一种基于AT89S52的简易智能小车设计5

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基于AT89S52单片机循迹小车的系统设计

基于AT89S52单片机循迹小车的系统设计

摘要本设计是以单片机AT89S52为核心部件的小车循迹控制,利用电机驱动芯片L298来接控制小车内部前后两个电机的速度与转向。

红外一体传感器RPR220安装于小车地盘采集路面信号,然后经处理过后给单片机进行处理。

鼠标机械滚轮安装于小车后轮通轴上,用来测小车的行驶速度和路程,方便于控制小车速度。

本设计用到扩展芯片74hc164用以I/O口的扩展,后面外接两片带有所存功能的驱动芯片74hc573用来驱动数码管和12864液晶模块。

本设计采用C语言编程而非汇编语言,主要因为C语言具有很强的可读性和可移植性,便于改进和扩充,在软件的开发中可大大缩短开发周期,使用C语言进行单片机程序设计也是单片机开发与应用的必然趋势。

关键词:单片机;电机驱动;红外RPR220采集信号AbstractThe design is based on the core components of MCU AT89S52 car tracking control, the use of motor driver chipL298 to take control of car before and after the two motors inside the speed and steering.Infrared body sensor installed in the car site collection RPR220 road signals, and then treated after a givenMicrocontroller for processing.Mouse machinery installed in the car rear wheel pass axis is used to measure speed and distance car ride to facilitate the to control car speed.The design used for the expansion of 74hc164 chip I / O port expansion, followed by an external two stored functions with the driver chip 74hc573 used to drive the digital control and LCD Module 12864.This design uses a C instead of assembly language programming language, mainly due to the C language has a very strong readability and portability, easy to improve and expand, in the software development can be greatly shorten the development cycle, using the C language for microcontroller programming SCM is also an inevitable trend of development and application.Keywords: MCU;Motor drives;Infrared RPR220 acquisition signals目录1 前言 (1)2 方案设计与论证 (3)2.1 直流调速系统 (3)2.2 检测系统 (4)2.2.1 行车起始、终点及光线检测 (4)2.2.2检测放大器方案 (5)2.2.3行车距离检测 (8)2.3显示电路 (9)2.4 系统原理图 (9)3 硬件设计 (10)3.1 80C51单片机硬件结构 (10)3.2 最小应用系统设计 (11)3.2.1时钟电路 (12)3.2.2复位电路 (12)3.3 前向通道设计 (13)3.4 后向通道设计 (15)3.5 显示电路设计 (19)4软件设计 (21)4.1主程序设计 (21)4.2 显示子程序设计 (23)4.3 红外扫描子程序设计 (25)4.4 软件抗干扰技术 (30)4.5 “看门狗”技术 (33)4.6 可编程逻辑器件 (33)5 测试数据、测试结果分析及结论 (35)参考文献 (36)附录 (37)致谢 (48)1 前言随着汽车工业的迅速发展,关于汽车的研究也就越来越受人关注。

毕业设计(论文)-基于AT89S52单片机的超声波避障智能小车设计

毕业设计(论文)-基于AT89S52单片机的超声波避障智能小车设计

本科毕业论文(设计)题目:基于单片机的超声波测距智能小车避障设计姓名:学号:专业:10电子信息工程院系:电子通信工程学院指导老师:职称学位:讲师/硕士完成时间:2014年5月11日安徽新华学院2014届本科毕业论文(设计)教务处制安徽新华学院本科毕业论文(设计)独创承诺书本人按照毕业论文(设计)进度计划积极开展实验(调查)研究活动,实事求是地做好实验(调查)记录,所呈交的毕业论文(设计)是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。

据我所知,除文中特别加以标注引用参考文献资料外,论文(设计)中所有数据均为自己研究成果,不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果。

与我一同工作的同志对本研究所做的工作已在论文中作了明确说明并表示谢意。

毕业论文(设计)作者签名:日期:2014年5月16日基于单片机的超声波测距智能小车避障设计摘要本论文主要是基于单片机的超声波测距智能避障小车的研究,其用在行车过程中智能控制车距、车速、行驶方向,避免小车与障碍物碰撞。

本设计的超声波测距系统的确定条件是超声波在空气中的传播速度,采取发射超声波和反射波时间上的差计算距离,用以作为单片机做出判断并发出相应指令的判断信号源。

在研究超声波测距原理的基础上,本文完成了基于单片机超声波测距系统的设计,主要包括单片机最小系统、超声波测距系统和电机驱动控制电路。

设计中,单片机最小系统是为整个系统提供基础运行服务,超声波测距系统在单片机的控制下,发射并接收超声波,为单片机提供外部中断信号源,从而为单片机作出判断提供依据,驱动系统则是在单片机做出判断后给予其相应的指令代码,来控制驱动系统的运行;最终达到智能避障的目的。

该系统各个模块都能正常实现预期的功能,而且保证小车在行驶过程中的安全系数,同时实现了超声波在智能控制车距车速方面的应用。

设计完成并实现后分析,该智能小车的电路结构非常之简单,调试方便,设计方案正确、可行,各项指标稳定、可靠。

关键词:单片机;超声波;测距;避障;Design of super living wave range of intelligent obstacleavoidance car based on single chip microcomputerAbstractThis thesis is mainly based on single chip ultrasonic ranging intelligent obstacle avoidance car research, its use in the process of traffic intelligent control vehicles driving distance, speed and direction, to avoid the car collisions with obstacles.The determination of the design of ultrasonic ranging system on condition that the ultrasonic velocity in air, take on the side of launch ultrasonic wave and reflected wave time difference computing distance, used to make judgments as a single chip microcomputer and a corresponding instruction judgment signal source.Based on the study of the ultrasonic ranging principle, this paper completed the design of the ultrasonic ranging system based on single chip microcomputer, including single chip microcomputer minimum system, ultrasonic ranging system and motor drive control circuit.In the design of single chip microcomputer minimum system is to provide basic operation service for the whole system, the ultrasonic ranging system under the control of the MCU, transmit and receive ultrasonic, provide external interrupt signal source for SCM, so as to provide basis for the MCU to judge, the drive system is the single chip microcomputer after the judge to give its corresponding instruction code, to control the operation of the drive system.Ultimately achieve the goal of intelligent obstacle avoidance.Every module of the system can realize the expected function normally, and guarantee the safety factor in the process of the car on the road, at the same time realize the ultrasonic application in intelligent control vehicles is apart from the speed.Designed and implemented after analyzing the smart car circuit structure is simple, convenient debugging, the design scheme is correct and feasible, and the indicators is stable, reliable.Key words: single chip microcomputer; Ultrasound; Range; Obstacle avoidance;目录1 绪论 (1)1.1 背景及意义 (1)1.2 研究内容 (1)1.3 设计思路及各模块功能 (2)1.4 超声波测距的应用前景及一些场合 (2)2 小车硬件设计 (3)2.1 硬件总体设计 (3)2.2 单片机硬件电路设计 (3)2.2.1 单片机选择注意事项 (4)2.2.2 STC89C52双列直插式引脚分布 (4)2.2.3 单片机引脚及原理图设计 (4)2.3 超声波测距系统 (6)2.3.1 超声波测距原理 (6)2.3.2 超声波速度计算方式 (6)2.3.3 超声波发射电路 (6)2.3.4 超声波接收电路 (7)2.4 电机驱动控制电路 (8)2.4.1 L298N内部电路图及引脚 (8)2.4.2 驱动系统电路设计 (9)2.5小车整体硬件连接框图设计 (10)3 小车软件设计 (11)3.1软件总体设计 (11)3.2软件设计模块设计 (12)3.2.1 主程序执行设计 (12)3.2.2 子程序功能设计 (13)3.3 软件调试及功能实现 (13)4 系统调试 (14)4.1调试步骤 (14)4.2调试单个模块 (14)4.2.1 L298N驱动模块检测调试 (14)4.2.2 超声波测距模块调试检测 (14)4.3整体调试总结 (14)5 所得结论及展望 (16)5.1论文所得结论及总结 (16)5.2超声波测距应用的展望 (17)致谢 (18)参考文献 (19)附录 (20)1 绪论智能在今天的社会中、生活中均已得到了普遍的应用和普及,可以说已经是遍地都是了,智能是以后发展的必然方向,它完全遵照预先设定的程序和模式在预设和特定的环境里自动智能化的执行指令和运作,不需要人一直呆在某处进行管理操作,就可以完成预期所要目的以及目标。

基于AT89C52的智能避障小车设计

基于AT89C52的智能避障小车设计

基于AT89C52的智能避障小车设计
智能避障小车是一种可以根据环境情况自动避开障碍物的小车。

本文将介绍基于
AT89C52微控制器的智能避障小车的设计。

我们需要了解AT89C52微控制器的基本原理。

AT89C52是一种单片机,具有8位的数据总线和16位的地址总线,并且内部集成了很多外设,如定时器、串口等。

我们可以利用
AT89C52的GPIO(通用输入输出端口)来实现小车的各种功能。

接下来,我们可以使用超声波传感器来检测小车前方的障碍物。

超声波传感器能够发
送超声波信号,并且通过接收反射回来的信号来计算障碍物距离的远近。

AT89C52可以通
过中断来检测超声波传感器的信号,并且根据信号的距离来判断是否需要避开障碍物。

当检测到障碍物时,小车需要执行避障动作。

我们可以利用直流电机来控制小车的运动。

AT89C52可以通过GPIO来控制直流电机的正反转、速度等参数。

当检测到障碍物时,小车可以自动刹车,并且进行转向来避开障碍物。

除了避障功能外,我们还可以为小车加入其他功能,如遥控、自动巡线等。

通过使用
遥控器,我们可以远程控制小车的运动方向和速度。

而自动巡线功能可以通过线型传感器
来实现,当小车离开了巡线轨道时,可以自动调整方向回到轨道上。

基于AT89C52的智能避障小车设计包括以下几个部分:超声波传感器的接口和数据处理、直流电机的控制、遥控功能的实现以及自动巡线功能的实现。

通过合理地设计和编程,我们可以实现一个功能完善的智能避障小车,为我们的生活提供更多便利。

基于AT89S52的智能小车设计

基于AT89S52的智能小车设计

智能小车的软件设计与实现摘要本设计是通过寻迹路线功能,将小车引入迷宫入口,实现小车穿越迷宫。

采用AT89S52作为核心控制器,作为数据处理中心。

通过红外线传感器将所采集的模拟信号经过运放电路将信号放大,通过TLC1543模数转换器转换为数字信号,通过核心控制器进行数据处理后,将数据送8位串行接口数码显示驱动器MAX-- 7219驱动LED显示。

采用H桥电路L293D来驱动直流电机,用于控制直流电机的转向和速度,在本系统中采用了红外线遥控技术,来控制小车的启动,从而达到智能控制的要求。

关键词:智能小车,反射式红外线传感器,直流电机,智能控制,H桥电路Intelligent truckle software design andrealizationABSTRACTA truckle at the exit of the labyrinth can go through the labyrinth under the guide of the system which is based on the function of trailing routes. AT89S52 Single-chip Microcomputer is the core controller and the data processing centre. The gathered analog signals are enlarged by the reflection type infrared sensor through the release circuit and transferred into digital signals by TLC1543 analog-to-digital converter. After the data processing, the data are displayed on the LED which is driven by the eight-segment numeric indicator drive. The H bridge electric circuit is used to drive the de machine so as to control the direction and speed of the truckle. In order to meet the requirement of intelligence controls,this system adopts infrared remote control technology to control the starting of the truckle .KEY WORDS: Intelligent truckle, the reflection type infrared sensor, de machine, Intelligence controls, the H bridge electric circuit目录前言 (6)第1章硬件设计 (7)1.1 设计方案论证 (7)1.1.1 传感器选择方案论证 (7)1.1.2 机械设计方案 (8)1.1.3 小车传感器布局 (8)1.2 工作原理 (9)1.3 系统结构 (9)1.4 硬件芯片介绍 (10)1.4.1 AT89S52芯片 (10)1.4.2 TLC1543A/D转换 (13)1.4.3 LM358双运算放大器 (18)1.4.4 LM234四运算放大器 (19)1.4.5 串行接口8位LED显示驱动器MAX7219 (19)1.4.6 红外遥控原理 (22)1.4.7 红外线传感器 (24)1.4.8 驱动电机 (24)1.5 电路图的设计 (25)1.5.1 电源供电部分电路 (25)1.5.2 码盘检测部分电路 (26)1.5.3 信息采集部分和信息转换部分电路 (27)1.5.4 红外遥控部分和数据处理中心电路 (28)1.5.5 信息显示部分电路 (29)1.5.6 信息执行部分电路(驱动电机) (30)第2章软件设计 (31)2.1 算法论证 (31)2.2 系统软件设计思想 (32)2.3 资源分配 (33)2.3.1 内存资源分配 (33)2.3.2 端口资源分配 (34)2.4 软件模块化设计 (35)2.4.1 系统主流程图 (36)2.4.2 测试显示流程图 (38)2.4.3 寻迹处理流程图 (39)2.4.4 读红外口流程图 (40)2.4.5 数据采集流程图 (41)2.4.6 路口分析处理流程图 (43)第3章软件调试 (46)3.1 显示调试 (46)3.2 数据采集调试 (47)3.3 红外线调试 (48)3.4 寻迹调试 (48)3.5 路口分析调试 (49)3.6 壁距分析处理调试 (50)3.7 系统集成调试 (51)第4章结果分析 (52)4.1 相关测试数据 (52)4.1.1 光敏电阻数据 (52)4.1.2 前后左右通道采集数值 (52)4.1.3 小车相关数据 (52)4.2 数据分析 (53)4.3 结论 (53)结束语 (54)致谢 (55)参考文献 (56)附录A (57)附录B (63)附录C (74)前言目前人工智能的出现和发展,促进了自动控制系统向更高层次即智能控制的发展。

基于AT89C52的智能避障小车设计

基于AT89C52的智能避障小车设计

基于AT89C52的智能避障小车设计摘要:智能避障小车是一种基于单片机控制的智能机器人,能够通过传感器感知周围环境,自主避开障碍物并实现自动导航。

本文基于AT89C52单片机,设计了一款简单的智能避障小车,通过详细的硬件设计和软件编程实现了小车的智能避障功能。

实验结果表明,该智能避障小车具有良好的稳定性和灵活性,能够有效地避开障碍物并沿着指定的路线自主行驶。

关键词:AT89C52;智能避障小车;单片机控制;传感器;自动导航二、AT89C52单片机简介AT89C52是一款8位微控制器,由51系列单片机中的一员,采用CMOS工艺制造,具有较高的性能和稳定性。

AT89C52具有4KB的闪存程序存储器、128字节RAM和32个I/O端口,适用于各种嵌入式控制应用。

由于其性能优异且价格低廉,AT89C52在嵌入式系统和智能控制领域得到了广泛应用。

三、智能避障小车硬件设计1. 主控制电路本设计采用AT89C52单片机作为主控制芯片,通过I/O口控制小车的电机驱动和传感器信号的采集。

AT89C52的复位电路、时钟电路和编程电路按照规范连接,保证单片机正常工作。

2. 电机驱动电路小车采用直流电机作为驱动装置,为了实现正转、反转和制动等功能,需要设计一个电机驱动电路。

电机驱动电路采用L298N驱动芯片,能够提供足够的电流和电压给电机,并且通过控制L298N芯片的使能端和控制端,可以实现对电机的控制。

3. 传感器模块为了实现避障功能,小车需要安装多个传感器用于感知周围环境。

本设计采用红外避障传感器模块,能够通过红外线感知前方障碍物的距离,从而实现避障功能。

传感器模块通过模拟信号输出障碍物距离,通过AT89C52的模拟输入端口采集传感器信号。

4. 电源管理电路小车采用锂电池作为电源,并且需要设计一个电源管理电路,用于对电池进行充电和放电管理。

电源管理电路采用锂电池充放电管理芯片,能够对锂电池进行充电保护和放电保护,保证小车电源的安全和稳定。

基于AT89C52的智能避障小车设计

基于AT89C52的智能避障小车设计

基于AT89C52的智能避障小车设计【摘要】本文介绍了基于AT89C52的智能避障小车设计。

首先从研究背景和研究目的入手,引出了此设计的意义与价值。

接着详细介绍了硬件设计和软件设计,包括电路连接、传感器选用和程序编写等方面。

通过实验验证和性能分析,展示了小车在避障过程中的稳定性和灵活性。

在改进方向部分,提出了更高效的算法和更精准的传感器优化方向。

在对实验结果进行深入分析,总结了设计经验,并展望了未来的发展方向。

通过本文的阐述,读者能够全面了解AT89C52智能避障小车的设计原理和实现方法,为未来的智能避障小车研究提供借鉴和参考。

【关键词】AT89C52、智能避障小车、硬件设计、软件设计、实验验证、性能分析、改进方向、实验结果分析、设计总结、展望未来、研究背景、研究目的1. 引言1.1 研究背景智能避障小车是一种能够自动避开障碍物并进行导航的智能机器人。

随着人工智能技术的不断发展,智能避障小车在工业生产、物流运输、医疗护理等领域有着广泛的应用前景。

目前市面上的智能避障小车存在着一些问题,如避障性能不稳定、导航精度低等。

为了解决这些问题,本文基于AT89C52单片机,设计了一款具有良好避障性能和精确导航功能的智能避障小车。

通过对硬件系统进行设计和优化,提高了小车的稳定性和灵活性;利用先进的控制算法和传感器技术,实现了对避障路径的实时监测和调整。

通过软件设计,实现了小车的智能决策和自主导航能力。

通过本文的研究和设计,可以进一步完善智能避障小车的性能,提高其在各个领域的应用效果,为智能机器人技术的发展做出贡献。

1.2 研究目的研究目的主要是为了探索基于AT89C52的智能避障小车设计在实际应用中的效果和优势。

通过此研究,我们希望能够验证该设计在避障过程中的准确性和稳定性,进一步完善智能避障小车的功能和性能。

我们也希望通过该研究能够为智能避障小车领域提供更多的实用经验和技术支持,为未来的研究和应用提供参考。

基于AT89S52的智能小车研究与设计

基于AT89S52的智能小车研究与设计

毕业论文(设计)题目基于AT89S52的智能小车研究与设计系部电子信息工程系专业年级学生姓名学号指导教师基于AT89S52的智能小车研究与设计07电子科学与技术学生:指导教师:【摘要】本设计是基于AT89S52的智能小车研究与设计。

由主单片机分别控制从单片机实现该系统的功能,此方案设计不仅简化了单片机的负担,而且在提升系统的工作效率同时,通过单片机主机跟对从机之间的分阶段地控制,降低了程序控制的繁琐程度。

单片机从机主要实现电机的转动模块,路面检测模块、障碍物探测模块、光源探测模块等功能模块的检测和控制。

而主单片机主要用于对各个从单片机进行通信控制,决定是否执行操作及采集小车的实时数据。

【关键词】智能小车AT89S52单片机光电检测器电机驱动researching and designing of intelligence car Based on AT89S52【Abstract】This design is based on the intelligence AT89S52 car research and design. By the single-chip microcontroller respectively from the control function of the system, this plan is designed not only simplify the microcontroller burden, but in ascending the system efficiency at the same time, through the microcontroller host from machine with the control between stages, reduces the program control trival degree. From machine mainly realizes motor microcontroller rotation module, the road test module, obstacles detection module, light detection module function modules of the detection and control. And the Lord of all microcontroller is mainly used for communication from the single-chip microcomputer control, and decide whether to implement operation and collecting car real-time data.【Keywords】Intelligent car AT89S52 single-chip Infrared detector photoelectric detector目录第1章绪论 (1)第2章方案论证及硬件设计 (1)2.1 单片机最小系统 (2)2.2 基于LM2576的电源设计 (3)2.3 直流电机驱动模块 (4)2.4 障碍物检测模块 (7)2.5 光源探测模块 (8)2.6 显示和报警模块 (11)2.7 通信模块 (12)第3章软件设计 (13)3.1系统软件设计说明 (13)3.2 光源探测模块程序设计 (14)3.3 避障模块程序设计 (15)3.4 显示及报警程序设计 (16)第4章系统软硬件调试 (17)4.1 硬件部分的调试 (17)4.1.1 基于光敏电阻的寻光模块硬件调试 (17)4.1.2 驱动模块硬件调试 (18)4.1.3电动机转速控制调试 (18)4.1.4 主机与从机通信模块硬件调试 (18)4.2 软件部分的调试 (18)4.2.1 基于光敏电阻的寻光模块软件调试 (18)4.2.2 避障模块软件调试 (18)4.2.3 主机与从机通信模块软件调试 (18)总结以及展望: (20)参考文献 (21)附录: (22)致谢 (35)第1章绪论智能小车是一个集环境感知、动态决策与规划、行为控制与执行等多种功能于一体的综合系统, 涉及到传感器技术、微处理器控制、信号处理、电机驱动、人工智能、驱动电源的设计方面。

基于AT89C52的智能避障小车设计

基于AT89C52的智能避障小车设计

基于AT89C52的智能避障小车设计一、引言智能小车是一种集成了多种传感器和控制系统的智能化机器人,它能够根据外界环境的变化做出相应的反应,并进行自主的行动。

智能小车的设计与制作是电子信息工程领域中的一项重要课题,它涉及到多种领域的知识,如电子、机械、控制等,因此具有一定的技术挑战性和创新性。

本文将基于AT89C52单片机,设计一款智能避障小车,通过传感器检测周围环境,并根据检测结果进行相应的行动,实现智能避障的功能。

二、设计方案1. 系统框架智能避障小车主要由硬件和软件两部分组成。

硬件部分包括电机驱动模块、传感器模块、电源模块和AT89C52单片机模块;软件部分包括程序设计和控制算法。

2. 硬件设计(1)电机驱动模块:采用直流电机驱动模块,通过PWM技术实现对电机转速的控制。

可以实现小车的前进、后退、左转和右转等动作。

(2)传感器模块:采用红外避障传感器模块,用于检测小车前方是否有障碍物。

(3)电源模块:采用锂电池供电,通过电池管理模块实现对电池的充放电管理,确保小车稳定供电。

(4)AT89C52单片机模块:作为小车的控制中心,接收传感器模块的信号,并根据预设的控制算法来控制电机的运动。

3. 软件设计(1)传感器数据采集:通过AT89C52单片机模块,定时采集传感器模块的数据,并进行数据处理,判断前方是否有障碍物。

(2)避障算法设计:根据传感器模块的数据,设计避障算法,使小车能够根据检测到的障碍物做出相应的行动,避免碰撞。

(3)控制逻辑设计:设计小车的行动逻辑,使小车能够根据传感器数据和避障算法来进行自主的行动,实现避障功能。

三、实现过程1. 硬件组装我们需要搭建小车的硬件框架,包括安装电机、传感器和单片机模块,并连接相应的电路。

接着,对电路进行调试,确保各个模块能够正常工作。

3. 调试与优化在完成软件编程后,我们需要对整个系统进行调试,确保小车能够正常工作。

对系统进行优化,提高小车的避障性能和稳定性。

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一种基于AT89S52的简易智能小车设计
摘要:本文介绍了一种以AT89S52单片机作为检测和控制核心的简易智能小车设计方法,实现了小车的自动识别路线,判断并自动躲避障碍,选择正确行进路线,寻找光源等功能。

关键词:智能控制,红外传感器,PWM控制
智能车辆是一个集环境感知、规划决策、自动行驶等功能于一体的综合系统——它集中地运用了计算机、传感、信息、通讯、导航、人工智能及自动控制等技术——是典型的高新技术综合体。

本文设计的简易智能小车就是这种综合体的一种尝试。

文中所设计的简易智能小车在多种传感器的配合下——具有自动寻迹、障碍物探测、金属检测以及追踪定点光源等功能,可以说基本实现了简易小车的智能化。

系统结构设计
简易智能小车系统结构设计模块图如图1所示:
轨迹探测模块
简易智能小车在画有黑线的白纸“路面”上行使,由于黑线和白线对光线的反射系数不同,可根据接收到的反射光的强弱来判断“道路”——黑线。

判断信号可通过单片机控制驱动模块修正前进方向,以使其保持沿着黑线行进。

轨迹探测模块用3只光电开关(图2)。

1只置于轨道中间,2只置于轨道外侧,当小车脱离轨道时,即当置于中间的一只光
电开关脱离轨道时,等待外面任意一只检测到黑线后,做出相应的转向调整,直到中间的光电开关重新检测到黑线(即回到轨道)再恢复正向行驶。

现场实测表明,虽然小车在寻迹过程中有一定的左右摇摆。

但只要控制好行驶速度就可保证车身基本上接近于沿靠轨道行驶。

驱动模块
简易智能小车有两个电动机。

其中一个小电动机控制前轮转向,给电动机加正反向电压,实现前轮的左右转向;另一电动机控制后轮驱动力,加的反向电压使小车前进或后退。

控制转向电动机需要较小的驱动力,经过实验,选L293作为驱动芯片;由于后轮驱动功率较大,所以选用L298N,经过实验发现小车行使过程中负载较大,导致L298N发热较大,故给芯片添加散热片以保护芯片正常工作。

为了优化控制性能,采用PWM脉宽调速,并利用数模转换芯片产生模拟电压,控制555生成占空比可调的脉冲从而控制L293B与L298N进行脉宽调速,具体实现电路原理图可见参考文献[2]。

光源检测模块和避障模块
(1)寻找光源利用多只光源定位器。

光源定位器主要由三极管检测电路构成。

在模型车实验中由于光源距地面0.2m,用金属支架将3个光敏三极管固定在车的中间部分,并使光敏三极管尽量与光源保持水平。

如图3所示,VT5为光敏三极管,三极管VT4、VT6构成达林顿管,三极管VT8是为了提高电路的带负载能力。

由实验得知,由光敏三极管构成的该光源定位器输出是低电平,89S52可直接对信号进行判断。

(2)红外传感器是目前使用比较普遍的一种避障传感器。

模型车采用左右两个红外传感器,通过调节两个电位器来调节两个红外传感器的检测距离。

该避障电路,能可靠的检测左前方、右前方、前方的障碍情况,实现良好的避障功能。

金属探测模块及电源电路
(1)在本模型车的跑道设计中,放着3块金属片,在弯道区的相应点也有一块金属片,要求小车行驶过程中对弯道上的金属片个数计数。

检测到弯道上相应点的金属片后停车。

在模型车中采用LC并联谐振测量方法。

LC并联谐振的测量电路如图4所示,电容C3,C4,C5外侧电感L2和反向器U1A构成了LC振荡回路,运放LM393实现了正弦波的整形功能,为了提高电路的带负载能力,在输出加上了一级反相器。

(2)为确保小车在行驶过程中各部件均能正常工作且相互之间不受影响,我们使用了两组电源为不同模块提供电压。

其中一组9V电源经整流稳压后单独为单片机最小系统及其附属部件供电。

如此安排满足了多次测试大量用电的需求。

又可以将电机驱动造成的干扰彻
底消除,提高系统的稳定性。

软件设计
主程序主要起到一个导向和决策功能。

其设计思路根据小车所处位置的不同,确定小车的任务。

总体流程图如图5所示。

轨迹探测子程序
在黑线轨道上走直线时,对传感器的信号进行及时的判断,左边信号为零时控制电机左转,右边为零时控制电机右转。

在弯道时,为了不冲出轨道,是左轮一直打偏,直到检测到右边信号为零时控制电机右转,当右信号为1时,继续使左轮一直偏。

避障及寻光源子程序
在没有检测到障碍物时调用光源检测子程序,寻找光源。

当检测到障碍物时,控制小车左转一定时间后,再右转一定时间,再次判断前方是否有障碍物,直到没有障碍物的信号再调用寻光源子程序。

绕障碍物程序流程图如图6。

寻光源子程序是依据3个光敏管的组合状态,单片机控制电机进行相应的动作。

寻光源程序流程图见图7。

该小车各部分采用模块化设计,各个模块之间独立性强。

核心控制部分采用
可在线编程的89S52单片机,可以在不增加系统硬件的情况下方便地对系统进行
二次开发。

本文对模型小车进行了试验,实现了小车的识别路线、判断并自动躲
避障碍、选择正确行进路线、寻找光源等功能。

参考文献:
[1] Zvi Shiller.Emergency Lane-change maneuvers of autonomous vehicles[J].ASME Journal of Dynamics Systems,Measurement and Contrd.2001.
[2] 姜志玲.简易智能电动车的设计[J].上海:华东交通大学学报,2005(5).
[3] 先锋工作室.单片机程序设计实例[M].北京:清华大学出版社,2003.
[4] 罗志增.机器人感觉与多信息融合[M].北京: 机械工业出版社,2006.8.。

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