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(xiàn)狀 ………………………………………………………3 第二章 方案設(shè)計(jì)與論證 ……………………………………………………4 2.1 主控系統(tǒng) ………………………………………………………4 2.2 電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊………………………………………………………4 2.3 循跡模塊 ……………………………………………………6 2.4 避障模塊 ………………………………

2、………………………7 2.5 機(jī)械系統(tǒng) ………………………………………………………7 2.6電源模塊 …………………………………………………………8 第三章 硬件設(shè)計(jì) ……………………………………………………………8 3.1總體設(shè)計(jì) …………………………………………………………8 3.2驅(qū)動(dòng)電路 ………………………………………………………9 3.3信號(hào)檢測(cè)模塊……………………………………………………………10 3.4主控電路 ………………………………………………………………11 第四章 軟件設(shè)計(jì) …………………………………………………12 4.1主程序模塊…………………………

3、………………………………………12 4.2電機(jī)驅(qū)動(dòng)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(diào)試 …………………………………………………………18 結(jié)束語……………………………………………………………………18 致謝………………………………………………………………………19 參考文獻(xiàn)…………………………………………………………………………19

4、 智能循跡避障小車 三明學(xué)院-物理與機(jī)電工程學(xué)院-電子信息工程一班 方龍華 摘　要：利用紅外對(duì)管檢測(cè)黑線、超聲波模塊躲避障礙物與紅外人體感應(yīng)控制無人時(shí)車開，有人時(shí)車停，并以STC89C52單片機(jī)為控制芯片控制電動(dòng)小汽車的速度及轉(zhuǎn)向，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)循跡避障的功能。其中小車驅(qū)動(dòng)由L298N驅(qū)動(dòng)電路完成。 關(guān)鍵詞： L298N；超聲波測(cè)距模塊；紅外對(duì)管 第一章 緒論 1.1智能小車的意義和作用 自第一臺(tái)工業(yè)機(jī)器人誕生以來，機(jī)器人的發(fā)展已經(jīng)遍及機(jī)械、電子、冶金、交

5、通、宇航、國防等領(lǐng)域。近年來機(jī)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?cè)诓粩嗵接?、改造、認(rèn)識(shí)自然的過程中，制造能替代人勞動(dòng)的機(jī)器一直是人類的夢(mèng)想。 1.2智能小車的現(xiàn)狀 現(xiàn)智能小車發(fā)展很快，從智能玩具到其它各行業(yè)都有實(shí)質(zhì)成果。其基本可實(shí)現(xiàn)循跡、避障、檢測(cè)貼片、尋光入庫、避崖等基本功能，這幾節(jié)的電子設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)主要實(shí)現(xiàn)循跡避障這兩個(gè)功能。 第二章 方案設(shè)計(jì) 2.1 主控系統(tǒng) 在綜合考慮了傳感器、兩部電機(jī)的驅(qū)動(dòng)等諸多因素后，決定采用STC89C52為

6、主控芯片。 2.2 電機(jī)驅(qū)動(dòng)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(duì)管分別置于小車車身前軌道的兩側(cè)，根據(jù)兩只光電開關(guān)接受到白線與黑線的情況來控制小車轉(zhuǎn)向來調(diào)整車向，測(cè)試表明，只要合理安裝好兩只光電開關(guān)的位置就可以很好的實(shí)現(xiàn)循跡的功能。 2.4 超聲波避障模塊 采用超聲波測(cè)距模塊置于車前方，判斷與障礙物的距離并通過單片機(jī)控制小車前進(jìn)方向。 2.5 人體紅外感應(yīng)模塊 采用HC-SR501紅外感應(yīng)模塊，控制小車的啟停。 2.6 機(jī)械系統(tǒng) 小車的機(jī)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(shí)省力、穩(wěn)定性強(qiáng)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(gè)系統(tǒng)供電。 第三章 硬件設(shè)計(jì) 3.1總體設(shè)計(jì) 智能小車采用前輪控制方向，后輪前進(jìn)或后退，將循跡光電對(duì)管分別裝在車體下的左右。當(dāng)車身下左邊的傳感器檢測(cè)到黑線時(shí)，主控芯片控制前輪電機(jī)左轉(zhuǎn)，車向左修正，當(dāng)車身下右邊傳感器檢測(cè)到黑線時(shí)，主控芯片控制右輪電機(jī)右轉(zhuǎn)，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(yuǎn)的方向開。 3.1.1主板設(shè)計(jì)框圖如圖3.1 Stc89c52 循跡紅外對(duì)管 人體紅外感 感應(yīng)感應(yīng) 復(fù)位電

8、路 報(bào)警電路 電機(jī)驅(qū)動(dòng) 超聲波避障模塊 圖3.1 主板設(shè)計(jì)框圖 3.2驅(qū)動(dòng)電路 電機(jī)驅(qū)動(dòng)一般采用H橋式驅(qū)動(dòng)電路，L298N內(nèi)部集成了H橋式驅(qū)動(dòng)電路，從而可以采用L298N電路來驅(qū)動(dòng)電機(jī)。通過單片機(jī)給予L298N電路PWM信號(hào)來控制小車的速度，起停。其引腳圖如3.2，驅(qū)動(dòng)原理圖如圖3.3。 圖3.2 L298N引腳圖 圖3.3 驅(qū)動(dòng)原理圖 3.3信號(hào)檢測(cè)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(duì)光線的反射系數(shù)不同，可根據(jù)接收到的反射光的強(qiáng)弱來判斷“道路”—黑線。筆者在該模塊中利用了簡單、應(yīng)用也比較普遍的檢測(cè)方法——紅外探測(cè)法。 　　紅外探測(cè)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(zhì)的特點(diǎn)。在小車行駛過程中不斷地向地面發(fā)射紅外光，當(dāng)紅外光遇到白色地面時(shí)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(hào)，從而實(shí)現(xiàn)信號(hào)的檢測(cè)。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(duì)管。 采用以下電路圖：

10、 第四章 程序設(shè)計(jì) 4.1循跡避障模塊 循跡避障框圖： 開始 利用超聲波測(cè)距 利用紅外對(duì)管檢測(cè)黑線 當(dāng)距離小于給定值，讓小車后退，當(dāng)距離大于給定值，左邊對(duì)管測(cè)到黑線，則小車左轉(zhuǎn)，右對(duì)管測(cè)到黑線則右轉(zhuǎn)，當(dāng)有人的時(shí)候，紅外人體感應(yīng)輸出低電平，利用單片機(jī)控制小車停，并且放歌 結(jié)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(fù)邊沿觸發(fā) EX1 = 1; //開外部中斷1 IT1 = 1; //負(fù)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(fēng)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(jīng)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(gè)結(jié)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(dòng) 會(huì)值得 0x42,0x82,0x88,0x02,0x74,0x93,0x89,0xff//結(jié)束標(biāo)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(fēng)中紛飛 0x51,0x52,0x31,0x52,0x62,0x13,0x11,0x13,0x32,0x28,0x08,0x28, //落花似人有情 這個(gè)季節(jié) 0x31,0x32,0x31,0x32,0x11,0x21,0x51,0x52,0x51,0x52, //河畔的風(fēng)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(dāng)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(jù)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(dú)徘徊 0x32,0x61,0x51,0x51,0x31,0x31,0x21,0x31,0x51,0x61,0x51,0x31,0x51,0x52, //當(dāng)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(diào)試 采用萬用板焊接，從做板的情況來看基本達(dá)到制作得要求，但由于時(shí)間較趕，還有一些功能未實(shí)現(xiàn)，如測(cè)速、紅外遙控。調(diào)試結(jié)果良好。 結(jié)束語 整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)以單片機(jī)為核心，利用了多種傳感器，將軟件和硬件相結(jié)合。本系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)如下功能： （1） 自動(dòng)沿預(yù)設(shè)軌道行駛小車在行駛過程中，能夠自動(dòng)檢測(cè)預(yù)先設(shè)好的軌道，實(shí)現(xiàn)直道和弧形軌道的前進(jìn)。若有偏離，能夠自動(dòng)糾正，返回到預(yù)設(shè)軌道上來。 （2）當(dāng)小車探測(cè)到前進(jìn)前方的障礙物時(shí)，可以

28、自動(dòng)報(bào)警調(diào)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(dòng)循跡 （3）自動(dòng)檢測(cè)停車線并自動(dòng)停車。 從運(yùn)行情況來看循跡的效果比較好，避障的效果不是很好，我認(rèn)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(shè)計(jì)最大的誤區(qū)，沒有選取穩(wěn)定的電源。我相信如果實(shí)驗(yàn)條件和時(shí)間的允許下我肯定能解決這一問題。 通過本次設(shè)計(jì)我掌握了很多以前不熟練的東西，認(rèn)識(shí)了很多以前不熟悉得東西，使我在人生上又進(jìn)了一步。也認(rèn)識(shí)到很多的不足。 參考文獻(xiàn) [1]郭惠，吳迅.單片機(jī)C語言程序設(shè)計(jì)完全自學(xué)手冊(cè)[M].電子工業(yè)出版社,2008.10：1-200. [2]王東鋒，王會(huì)良，董冠

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