自动巡迹小车.doc

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1、计算机科学与技术学院课程设计报告（2014—2015学年第二学期）课程名称：自动巡迹小车班级：学号：姓名：指导教师：2015年7月目录摘要：21.任务及要求32.系统设计方案32.1小车循迹原理32.2控制系统总体设计33.系统方案43.1寻迹模块43.1.1循迹传感器43.1.2比较器LM339简介53.1.3具体电路53.1.4传感器安装63.2控制器模块63.3电源模块73.4电机及驱动模块73.4.1电机73.4.2驱动73.5自动循迹小车总体设计93.5.1总体电路图93.5.2系统总体说明104.软件设计104.1PWM控制104

2、.2总体软件流程图104.3小车循迹流程图114.4中断程序流程图124.5单片机程序135.小结17自动循迹小车摘要：本设计是一种基于单片机控制的简易自动寻迹小车系统，包括小车系统构成软硬件设计方法。小车以AT89C51为控制核心,用单片机产生PWM波，控制小车速度。利用四路红外线多用探测系统对路面黑色轨迹进行检测,并将路面检测信号反馈给单片机。单片机对采集到的信号予以分析判断,及时控制驱动电机以调整小车转向,从而使小车能够沿着黑色轨迹自动行驶,实现小车自动寻迹的目的。1.任务及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

3、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2.系统设计方案2.1小车循迹原理我们选择四路红外线多用探测系统。此系统是为智能小车等自动化机械装置提供一种多用途的红外探测系统的解决方案。使用红外线发射和接收管等分立元器件组探头，并使用LM339电压比较器作为核心器件构成中控电路。此系统具有的多种探测功能能极大地满足各种自动化、智能化的小型系统的应用。2.2控制系统总体设计自动循迹小车控制系统由主控制电路模块、稳压电源模块、红外检测模块、电机及驱动模块等部分组成,控制系统

4、的结构框图如图2-1所示。稳压电源模块主控芯片AT89C51L298n减速电机循迹传感器电压比较器图2-1控制系统的结构框图1、主控制电路模块：用STC89C51单片机、复位电路，时钟电路2、红外检测模块：循迹传感模块,比较器LM3393、电机及驱动模块:电机驱动芯片L298N、两个直流电机4、电源模块：稳压电源3.系统方案3.1循迹模块循迹模块我们选择四路红外线多用探测系统。如下图所示。测试：测试探头：一开探头前面的所有的物体，且探头不要指向阳光的方向。将探头板接在电源后用万用表测输出端电压。此时的电源电压应在1伏特左右。用白纸挡在探头前。

5、用万用表测输出端电压差应当接近电源电压。测试中探板：将测试好的探头按板上所标示的接入输入端子，移开探头前面的所有物体，且探头不要指向阳光的方向，将中探板接上电源后用万用表测输出端子，此时输出端输出的电压应当接近电源电压，用白纸挡在探头前，万用表测输出端电压应当接近0伏特，调整所在通道的电位器可以改变探测的距离。特性：1、易于安装，使用简便2、4路分别独立工作，工作时不受数量限制3、中控板与探头分开，安装位置不受限制4、模块高度<=10毫米5、安全工作电压范围在3伏特至6伏特之间6、4路全开工作电流在30毫安至55毫安之间VCC、GND：电源接

6、线端IN（1—4）、OUT：探头与中控板连接端OUT1、OUT2、OUT3、OUT4：对应输出端LED1、LED2、LED3、LED4：对应输出指示R1、R2、R3、R4：对应比较电压调节输出端为集电集开路，板载5.1千欧上拉电阻3.1.1循迹传感器原理图图3-1图3-23.1.2比较器LM339简介LM339电压比较器的特点和一些参数：1）电压失调小，一般是2mV；2）共模范围非常大，为0v到电源电压减1.5v；3）他对比较信号源的内阻限制很宽；4）LM339vcc电压范围宽，单电源为2-36V，双电源电压为±1V-±18V；5）输出端电位

7、可灵活方便地选用。6）差动输入电压范围很大，甚至能等于vcc；图3-3LM339内部电路图3-4集成运放的管脚图3.1.3具体电路通过循迹传感模块检测黑线，输出接收到的信号给LM339，接收电压与比较电压比较后，输出信号变为高电平，再输入到单片机中，用以判定是否检测到黑线。图3-5传感器模块电路图3.1.4传感器安装 在小车具体的循迹行走过程中，为了能精确测定黑线位置并确定小车行走的方向，需要同时在底盘装设4个红外探测头，进行两级方向纠正控制，提高其循迹的可靠性。这4个红外探头的具体位置如图3-6所示。图3-6传感器安装图图中循迹传感器全部在

8、一条直线上。其中X1与Y1为第一级方向控制传感器，X2与Y2为第二级方向控制传感器，并且黑线同一边的两个传感器之间的宽度不得大于黑线的宽度。小车前进时，始终保持(如