegeneraldesignofthesmart,componen戗andsys-te

3、mfunctionandprincipleofthehaDd强雠softwaredesignisintroduced．Thesmaxtcargetthetrackinformationfromelectromagneticsen-sotorphotoelectricsensor．ThesystemcontrolDCmotorandsteer：ingenginebyPlDalgorimm．Testresultshowsthatthed‘薯i萨ischarac-terizedbybettertracingandcontrolperformance．Keywords：sInargcar

4、；ProportionIntegrationDifferentiationalgorithm；sensor0引言智能小车是一个集路况感知和自动行驶等为一体的综合系统。它集中运用传感器、计算机、力学、机械结构和自动控制等学科领域知识，是多种技术的融合体。论文设计了一种以Atmegal6L单片机为控制核心的自动寻迹小车。1系统总体方案论文设计的寻迹小车，以电磁场信号和黑色引导线作为路径的标志。通过Atmegal6L单片机处理传感器检测到的道路和小车速度等信息，对驱动电机和转向舵机进行控制，使车能准确沿路径行驶。系统硬件设计包括单片机最小系统模块、电源模块、舵机转向模块、电I机驱动模块

5、、测速模块和传感器路径检测模块，系统如——收稿日期：2012—06—18作者简介：扬国庆(1982-)，男，山东泰安人，工学硕士。l研究方向：无线通信，嵌入式开发；徐强(1990-)，男，安：徽宿州人。本科。t获大学生数学建模国家二等奖，“飞思卡l尔”智能车赛区二等奖。图1。图中PWMl、PWM2是PB3引脚通过I，o控制反向器选通连接直流电机．来控制电机的2小车系统硬件设计制作完成的电磁传感器智能小车如图2所示，将电磁传感器改为光电传感器电路板直立固定在小车的中间前1／3处。更换相应接口电路，即为光电传感器智能小车。2．1电源管理模块13l·测试与控制·及干扰等方面优化。电源管

6、理的框图如图3所示。Ⅲ2940l眦94072V

7、lL升bi压29405V5V6Vl“l升压’童皇!蛰豳囱匦编码器

8、

9、光电传感器¨驱动模块II转向模块其中舵机所使用的的6V直流电压是使用LM2940稳压块通过二极管1N4007升压．电路如图4所示。图46V电压原理图2．2电机与舵机驱动模块BTS7960驱动芯片是一款针对电机驱动应用的大电流板桥集成芯片。它可将电磁干扰减至最小，还具有转换率调整、电流检测诊断以及过电压、过电流、过热、欠压和短路保护等功能。通过它可组成桥式驱动电路如图5所示。驱动电路中PWMl与PWM2是通过I／O控制反向器选通连接到PB3引脚，另一个接地，以便控制电

10、机的正反转和停车。图5电机驱动模块舵机采用Futaba$3010，它的特点是大扭力。稳定性好，控制简单控制精度高。通过脉宽信号给定参考位置，舵机内部通过反馈控制调节舵盘角度，舵盘角度由PWM波控制信号的脉宽决定。舵机的PWM通过At—megal6L单片机的定时器rI’2模拟，由PD0引脚输出。2．3电磁路径检测测量磁场强度的传感器类型较多，包含磁阻、电感、霍尔元件等，考虑价格、灵敏度等综合因素选用电感作为检测传感器。检测原理是通过电感检测磁场中产生的感应电动势的幅值。经过三极管放