智能循迹小车设计、调试报告

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1、2010年湖南省第三期中职教师资培训－电子技术应用专业专业方向选修模块《智能寻迹小车设计与调试报告》学员：杜正国、周伟、凌畅小组号：第四组湖南省应用电子技术专业教师水平认证岳阳职业技术学院培训基地2010年12月20日-21-串联直流稳压电源设计报告杜正国、周伟、凌畅摘要：本课题是基于AT89C52单片机的智能小车的设计与实现，小车完成的主要功能是能够自主识别黑色（或白色）引导线并根据黑线（或白色）走向实现快速稳定的寻线行驶。小车系统以AT89S52单片机为系统控制处理器。系统采用红外传感获取赛道的信息，来对小车的方向和速度进行控制。此外，对整个控制软件进行设计和程序的编制以及程序的调试，并最

2、终完成软件和硬件的融合，实现小车的预期功能。关键词：单片机、AT89C52、引导线、红外传感、寻迹-21-1、任务分析1.1任务描述通过分析智能寻迹小车的设计要求，完成任务分析、功能设计，硬件系统设计、制作与装调，软件系统设计及整机调试等工作任务。其培训流程为：智能寻迹小车任务分析与功能设计→智能寻迹小车硬件系统设计与制作→智能寻迹小车软件系统设计及整机调试。1.2设计要求基于培训基地提供的单片机最小系统和电机、机械运动等主要部件，设计满足以下性能要求的智能寻迹小车：①输入电源：DC3～6V；②具有恒流充电以及电池保护电路；③具有前进、后退、左拐、右拐、刹车和速度调节等功能；④能根据现场给定路

3、线循迹前进。1.3具体任务设计制作一台智能寻迹小车，具有按键启动、前进、左拐、右拐、刹车、终点自动停车和速度调节等功能，能根据下图所提供的路线进行循迹。不能用人工遥控电动小车。运行线路如图1、2所示。图2黑线图1白线起点终点2、技术方案设计2.1系统方案整个电路系统分为检测、控制、驱动三个模块。首先利用光电对管对路面信号进行检测，经过比较器处理之后，送给软件控制模块进行实时控制，输出相应的信号给驱动芯片驱动电机转动，从而控制整个小车的运动。-21-本模型车的电路系统包括电源管理模块、单片机模块、传感器模块、电机驱动模块。系统方案方框图如图3所示。图3智能小车寻迹系统框图2.2工作原理：①利用红

4、外采集模块中的红外发射接收对管检测路面上的轨迹②将轨迹信息送到单片机③单片机采用模糊推理求出转向的角度和行走速度，然后去控制行走部分④最终完成智能小车可以按照路面上的轨迹运行。3、硬件电路的设计3.1最小系统：小车采用atmel公司的AT89C52单片机作为控制芯片，图4是其最小系统电路。主要包括：时钟电路、电源电路、复位电路。其中各个部分的功能如下：1、时钟电路：给单片机提供一个外接的16MHz的石英晶振。2、电源电路：给单片机提供5V电源。3、复位电路：在电压达到正常值时给单片机一个复位信号。-21-图4单片机最小系统原理图此部分是整个小车运行的核心部件，起着控制小车所有运行状态的作用。其

5、程序控制方框图如图5所示。-21-图5系统的程序流程图　　小车进入循迹模式后，即开始不停地扫描与探测器连接的单片机I/O口，一旦检测到某个I/O口有信号变化，程序就进入判断程序，把相应的信号发送给电动机从而纠正小车的状态。3.2电源电路设计：模型车通过自身系统，采集赛道信息，获取自身速度信息，加以处理，由芯片给出指令控制其前进转向等动作，各部分都需要由电路支持，电源管理尤为重要。在本设计中，52单片机使用5V电源，电机使用6V电源。考虑到电源为充电电池组，额定电压为7.2V，实际充满电后电压则为6.5-6.8V，所以单片机及传感器模块采用LM2940CT-21-稳压后的5V电源供电，舵机及电机

6、直接由电池供电。U1LM2940CT图6稳压电路3.3传感器电路：光电寻线方案一般由多对红外收发管组成，通过检测接收到的反射光强，判断黑白线。原理图由红外对管和电压比较器两部分组成，红外对管输出的模拟电压通过电压比较器转换成数字电平输出到单片机。图7赛道检测原理图-21-3.4电机驱动电路：电机驱动芯片L298N是SGS公司的产品，内部包含4通道逻辑驱动电路。是一种二相和四相电机的专用驱动器，即内含二个H桥的高电压大电流双全桥式驱动器，接收标准TTL逻辑电平信号，可驱动46V、2A以下的电机。其引脚排列如图1中U4所示，1脚和15脚可单独引出连接电流采样电阻器，形成电流传感信号。L298可驱动

7、2个电机，OUT1、OUT2和OUT3、OUT4之间分别接2个电动机。5、7、10、12脚接输入控制电平，控制电机的正反转，ENA，ENB接控制使能端，控制电机的停转。也利用单片机产生PWM信号接到ENA，ENB端子，对电机的转速进行调节。3.4.1L298N的逻辑功能：表1SHARPGP2D12实物图3.4.2外形及封装：图8L298N实物图3.4.3L298N电路原理图：-21-一片L298N