智能小車 - 副本

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1、摘要………………………………………………………………………………2 第一章 緒 論………………………………………………………………………2 1.1智能小車的意義和作用 ………………………………………………………3 1.2智能小車的現狀 ………………………………………………………3 第二章 方案設計與論證 ……………………………………………………4 2.1 主控系統(tǒng) ………………………………………………………4 2.2 電機驅動模塊………………………………………………………4 2.3 循跡模塊 ……………………………………………………6 2.4 避障模塊 ………………………………

2、………………………7 2.5 機械系統(tǒng) ………………………………………………………7 2.6電源模塊 …………………………………………………………8 第三章 硬件設計 ……………………………………………………………8 3.1總體設計 …………………………………………………………8 3.2驅動電路 ………………………………………………………9 3.3信號檢測模塊……………………………………………………………10 3.4主控電路 ………………………………………………………………11 第四章 軟件設計 …………………………………………………12 4.1主程序模塊…………………………

3、………………………………………12 4.2電機驅動程序……………………………………………………………12 4.3循跡模塊………………………………………………………………13 4.4避障模塊………………………………………………………………15 第五章 制作安裝與調試 …………………………………………………………18 結束語……………………………………………………………………18 致謝………………………………………………………………………19 參考文獻…………………………………………………………………………19

4、 智能循跡避障小車 三明學院-物理與機電工程學院-電子信息工程一班 方龍華 摘　要：利用紅外對管檢測黑線、超聲波模塊躲避障礙物與紅外人體感應控制無人時車開，有人時車停，并以STC89C52單片機為控制芯片控制電動小汽車的速度及轉向，從而實現自動循跡避障的功能。其中小車驅動由L298N驅動電路完成。 關鍵詞： L298N；超聲波測距模塊；紅外對管 第一章 緒論 1.1智能小車的意義和作用 自第一臺工業(yè)機器人誕生以來，機器人的發(fā)展已經遍及機械、電子、冶金、交

5、通、宇航、國防等領域。近年來機器人的智能水平不斷提高，并且迅速地改變著人們的生活方式。人們在不斷探討、改造、認識自然的過程中，制造能替代人勞動的機器一直是人類的夢想。 1.2智能小車的現狀 現智能小車發(fā)展很快，從智能玩具到其它各行業(yè)都有實質成果。其基本可實現循跡、避障、檢測貼片、尋光入庫、避崖等基本功能，這幾節(jié)的電子設計大賽智能小車又在向聲控系統(tǒng)發(fā)展。比較出名的飛思卡爾智能小車更是走在前列。我此次的設計主要實現循跡避障這兩個功能。 第二章 方案設計 2.1 主控系統(tǒng) 在綜合考慮了傳感器、兩部電機的驅動等諸多因素后，決定采用STC89C52為

6、主控芯片。 2.2 電機驅動模塊 原本打算采用H橋式電路，但由于焊接起來不方便，最后采用集成芯片L298N。 2.3 循跡模塊 采用兩只紅外對管分別置于小車車身前軌道的兩側，根據兩只光電開關接受到白線與黑線的情況來控制小車轉向來調整車向，測試表明，只要合理安裝好兩只光電開關的位置就可以很好的實現循跡的功能。 2.4 超聲波避障模塊 采用超聲波測距模塊置于車前方，判斷與障礙物的距離并通過單片機控制小車前進方向。 2.5 人體紅外感應模塊 采用HC-SR501紅外感應模塊，控制小車的啟停。 2.6 機械系統(tǒng) 小車的機械系統(tǒng)要求穩(wěn)定、靈活、簡單，我這邊是將玩具小車改裝而來，具有省

7、時省力、穩(wěn)定性強等功能。 2.6電源模塊 電源模塊我采用雙電源模式，12V電源給L298N供電，5V電源給整個系統(tǒng)供電。 第三章 硬件設計 3.1總體設計 智能小車采用前輪控制方向，后輪前進或后退，將循跡光電對管分別裝在車體下的左右。當車身下左邊的傳感器檢測到黑線時，主控芯片控制前輪電機左轉，車向左修正，當車身下右邊傳感器檢測到黑線時，主控芯片控制右輪電機右轉，車向右修正。 避障的原理是判斷小車與不同方向障礙物的距離，從而選擇往遠的方向開。 3.1.1主板設計框圖如圖3.1 Stc89c52 循跡紅外對管 人體紅外感 感應感應 復位電

8、路 報警電路 電機驅動 超聲波避障模塊 圖3.1 主板設計框圖 3.2驅動電路 電機驅動一般采用H橋式驅動電路，L298N內部集成了H橋式驅動電路，從而可以采用L298N電路來驅動電機。通過單片機給予L298N電路PWM信號來控制小車的速度，起停。其引腳圖如3.2，驅動原理圖如圖3.3。 圖3.2 L298N引腳圖 圖3.3 驅動原理圖 3.3信號檢測模塊 小車循跡原理是小車在畫有黑線的白紙 “

9、路面”上行駛，由于黑線和白紙對光線的反射系數不同，可根據接收到的反射光的強弱來判斷“道路”—黑線。筆者在該模塊中利用了簡單、應用也比較普遍的檢測方法——紅外探測法。 　　紅外探測法，即利用紅外線在不同顏色的物理表面具有不同的反射性質的特點。在小車行駛過程中不斷地向地面發(fā)射紅外光，當紅外光遇到白色地面時發(fā)生漫發(fā)射，反射光被裝在小車上的接收管接收；如果遇到黑線則紅外光被吸收，則小車上的接收管接收不到信號，從而實現信號的檢測。電路圖如圖3.4。 市面上有很多紅外傳感器，在這里我選用TCRT5000型光電對管。 采用以下電路圖：

10、 第四章 程序設計 4.1循跡避障模塊 循跡避障框圖： 開始 利用超聲波測距 利用紅外對管檢測黑線 當距離小于給定值，讓小車后退，當距離大于給定值，左邊對管測到黑線，則小車左轉，右對管測到黑線則右轉，當有人的時候，紅外人體感應輸出低電平，利用單片機控制小車停，并且放歌 結束 #include #define uchar unsigned char #define uint unsigned int i

11、nt time; int succeed_flag; uchar timeL; uchar timeH; sbit Trig=P3^4; sbit Echo=P3^2; sbit KEY1 = P3^3; sbit P3_5=P3^5; sbit P3_6=P3^6; sbit P3_7=P3^7; sbit P2_6=P2^6; sbit P2_4=P2^4; sbit P2_3=P2^3; uchar code table[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f, 0x6f}; uchar code tab

12、le1[]={0,1,2,3}; void Outside_Init(void) { EX0 = 1; //開外部中斷0 IT0 = 1; //負邊沿觸發(fā) EX1 = 1; //開外部中斷1 IT1 = 1; //負邊沿觸發(fā) EA = 1; //開總中斷 } uchar Count; sbit Speak =P2^5; unsigned char code SONG[] ={ 0x12,0x22,0x34,0x84,0x74,0x54,0x38,0x42,0x32,0x22,0x42,0x34,0x84,0x72,0x82,0

13、x94,0xA8,0x08, //前奏 0x32,0x31,0x21,0x32,0x52,0x32,0x31,0x21,0x32,0x62, //竹林的燈火 到過的沙漠 0x32,0x31,0x21,0x32,0x82,0x71,0x81,0x71,0x51,0x32,0x22, //七色的國度 不斷飄逸風中 0x32,0x31,0x21,0x32,0x52,0x32,0x31,0x21,0x32,0x62, //有一種神秘 灰色的旋渦 0x32,0x31,0x21,0x32,0x83,0x82,0x71,0x72,0x02, //將我卷入了迷霧中 0x63,0

14、xA1,0xA2,0x62,0x92,0x82,0x52, //看不清的雙手 0x31,0x51,0x63,0x51,0x63,0x51,0x63,0x51,0x62,0x82,0x7C,0x02, //一朵花傳來誰經過的溫柔 0x61,0x71,0x82,0x71,0x62,0xA2,0x71,0x76, //穿越千年的傷痛 0x61,0x71,0x82,0x71,0x62,0x52,0x31,0x36, //只為求一個結果 0x61,0x71,0x82,0x71,0x62,0xA3,0x73,0x62,0x53, //你留下的輪廓 指引我 0x42,0x63,

15、0x83,0x83,0x91,0x91, //黑夜中不寂寞 0x61,0x71,0x82,0x71,0x62,0x0A2,0x71,0x76, //穿越千年的哀愁 0x61,0x71,0x82,0x71,0x62,0x52,0x31,0x36, //是你在盡頭等我 0x61,0x71,0x82,0x71,0x62,0xA3,0x73,0x62,0x53, //最美麗的感動 會值得 0x42,0x82,0x88,0x02,0x74,0x93,0x89,0xff//結束標志 //用一生守候 }; uchar code jmszl[]={ //寂寞沙洲冷 0x12,0

16、x12,0x22,0x32,0x31,0x22,0x21,0x22, //自你走后心憔悴 0x21,0x31,0x51,0x52,0x31,0x52,0x61,0x15,0x14, //白色油桐風中紛飛 0x51,0x52,0x31,0x52,0x62,0x13,0x11,0x13,0x32,0x28,0x08,0x28, //落花似人有情 這個季節(jié) 0x31,0x32,0x31,0x32,0x11,0x21,0x51,0x52,0x51,0x52, //河畔的風放肆拼命地吹 0x51,0x51,0x31,0x32,0x31,0x32,0x81,0x72,0x63, //不斷

17、撥弄離人的眼淚 0x62,0x71,0x81,0x72,0x61,0x61,0x52,0x31,0x21,0x32,0x51,0x54, //那樣濃烈的愛再也無法給 0x22,0x12,0x11,0x12,0x11,0x12,0x12,0x14,0x26,0x32,0x26, //傷感一夜一夜 0x32,0x61,0x51,0x51,0x31,0x31,0x21,0x31,0x51,0x61,0x51,0x31,0x51, //當記憶的線纏繞過往支離破碎 0x02,0x32,0x81,0x81,0x81,0x81,0x62,0x52,0x34, //是慌亂占據了心扉

18、 0x31,0x81,0x81,0x81,0x61,0x91,0x82, //有花兒伴著蝴蝶 0x51,0x51,0x51,0x51,0x31,0x61,0x53, //孤雁可以雙飛 0x21,0x11,0x21,0x11,0x22,0x11,0x21,0x26, //夜深人靜獨徘徊 0x32,0x61,0x51,0x51,0x31,0x31,0x21,0x31,0x51,0x61,0x51,0x31,0x51,0x52, //當幸福戀人寄來紅色分享喜悅 0x31,0x31,0x81,0x81,0x81,0x61,0x91,0x81,0x61,0

19、x31,0x56, //閉上雙眼難過頭也不敢回 0x32,0x32,0x81,0x81,0x81,0x81,0x91,0x81,0x61,0x81,0x61,0x51,0x31,0x51,0x34, //仍然撿盡寒枝不肯安歇微帶著后悔 0x21,0x31,0x51,0x31,0x21,0x11,0x61,0x21,0x16, //寂寞沙洲我該思念誰 0xff }; void Time0_Init() { TMOD = 0x01; IE = 0x82; TH0 = 0xDC; TL0 = 0x00; } void Time0_Int() in

20、terrupt 1 { TH0 = 0xDC; TL0 = 0x00; Count++; } void Delay_xMs(uint x) { uint i,j; for(i=0; i

21、Addr++]; if (Temp1 == 0xFF) { TR0 = 0; Delay_xMs(100); } else if (Temp1 == 0x00) { return; } else { Temp2 = SONG[Addr++]; TR0 = 1; while(1) { Speak = ~Speak; Delay_xMs(Temp1);

22、 if(Temp2 == Count) { Count = 0; break; } } } } } // void delay(uint z) { uint x,y; for(x=z;x>0;x--) for(y=110;y>0;y--); } // void delay_20us() { uchar a ; for(a=0;a<100;a++); } void display(uint temp) { uchar ge,shi,bai; b

23、ai=(temp)/100; shi=((temp)%100)/10; ge=(temp)%10; P2=table1[2]; P0=table[ge]; delay(1); P2=table1[1]; P0=table[shi]; delay(1); P2=table1[0]; P0=table[bai]; delay(1); if(temp>30&&P3_7==1&&P3_6==1) P1=0xa8; if(temp>30&&P3_7==0&&P3_6==0) P1=0x00; if(temp>30&&P3_7==1&&P3_6==0) P1=

24、0xad; if(temp>30&&P3_7==0&&P3_6==1) P1=0x6b; if(temp<30&&temp>1) P1=0x30; } void Outside_Int1(void) interrupt 0 using 1 { while(1) { if(KEY1 != 1) { P1=0x00; P2_6=0; Play_Song(0); } } } void main() { uint distance; Trig=0; EA=1; TMOD=0x

25、10; while(1) { EA=0; Trig=1; delay_20us(); Trig=0; while(Echo==0); succeed_flag=0; EA=1; EX0=1; TH1=0; TL1=0; TF1=0; TR1=1; delay(20); TR1=0; EX0=0; if(succeed_flag==1) {

26、 time=timeH*256+timeL; distance=time*0.0172; } if(succeed_flag==0) { distance=0; //test = !test; } display(distance); } } void exter() interrupt 0 { EX0=0; timeH =TH1; timeL =TL1;

27、 succeed_flag=1; } void timer1() interrupt 3 { TH1=0; TL1=0; } 第五章 制作安裝與調試 采用萬用板焊接，從做板的情況來看基本達到制作得要求，但由于時間較趕，還有一些功能未實現，如測速、紅外遙控。調試結果良好。 結束語 整個系統(tǒng)的設計以單片機為核心，利用了多種傳感器，將軟件和硬件相結合。本系統(tǒng)能實現如下功能： （1） 自動沿預設軌道行駛小車在行駛過程中，能夠自動檢測預先設好的軌道，實現直道和弧形軌道的前進。若有偏離，能夠自動糾正，返回到預設軌道上來。 （2）當小車探測到前進前方的障礙物時，可以

28、自動報警調整，躲避障礙物，從無障礙區(qū)通過。小車通過障礙區(qū)后，能夠自動循跡 （3）自動檢測停車線并自動停車。 從運行情況來看循跡的效果比較好，避障的效果不是很好，我認為是由于電源不能穩(wěn)定而是的小車的速度不好控制，這也是我這次設計最大的誤區(qū)，沒有選取穩(wěn)定的電源。我相信如果實驗條件和時間的允許下我肯定能解決這一問題。 通過本次設計我掌握了很多以前不熟練的東西，認識了很多以前不熟悉得東西，使我在人生上又進了一步。也認識到很多的不足。 參考文獻 [1]郭惠，吳迅.單片機C語言程序設計完全自學手冊[M].電子工業(yè)出版社,2008.10：1-200. [2]王東鋒，王會良，董冠

29、強. 單片機C語言應用100例[M]. 電子工業(yè)出版社,2009.3：145-300. [3]韓毅，楊天. 基于HCS12單片機的智能尋跡模型車的設計與實現[J].學術期刊，2008，29（18）：1535-1955. [4] 王曉明. 電動機的單片機控制[J]. 學術期刊，2002，13（15）：1322-1755. [5]Yamato I , et al 1 New conversion system for UPS using high fre2 quency link[J ]1 IEEE PESC ,1988 :210-320. [6]Yamato I , et al 1 High frequency link DC/ AC converter for UPS with a new voltage clamper[J ]1IEEE PESC ,1990 :52-105.