电子大赛单片机循迹小车设计报告
电子实习报告循迹小车设计

电子实习报告:循迹小车设计一、实习背景及目的随着科技的不断发展,电子技术在各个领域的应用日益广泛,特别是在智能机器人领域。
为了提高我们对电子技术的实际应用能力,本次电子实习选择了设计制作循迹小车这一项目。
通过本次实习,我们希望能够掌握单片机原理、传感器应用、电路设计等知识,提高自己的动手能力和创新能力。
二、设计原理及方案1. 设计原理循迹小车是一种基于单片机控制的智能小车,其主要原理是通过传感器检测路径上的黑线,然后单片机对信号进行处理,控制小车的转向,使小车能够沿着黑线行驶。
同时,小车还具备避障功能,当遇到前方障碍物时,能够自动减速并改变方向。
2. 设计方案(1)硬件设计硬件设计主要包括单片机、传感器、电机驱动模块、电源模块等。
我们选择了STC89C52单片机作为控制核心,传感器采用红外循迹模块,电机驱动模块选用L298N,电源模块则采用开关电源。
(2)软件设计软件设计主要涉及系统初始化、线路检测与循迹、避障检测与控制等。
初始化模块主要完成单片机各端口的配置,以及传感器、电机等设备的初始化。
线路检测与循迹模块通过判断红外传感器的状态来确定小车行驶的方向。
避障检测与控制模块则通过检测前方障碍物,控制小车的减速和转向。
三、实习过程及成果1. 实习过程在实习过程中,我们首先学习了单片机原理、传感器应用、电机驱动等知识,然后根据设计方案进行电路图的设计,接着进行电路焊接,最后进行程序编写和调试。
2. 实习成果经过一段时间的努力,我们成功完成了循迹小车的设计制作。
在实际测试中,小车能够沿着黑线顺利行驶,遇到障碍物时能够自动减速并改变方向。
此外,我们还对小车进行了优化,使它在行驶过程中更加稳定。
四、总结与展望通过本次实习,我们不仅学到了很多关于单片机、传感器、电机驱动等方面的知识,还提高了自己的动手能力和创新能力。
同时,我们也意识到在实际设计过程中,需要不断调试和优化,才能使产品达到预期效果。
展望未来,我们可以进一步改进循迹小车,例如增加速度控制、远程控制等功能,使其更加智能化。
智能循迹小车实验报告

智能循迹小车实验报告第一篇:智能循迹小车实验报告摘要本设计主要有单片机模块、传感器模块、电机驱动模块以及电源模块组成,小车具有自主寻迹的功能。
本次设计采用STC公司的89C52单片机作为控制芯片,传感器模块采用红外光电对管和比较器实现,能够轻松识别黑白两色路面,同时具有抗环境干扰能力,电机模块由L298N芯片和两个直流电机构成,组成了智能车的动力系统,电源采用7.2V的直流电池,经过系统组装,从而实现了小车的自动循迹的功能。
关键词智能小车单片机红外光对管 STC89C52 L298N 1 绪论随着科学技术的发展,机器人的设计越来越精细,功能越来越复杂,智能小车作为其的一个分支,也在不断发展。
在近几年的电子设计大赛中,关于小车的智能化功能的实现也多种多样,因此本次我们也打算设计一智能小车,使其能自动识别预制道路,按照设计的道路自行寻迹。
设计任务与要求采用MCS-51单片机为控制芯片(也可采用其他的芯片),红外对管为识别器件、步进电机为行进部件,设计出一个能够识别以白底为道路色,宽度10mm左右的黑色胶带制作的不规则的封闭曲线为引导轨迹并能沿该轨迹行进的智能寻迹机器小车。
方案设计与方案选择3.1 硬件部分可分为四个模块:单片机模块、传感器模块、电机驱动模块以及电源模块。
3.1.1 单片机模块为小车运行的核心部件,起控制小车的所有运行状态的作用。
由于以前自己开发板使用的是ATMEL公司的STC89C52,所以让然选择这个芯片作为控制核心部件。
STC89C52是一种低损耗、高性能、CMOS八位微处理器,片内有4k字节的在线可重复编程、快速擦除快速写入程序的存储器,能重复写入/擦除1000次,数据保存时间为十年。
其程序和数据存储是分开的。
3.1.2 传感器模块方案一:使用光敏电阻组成光敏探测器采集路面信息。
阻值经过比较器输出高低电平进行分析,但是光照影响很大,不能稳定工作。
方案二:使用光电传感器来采集路面信息。
循迹小车课程设计报告

循迹小车课程设计报告一、课程设计目标。
本课程设计旨在通过循迹小车的设计与制作,培养学生的动手能力、创新意识和团队合作精神,同时提高学生对于电子技术和机械原理的理解与应用能力。
二、课程设计内容。
1. 理论学习,学生将学习循迹小车的基本原理、电子元件的使用方法、以及相关的机械知识。
2. 实践操作,学生将动手制作循迹小车,并学习如何进行程序编写和电路连接。
3. 创新设计,学生将有机会对循迹小车进行改进和创新设计,提高其性能和功能。
三、课程设计步骤。
1. 理论学习阶段。
在这个阶段,学生将学习循迹小车的原理,包括红外线传感器的工作原理、电机驱动原理等。
同时,学生还将学习相关的电子知识,包括电阻、电容、电感等元件的使用方法。
2. 实践操作阶段。
学生将根据所学理论知识,动手制作循迹小车的电路连接,并编写相应的程序。
在这个阶段,学生将学会如何使用焊接工具、编程软件等工具,培养他们的动手能力和实际操作能力。
3. 创新设计阶段。
在完成基本的循迹小车制作后,学生将有机会对其进行改进和创新设计。
他们可以尝试使用不同的传感器、改进电路连接方式,甚至加入遥控功能等。
通过这一阶段的设计,学生将培养他们的创新意识和解决问题的能力。
四、课程设计评价。
1. 学生的实际操作能力,通过学生对循迹小车的制作和程序编写,可以评价学生的动手能力和实际操作能力。
2. 学生的创新能力,通过学生对循迹小车的改进和创新设计,可以评价学生的创新意识和解决问题的能力。
3. 学生的团队合作能力,在课程设计过程中,学生需要分工合作,可以评价学生的团队合作能力。
五、课程设计实施建议。
1. 提供足够的实践操作时间,保证学生有充分的时间动手制作循迹小车。
2. 强调创新设计的重要性,鼓励学生尝试不同的设计方案,培养其创新意识。
3. 加强团队合作意识的培养,让学生在课程设计过程中学会分工合作、协调沟通。
六、课程设计总结。
通过本课程设计,学生将不仅仅是学习了循迹小车的制作和原理,更重要的是培养了他们的动手能力、创新意识和团队合作精神。
单片机循迹小车实训报告

一、实训目的通过本次单片机循迹小车实训,使学生掌握单片机的基本原理和编程方法,了解循迹小车的构造和工作原理,提高学生动手能力和实践能力,培养学生的创新精神和团队协作精神。
二、实训背景随着科技的不断发展,单片机在各个领域得到了广泛应用。
单片机具有体积小、功耗低、成本低、易于编程等优点,是现代电子设备的核心控制单元。
循迹小车作为一种典型的嵌入式系统,具有较好的应用前景。
通过本次实训,学生可以了解单片机在循迹小车中的应用,提高自己的实际操作能力。
三、实训内容1. 硬件部分(1)单片机:选用AT89C52单片机作为循迹小车的核心控制单元。
(2)循迹传感器:采用红外传感器,用于检测地面上的黑色轨迹线。
(3)电机驱动模块:选用L298N电机驱动模块,驱动直流电机。
(4)电源模块:采用可充电锂电池,为整个系统提供稳定的电源。
(5)其他辅助元件:如电阻、电容、二极管等。
2. 软件部分(1)系统初始化:设置单片机的IO口、定时器、中断等。
(2)循迹算法:根据红外传感器的输入信号,判断小车与轨迹线的相对位置,控制小车行驶方向。
(3)电机控制:根据循迹算法的结果,控制电机的转速和方向,实现小车的前进、后退、左转和右转等动作。
(4)数据通信:通过串口通信,将小车行驶过程中的数据传输到上位机。
四、实训步骤1. 硬件搭建(1)根据电路图,将各个模块连接起来。
(2)检查电路连接是否正确,确保各个模块正常工作。
2. 软件编程(1)编写系统初始化程序,设置单片机的IO口、定时器、中断等。
(2)编写循迹算法程序,根据红外传感器的输入信号,判断小车与轨迹线的相对位置。
(3)编写电机控制程序,根据循迹算法的结果,控制电机的转速和方向。
(4)编写数据通信程序,通过串口通信,将小车行驶过程中的数据传输到上位机。
3. 调试与优化(1)将编写好的程序烧录到单片机中。
(2)调试程序,观察循迹小车的运行状态。
(3)根据调试结果,优化循迹算法和电机控制程序。
51单片机-循迹小车项目报告(完整)

宜宾职业技术学院《单片机系统设计》项目设计报告项目设计题目:智能寻迹小车系部:电子信息与控制工程系班级:电子XXXX 班组号:第四组小组成员:XXX指导教师:XXX2017年10月10日目录一、引言 (3)二、方案论证 (4)三、小车车体设计 (7)四、硬件系统设计 (8)1、单片机最小系统 (8)2、循迹电路 (9)3、电机驱动电路 (9)五、软件系统设计 (12)六、系统的制作、仿真与调试 (14)七、总结 (15)一、引言当今世界,传感器技术和自动控制技术正在飞速发展,机械、电气和电子信息已经不再明显分家,自动控制在工业领域中的地位已经越来越重要,“智能”这个词也已经成为了热门词汇。
现在国外的自动控制和传感器技术已经达到了很高的水平,特别是日本,比如日本本田制作的机器人,其仿人双足行走已经做得十分逼真,而且具有一定的学习能力,还据说其智商已达到6岁儿童的水平。
作为机械行业的代表产品—汽车,其与电子信息产业的融合速度也显著提高,呈现出两个明显的特点:一是电子装置占汽车整车(特别是轿车)的价值量比例逐步提高,汽车将由以机械产品为主向高级的机电一体化方向发展,汽车电子产业也很有可能成为依托整车制造业和用车提升配置而快速成为新的增长点;二是汽车开始向电子化、多媒体化和智能化方向发展,使其不仅作为一种代步工具、同时能具有交通、娱乐、办公和通讯等多种功能。
无容置疑,机电一体化人才的培养不论是在国外还是国内,都开始重视起来,主要表现在大学生的各种大型的创新比赛,比如:亚洲广播电视联盟亚太地区机器人大赛(ABU ROBCON)、全国大学生“飞思卡尔”杯智能汽车竞赛等众多重要竞赛都能很好的培养大学生对于机电一体化的兴趣与强化机电一体化的相关知识。
但很现实的状况是,国内不论是在机械还是电气领域,与国外的差距还是很明显的,所以作为电子专业学生,必须加倍努力,为逐步赶上国外先进水平并超过之而努力。
为了适应机电一体化的发展在汽车智能化方向的发展要求,提出简易智能小车的构想,目的在于:通过独立设计并制作一辆具有简单智能化的简易小车,获得项目整体设计的能力,并掌握多通道多样化传感器综合控制的方法。
电子实习循迹小车报告

一、实习目的本次电子实习旨在通过制作循迹小车,培养学生对电子电路、传感器、单片机应用及编程等知识的综合运用能力,提高学生的动手实践能力和创新意识。
通过实习,使学生掌握以下技能:1. 熟悉电子元器件的识别与选用;2. 掌握传感器的工作原理及在循迹小车中的应用;3. 学会单片机编程,实现小车循迹及避障功能;4. 培养团队协作精神和解决问题的能力。
二、实习内容1. 硬件设计(1)车架:选用轻便、坚固的塑料或木制材料制作车架,保证小车在行驶过程中的稳定性。
(2)传感器:选用红外传感器作为循迹传感器,用于检测地面上的黑线。
红外传感器应安装在车头两侧,保证对黑线的检测范围。
(3)电机驱动:选用直流电机作为动力来源,通过L298N电机驱动模块控制电机的正反转及速度。
(4)单片机:选用AT89S51单片机作为控制核心,编写程序实现小车循迹及避障功能。
2. 软件设计(1)循迹算法:通过红外传感器检测地面上的黑线,根据黑线与传感器的距离,调整单片机的PWM输出,控制电机速度,使小车保持直线行驶。
(2)避障算法:利用红外传感器检测前方障碍物,当检测到障碍物时,通过调整单片机的PWM输出,使小车改变行驶方向,绕过障碍物。
3. 实物组装与调试(1)按照设计图纸,将各元器件焊接在电路板上。
(2)将电路板安装到车架上,连接好传感器、电机驱动模块和电源。
(3)编写程序,实现小车循迹及避障功能。
(4)进行实地测试,调整参数,使小车性能达到最佳。
三、实习过程及心得体会1. 实习过程(1)查阅资料,了解循迹小车的工作原理及所需元器件。
(2)设计电路图,确定元器件清单。
(3)焊接电路板,组装小车。
(4)编写程序,实现循迹及避障功能。
(5)进行实地测试,调整参数。
2. 心得体会(1)通过本次实习,我对电子电路、传感器、单片机编程等知识有了更深入的了解,提高了自己的动手实践能力。
(2)在实习过程中,我学会了查阅资料、分析问题、解决问题,培养了团队协作精神。
基于51单片机的寻迹小车设计报告

寻迹小车摘要:以C8051F单片机作为微空机器,设计出一种寻迹小车,通过红外传感器检测黑带信号,利用单片机输出PWM脉冲控制两组直流电机正反转和转动的速度,使小车沿着还带行走。
关键词:寻迹,检测,传出信号。
1.方案论证与选择1.1电机驱动芯片的选择方案一:采用内部集成H桥式芯片L298驱动电路。
方案二:采用分立元件的H桥驱动电路。
由于采用内部集成H桥式芯片每一组PWM波用来控制一个电机的速度,而另外两个I/O口可以控制电机的正反转,控制比较简单,电路也很简单,一个芯片内包含有8个功率管,这样简化了电路的复杂性,所以采用方案一。
1.2传感器的选择方案一:采用发光二极管发光,用光敏二极管接收。
当发光二极管发出的可见光照射到黑带时,光线被黑带接收,光敏二极管检测到信号,呈现高阻抗,使输出端为低电平。
当发光二极管发出的可见光照射到地面时,它发出的可见光反射回来被光敏二极管检测到时,起阻抗迅速降低,此时输出端为高电平。
但是由于光敏二极管受环境中可见光影响较大,电路中的电压不太稳定。
方案二:利用红线发射管发射红线,红外线二极管进行接收。
采用四组红外光敏耦合三极管发射和接收红外信号,外面课见光对接收的信号影响较小。
接收的红外信号转化为电压信号经过LM393进行比较,产生高电平或低电平输出,信号返回给C8051F单片机.方案三:采用光敏电阻接收可见光检测。
四组光敏电阻用于检测可见光信号。
当光敏电阻检测到黑带时,输出端为低电平,当光敏电阻没有检测到黑带时,输出端为高电平,信号返回给单片机,通过单片机控制电机的转向。
光敏电阻易受环境的影响,电压稳定性较差。
综上比较,本设计才用方案二。
2.硬件设计2.1元器件明细表:(1) C8051单片机×1(2) 298带散热片×1(3) 7805带散热片×2(4) TCR5000 ×8(5) LM393 ×4(6)定位器×9(7) 1602显示屏×1(8)开关×1(9)电容:470uF ×110uf ×2104 ×4(9)电阻:EN4007 ×8150Ω×125.1K ×8200Ω×1(10)发光二极管×11(11)三极管×1(12)蜂鸣器×1(13)其他:导线,排线,排针,杜邦头,杜邦针2.2单元电路设计:2.11单片机最小系统电路2.12驱动电路2.13寻迹电路2.14电源电路2.15显示屏电路2.16蜂鸣器电路2.17指示灯电路VDD +5150VSS3、软件设计主控芯片为C8051F120,编程由C语言实现,程序流程如下:4.系统测试4.1单元电路的检测:4.11驱动电路的检测5V、12V、接地分别接好,使能1使能2接口接5V,A口接5V,B口接地,C口接5V,D口接地,然后用万用电表测01和02,03和04的输出电压是否为12V(可有小偏差),然后交换A,B接口,测01和02,03和04的输出电压是否反向,最后断开使能1和使能2接口,测01和02,03和04的输出电压是否为0V.4.12寻迹电路的检测先把电路接通,用照相机观察TCRT5000是否发光,再把万用表调到20V档位,正接线柱接输出,负接线柱接负极,看电压表示数是否5V(可有小偏差),用白纸挡上四个TCRT5000后,看电压是否有明显变化,最好低电压为1V以下。
寻迹小车课程设计报告4

单片机原理及应用课程设计专业:自动化设计题目:寻迹小车设计班级:0941 学生姓名:董玉凯学号:14 指导教师:分院院长:许建平教研室主任:方健电气工程学院目录目录第一章课程设计内容与要求分析 (3)1.1课程设计内容 (3)1.2课程设计要求分析 (3)1.2.1系统单元电路组成 (3)1.2.2寻迹小车原理 (4)1.2.3电源管理 (4)1.2.4电机驱动管理 (4)第二章C语言编程 (5)第三章软件系统的实现 (9)3.1主程序设计 (9)3.2 程序思路 (9)第四章结论及感想 (10)附录 (11)参考文献 (17)第一章课程设计内容与要求分析1.1课程设计内容本题目以STC10F04XE.h单片机为核心器件。
小车完成的主要功能就是能够自主识别赛道上的黑线并根据黑线的位置与距离来实现相应的变速与变向操作。
1.2课程设计要求分析电动车能够自动寻迹,按设定好的轨迹从区域1进至区域3,并在黑线末端停车,小车前进的路线图如1-1所示。
在区域1和区域3内,小车缓缓前进,在区域2内小车全速前进。
当小车未进入任何区域时,小车上的数码显示管显示为0000,当小车第一次碰见赛道上的黑线时,小车上的显示管显示为0001;当小车碰到区域1与区域2的交界,也就是碰见黑线时,小车上的显示管显示为0002;小车行驶到区域2与区域3的交界处碰上黑线时,小车上的显示管显示为0003;小车行驶到区域3的末端时,碰上黑线时,小车显示管显示为0004并停止。
小车前段的两个灯全部亮的时候,小车前进;全部灭的时候,小车停止;左侧的灯亮的时候,向左拐;右侧的灯亮时,向右拐。
寻迹用的小车前端左右两个光电开关完成,通过调整RW2和RW4可以改变光电开关的灵敏度。
图1-1寻迹小车路线1.2.1系统单元电路组成STC10F04XE采用宏晶最新第六代加密技术,超强抗干扰,超强抗静电,整机可轻松经过2万伏静电测试。
速度快,1个时钟/机器周期,可用低频晶振,大幅降低EMI。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
电子大赛自动循迹小车目录摘要 (2)一方案论证与比较 (2)1、单片机的论证与选择 (2)2、电机的论证选择 (2)二理论分析与计算 (3)1、小车循迹功能的实现 (3)三系统实现方框图与电路设计 (4)1、系统总体框架图 (4)2、单元电路设计 (4)(1)单片机最小系统版 (4)(2) Risym 4路红外寻迹避障传感器模块 (7)(3)电机驱动芯片L298N原理图如下 (8)四系统软件设计 (9)1、总体软件流程图 (9)五测试方案与测试结果 (10)1、测试方案 (10)2、测试结果 (10)3、问题分析与总结 (11)附录一:参考文献: (11)附录二:程序 (12)附录三:作品实物图 (17)摘要本系统以STC89C52单片机为控制核心,采用小车专用电池为电源。
在本系统中,单片机通过红外传感器实现对赛道(白面黑线)的轨道识别与小车位置的判定,并通过Risym 4路红外寻迹避障传感器模块和驱动L298N芯片与相应程序,通过控制小车左右轮实现前进和循迹转向功能。
关键词:STC89C52 L298N 白面黑底轨道循迹小车红外传感器一方案论证与比较1、单片机的论证与选择方案一:采用Atmel公司的AT89S52单片机作为主控制器。
AT89S52单片机价格便宜,控制简单,为我们平时实验所熟用;但其运算速度较慢,片内资源很少,存储器容量也很小,同时驱动多个传感器时难以实现复杂的算法。
方案二:采用TI公司的MSP430系列单片机。
MSP430系列单片机具有低功耗、速度快、片上资源丰富、外部拓展能力强等特点。
16位RISC指令集处理器,14个双向I/O口,每个I/O口均可作为中断源,但是工作电压偏低(1.8V-3.6V)对于很多5V的系统来说接口电路颇为麻烦,I/O无保护,过压过流会立即击穿,。
方案三:采用STC公司生产的STC89C52。
89C52是的一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器,具有8K字节系统可编程Flash存储器。
STC89C52使用经典的MCS-51内核,但是做了很多的改进使得芯片具有传统51单片机不具备的功能。
在单芯片上,拥有灵巧的8 位CPU 和在系统可编程Flash,使得STC89C52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案同时,具备很好的抗干扰能力。
综合对比以上三个方案,我们选择方案三,采用STC89C52单片机作为系统主控芯片。
2、电机的论证选择方案一:采用步进电机。
步进电机具有动态响应快、精度高、易于起停,易于正反转及变速的优点,可精确控制旋转角度。
但它以步进式跟进,角度小于一个步距角时是系统响应盲区,且转速较慢。
方案二:采用直流减速电机。
直流减速电机具有扭矩大,体积小,驱动电路简单,稳定强,负载能力强等优点,且速度较快,能较好的满足题目对小车行进速度的要求。
结合PWM技术对其转速的控制,利用小车两侧电机的转速差可实现前进,转弯等功能。
综合比较以上两种电机,结合题目的的要求,我们选择直流减速电机用作小车的驱动(L298N驱动模块)。
二理论分析与计算.1、小车循迹功能的实现本题的重点在于小车如何利用红外传感器通过黑色轨道的检测来确定自身位置,以此执行前进、左转、右转等操作。
小车的直行与转弯功能可通过车身两侧电机的相对速度实现。
当两侧电机转速相等时,小车直行,当右侧电机速度大于左侧电机速度,或是右侧正转,左侧反转时,小车左转。
为此我们将车身同一侧两个电机并联在一起,通过两组PWM脉冲和两个I/O口输出高低电平实现对4个电机转速与转向的控制,从而实现小车的自由运动。
设某一电机正极接有PWM脉冲控制信号,负极由IO口输出高低电平控制。
当IO口输出低电平时,电机负极接地,电机正转,转速由PWM脉冲高电平占空比决定。
当IO口输出高电平时,电机负极接+12付,电机反转,转速由PWM脉冲低电平占空比决定。
单片机通过L298N驱动电机。
为了较好的实现小车对黑色轨道的检测,我们在小车底部安装了三个红外灯,与89C52芯片相连。
当左侧线圈感应到黑色轨迹时,说明小车位置偏右,控制小车左移。
当右侧线圈感应到黑色轨迹时,说明小车位置偏左,控制小车右移。
由此小车可根据黑色轨迹的位置自动行驶直线或是转弯的功能。
循迹是指小车在白色地板上循黑线行走,由于黑线和白色地板对光线的反射系数不同,可以根据接收到的反射光的强弱来判断“道路”。
通常采取的方法是红外探测法。
红外探测法,即利用红外线在不同颜色的物体表面具有不同的反射性质的特点,在小车行驶过程中不断地向地面发射红外光,当红外光遇到白色纸质地板时发生漫反射,反射光被装在小车上的接收管接收;如果遇到黑线则红外光被吸收,小车上的接收管接收不到红外光。
单片机就是否收到反射回来的红外光为依据来确定黑线的位置和小车的行走路线。
红外探测器探测距离有限。
小车供电后,红外光电二极管发出红外光,光线照在路面上反射回来被光电二极管接收,半导体二极管在电场作用下产生电势,将光信号转换成电信号。
该智能小车在画有黑线的白纸“路面”上行驶,由于黑线和白纸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。
当小车检测到黑线时,红外线部分被黑线吸收,反射回的红外线极少被光电二极管接收,转换成比较弱的电信号;当小车未检测到黑线时,红外线大部分被反射,反射回的红外线被光电二极管接收,转换成比较强的电信号。
最终,这些电信号经过比较器处理后传入单片机,再由单片机进一步做信号处理。
三系统实现方框图与电路设计1、系统总体框架图整个系统主要划分为以下4个模块:控制器模块(89C51)、红外传感器模块(轨迹探测模块)、电机驱动模块、电源模块。
系统总体框架如图及构造图如下。
2、单元电路设计(1)单片机最小系统版以STC89C52单片机作为核心控制器,单片机的引脚如下所示,STC89C52是一个高速,低功耗,超强抗干扰的8位单片机,片内含32k 空间的可反复擦写100,000 次Flash 只读存储器,具有4K 的随机存取数据存储器(RAM),32 个I/O口,2个8位可编程定时计数器,且可在线编程、调试,方便地实现程序的下载与整机的调试。
时钟电路和复位电路(与单片机构成最小系统)1)采用外部时钟,晶振频率为12MHZ。
没有晶振,就没有时钟周期,没有时钟周期,就无法执行程序代码,单片机就无法工作。
单片机工作时,是一条一条地从RoM中取指令,然后一步一步地执行。
单片机访问一次存储器的时间,称之为一个机器周期,这是一个时间基准。
—个机器周期包括12个时钟周期。
如果一个单片机选择了12MHz晶振,它的时钟周期是1/12us,它的一个机器周期是12×(1/12)us,也就是1us。
MCS—51单片机的所有指令中,有一些完成得比较快,只要一个机器周期就行了,有一些完成得比较馒,得要2个机器周期,还有两条指令要4个机器周期才行。
为了衡量指令执行时间的长短,又引入一个新的概念:指令周期。
所谓指令周期就是指执行一条指令的时间。
提供时序的频率! 提供单片机工作的时序,其实就相当电脑CPU主频一个原理的。
2)采用按键复位单片机的复位有上电复位和按钮手动复位两种。
上电复位是利用电容充电来实现的,即上电瞬间RST端的电位与VCC相同,随着充电电流的减少,RST的电位逐渐下降。
图(a)中的R是施密特触发器输入端的一个10KΩ下拉电阻,时间常数为10×10-6×10×103=100ms。
只要VCC的上升时间不超过1ms,振荡器建立时间不超过10ms,这个时间常数足以保证完成复位操作。
上电复位所需的最短时间是振荡周期建立时间加上2个机器周期时间,在这个时间内RST的电平应维持高于施密特触发器的下阈值。
最小系统pcb时钟电路和复位电路(2)Risym 4路红外寻迹避障传感器模块最多可同时支持4通道的采集,原理图如下,(3)电机驱动芯片L298N原理图如下四系统软件设计程序采用汇编语言模块化编程,结构清晰易读性强。
程序在Windows环境下采用Keil uVision4软件编写,用STC-ISP烧写。
1、总体软件流程图主程序流程图循迹流程图五测试方案与测试结果1、测试方案在白色地面上,用黑色胶带布置一条轨道(含直线,曲线,一定角度的拐弯),将小车放置在地面上,观察是否可以循迹前行。
2、测试结果我们对循迹小车进行了多次测试,小车可以正常沿黑色轨迹行驶,轨道含直角弯,曲线弯和直线部分。
在部分3、问题分析与总结首先是赛道与电感传感器的问题。
我们在前期测试的时候,由于赛道本身有个别地方存在转角过大,静电累积的问题,传感器感应到此种情况时会造成无法识别的情况,从而使小车冲出赛道或是传感器的失灵等情况,只能通过单片机复位来解决。
另外由于电感传感器通过杜邦线与车身底部的线圈相连,偶尔会出现数据波动的情况,对小车的正常行驶有很大的影响。
尽管我们使用了热胶枪对车身部件进行了固定,但仍不能完全杜绝此种情况。
其次,小车整体的稳定性与电池供电电压有着很大关系,电池电压在11.5-12.5伏时系统最为稳定。
当小车供电电压过低时,可能会引起很多意想不到的情况,例如感应不到金属,小车转向异常,系统卡死等。
在我们起初遇到此情况时,以为是电感传感器的问题,在多次调试无效后,换了个电池,才偶然发现问题的起因,为此耽误了很多的时间。
附录一:参考文献:[1] 宋健,姜军生,赵文亮. 基于单片机的直流电动机PWM 调速系统[J ] . 农机化研究,2006 , (1) :102 - 103.[2] 边春元李文涛江杰杜平等;C51单片机典型模块设计与应用;机械工业出版社;2008.4[3]李华. MCS- 51 系列单片机实用接口技术[M].北京:航空航天大学出版社,2003[4]楼然苗.51 单片机设计实例[M].北京:航空航天大学出版社,2005.8[5]王晶,翁显耀,梁业宗自动寻迹小车的传感器模块设计.武汉理工大学自动化学院湖北武汉[6] 刘迎春. 传感器原理设计与应用[M] . 长沙:国防科技大学出版社,1992.[7]《msp430系列16位超低功耗单片机原理与应用》沈建华等著,北京航空航天大学出版社,2008年7月第一版。
附录二:程序#include<reg52.h>sbit you1=P2^0;sbit you2=P2^1;sbit zuo1=P2^2;sbit zuo2=P2^3;sbit y=P3^0;sbit z=P3^1;sbit w=P3^2;sbit s=P3^3;void delay(int a){int i,j;for(i=a;i>0;i--)for(j=2;j>0;j--); }void delayms(int ms) {int a,b;for(a=ms;a>0;a--); for(b=110;b>0;b--); }void qian(){you1=1;you2=0;zuo1=0;zuo2=1; delay(3); you1=0;you2=0; zuo1=0; zuo2=0; delay(5); }void you() {you1=1; you2=0; zuo1=0; zuo2=0; delay(5); you1=0; you2=0; zuo1=0; zuo2=0; delay(5); }void zyou() {you1=1; you2=0; zuo1=1; zuo2=0; delay(5);you1=0;you2=0;zuo1=0;zuo2=0;delay(5); }void zou()//右转{ you1=0;you2=0;zuo1=0;zuo2=1;delay(5); you1=0;you2=0;zuo1=0;zuo2=0;delay(5); }void zzou() { you1=0;you2=1;zuo1=0;zuo2=1;delay(5); you1=0;you2=0;zuo1=0;zuo2=0;delay(5);}void main(){while(1){ while((z==0)&&(w==0)&&(y==0)&&(s==0)) //0是感应灯亮 {qian();}while((z==0)&&(w==1)) //左边有黑线向左转{you();}while((z==1)&&(w==0)){zou();}while((y==1)&&(s==0)){zzou();}while((y==0)&&(s==1)){zyou();}while((z==1)&&(w==1)&&(y==1)&&(s==0)){zyou();}while((z==1)&&(w==1)&&(y==0)&&(s==1)) //黑线是1不亮,0是亮{zzou();}while((z==1)&&(w==1)&&(y==0)&&(s==0)){zzou();}}}附录三:作品实物图。