智能循迹避障小车报告.doc

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1、摘要：本智能识别小车以STC89C52单片机为控制芯片，以直流电机，光电传感器，超声波传感器，电源电路以及其他电路构成。系统由STC89C52通过IO口，通过红外传感器检测黑线，利用单片机输出PWM脉冲控制直流电机的转速和转向，循迹由TCRT5000型光电对管完成。一、系统设计1、小车循迹，避障原理这里的循进是指小车在白色地板上寻黑线行走，通常采取的方法是红外探测法。红外探测法，即利用红外a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，当红外光遇到白色地板时，发生漫反射反射光被装在小车上的按收管按收；如果遇到黑线则红外光被吸收，小车上的接

2、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殷最大不应超过3cm。而避障则是通过超声波模块不断向前方发射超声波信号，通过接收反射回来的超声波信号，从而实现的避障。当前方有障碍物时，超声波会向单片机串口发送一串数字，这些数字就是当前小车距离障碍物得距离。当串口接收到信号时，会引发串口中断，单片机通过读取距离值，并且对此数值进行分析是不是距离小车很近，是的话就进行转向；否则继续循迹。当小车遇到第一个障碍后，就计数一次，这样当遇到第二个障碍物时，小车就可以以不同的形式躲避障碍物了。2、选用方案（1）：采用成品的小

3、车地盘，通过改装来完成任务；（2）：采用STC89C52单片机作为主控制器；（3）：采用7V电源经7805稳压芯片降压后为其他芯片及器件供电。（4）：采用TCRT5000型红外传感器进行循迹；（5）：L298N作为直流电机的驱动芯片；（6）：通过对L298N使能端输入PWM来控制电机转速和转向；3、系统机构框图如下所示：超声波模块主控制芯片STC89C52红外传感器直流电机L298N稳压电源模块电压比较器二、硬件实现及单元电路设计与分析1、微控制模块设计与分析微控制器模块我们采用STC89C52。该芯片采用双列直插是封装，便于焊接，性能比较稳定，而且在市场上也是比较廉价的单片机

4、。当按下启动健时整个系统开始工作。其很据光电传感器把反馈回来的深测信号，单片机转向相应的程序，使小车前行和拐弯，根据红外传感器所传送来的数字信号，总结出黑线相对于车身的变化规律，判断出模型车所处的运行状态，能够判断出模型车是在直道还是弯道；并且很据道路的形状行驶，并向驱动芯片L298N愉出一定占空比的PWM信号驱动直流电机。当小车检测到前方有障碍物，且距离达到二十厘米范围内时，小车按程序进行避障。2，稳压电路的议计与分析用7v电池供电，将7v电压降压、检压后分别分给单片机系统，驱动芯片，传感器系统以及其他芯片供电。3、光电传感及电压比较模块设计与分析LM339集成块采用C-14

5、型封装LM339类似于增益不可调的运异放大器每个比较器有两个输入端和一个输出端，两个输入端一个称为同相愉入端，用“+”来表示，另一个称为反响输入端，用“一”表示。用作比较两个电压时，任意一个输入端加一个固定电压做参考电压，另一端加一个待比较的信号电压当，当“+”端电压高于“--”端时.输出高电压，相当于输出低电压。根据其原理，我们利用红外线在不同颜色的物体表面具有不同的发射性质的特点，在小车行驶过程中，不断的向地面发射红外光，当红外光遇到黑色的轨道时，反射光比较弱，被装在小车上的接收管收到，产生比较弱的光电流，当红外光遇到白色底板时，反射光比较强，产生比较大的光电流；该不同电流

6、输入到比较器的“+”，经过比较处理，变为高低电平——轨道信号，传输给单片机，结合分析查询，通过控制小车循迹。4、电机驱动及电机设计与分析小车两侧轮各由一个直流电机控制，通过单片机控制电机驱动芯片L298N驱动，小车电机为直流电机，带有齿轮组；驱动电路采用电机驱动芯片L298N。L298N为块集成电路，高电压，高电流，四通道驱动。设计用来接收DTL或者TTL逻辑电平，驱动感性负载(比如继电器，直流和步进马达)，和开关电源晶体管。内部包含4通道逻辑驱动电路。其额定工作电流为1A，最大可达1.5A。Voss电压最小4.5V，最大可达36V；Vs电压最大值也是36V；经过实验，Vs电压

7、应该比Voss电压高，否则有时会出现失控现象；所以，使用L298N芯片充分发挥了它的功能。能温定地驱动直流电机，且L298N可直接的对电机进行控制。通过单片机的1/O输人改变芯片控制端的电平，即可以对电机进行正反转，从而实现转向。电动机采用PWM(脉宽调制)电路控制，他与传统的控制电路的不同之处在于比较放大电路后接PWM电路和开关晶钵管VT，PWM电路是周期性恒定，他根据输入直流信号电平的大小，改变脉宽占空比，即脉宽高低电平宽度之比的电路。当占空比改变时，晶钵管VT通、断时间改变。则供给电动