自动寻迹辩色光引导无人智能车

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1、.自动循迹辨色光引导无人智能车设计姓名：敬予喆22/23摘要：产品的智能化已经成为现阶段各大企业公司所趋，该小车以STC89C52为主控芯片，通过各个I/O口以及定时器，中断服务完成对小车电机及各个传感器的控制。利用Tcrt5000完成对轨道的检测，电机由L298N驱动电路进行驱动，红绿辨色模块通过红色（或绿色）滤光镜和光敏电阻配合完成，再加上电源模块，整个系统基本完成，经测试各项性能已基本达到设计指标，实现了设计的目的。关键词：STC89C52单片机，L298N驱动模块，循迹，辨色，Tcrt5

2、000目录一、总体设计方案二、方案设计及论证2.1车体方案论证2.2单片机控制电路方案论证2.3电机驱动方案论证2.4循迹模块论证2.5颜色识别论证三、硬件设计3.1单片机控制电路3.2循迹模块3.3电机驱动电路3.4颜色识别模块3.5电源供电模块四、软件设计3.1系统控制流程3.2系统算法设计3.3识别颜色算法设计3.4定时器产生PWM波一、总体设计方案为了实现小车的循迹功能，我们采用Tcrt5000红外传感器对小车运行路面进行检测，并将反馈信息传递给单片机，单片机对数据进行处理后再传递给L2

3、98n电机驱动模块，进而来控制小车的运动状态，该过程通过单片机I/O口来操作，对于小车的速22/23度调节模块我们通过PWM波来实现，通过控制L298n的EA和EB两个势能端电流的大小来控制，对于单片机则由不同的占空比来实现对电流大小的调节。最后小车的辨色光引导模块由两个滤镜加上两个光敏电阻结合进行采集，采集后的信息通过LM324构成的电压比较器进行处理后传给单片机，后由单片机去控制小车的驱动模块，进而完成小车的所有功能。二、方案设计及论证（1）车体方案论证方案一：三轮车：即左右轮分别用两个转速

4、和扭矩基本相同的直流电机进行驱动，车体尾部装一个万向轮。这样，当两个直流电机转向相反同时转速相同时就可以实现电动车的原地旋转，由此可以轻松的实现小车的转弯，但是直线行驶小车颠簸比较严重，直线行驶速度较慢。方案二：四轮车：小车左边两个电机并联，右边两个电机并联，也就是左边两个一组，右边两个一组，这样保持了小车运行的平衡性，具体运动与坦克相似。小车的转向我们通过两种方式进行调节。（方式一：当小车转小弯的时候给与小车两侧车轮以不同的占空比，使得小车两侧轮子转速不同，完成转弯，具体速度差的大小也会随着小

5、车所过弯道的大小进行自动改变；方式二：当小车转大弯的时候第一种方式控制下小车很容易出轨，因而选用两侧轮子转动方向反向的方法实现，至于速度差也随小车所过弯道曲率半径的大小来决定）虽然这种方法控制比较复杂且功耗相对方案一较大，但可以使得小车运行更加完美，直线运行也很光滑，速度较快。经各方面因素考虑最终选择方案二。（2）单片机控制电路方案论证这部分分为了主控芯片的选择以及各个模块的连接工作，其中主控芯片选择种类比较多，ARM，FPGA，PLC，单片机都是可以选择的，其中FPGA和PLC在并行程序比较多

6、的时候优势很大，但控制方法比较复杂，而ARM和单片机类似，但操作起来相对复杂，在对运行速度要求不高的情况下单片机完全可以胜任，且操作方法也很简单，因此本次设计选用单片机作为其主控芯片，这里我们选用STC89C52单片机。选择了主控芯片之后就可以对外部电路进行控制了，这里我们分为传感器模块（这里选择红外对管和光敏电阻），电路处理模块（由LM324构成的电压比较器）以及驱动模块（LM298n和直流减速电机）（3）电机驱动方案论证直流电机：具有良好的调速性能，控制起来也比较简单。直流电机只要通上直流电

7、源就22/23可连续不断的转动，调节电压的大小就可以改变电机的速度。常用的驱动方式是PWM方式，即脉冲宽度调制方式，此方法性能较好，电路和控制都比较简单，很适合单片机控制。舵机：由两根电源线和一根信号线组成，通过信号线传递给舵机PWM波来控制电机的转动角，该种方式控制精度很高，但操作比较复杂，因此我们选用直流电机。（1）循迹模块论证Tcrt5000红外光电传感器采用高发射功率的红外二极管和高灵敏度的晶体管组成，输出信号经电压比较器处理后传递给单片机，性能稳定可靠，而且受外界干扰程度小，实时性高，

8、对主控芯片的要求相对较低，成本也比较低。因此选Tcrt5000来作为寻线传感器。（2）颜色识别论证方案一：光敏电阻:利用半导体的光电效应制成的一种电阻，阻值随入射光的强弱而改变；入射光强，电阻减小，入射光弱，电阻增大。当光敏电阻两端加上电压后，流过光敏电阻的电流随光照增大而增大。光敏电阻一般用于光的测量、光的控制和光电转换。方案二：光敏二极管:对光源变换的敏感有反应，检测外部光源。当有光照射时，光敏二极管呈强电阻，经比较器输出一个高电平，反之则输出低电平。考虑到光敏二极管的输出电流较小，且在光照