51单片机-循迹小车项目报告(完整)
51红外循迹小车报告(舵机版)最终版要点
简易教程前言往届全国大学生电子设计竞赛曾多次出现了集光、机、电于一体的简易智能小车题目，此次，笔者在通过多次论证、比较与实验之后，制作出了简易小车的寻迹电路系统。
整个系统基于普通玩具小车的机械结构，利用小车的底盘、前后轮电机及其自动复原装置，能够平稳跟踪路面黑色轨迹运行。
系统分为检测、控制、驱动三个模块。
首先利用光电对接收管和路面信号进行检测，然后经过比较器处理，对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。
智能小车能在画有黑线的白纸“路面”上行驶，这是由于黑线和白纸对光线的反射系数不同，小车可根据接收到的反射光的强弱来判断“道路”---黑线，最终实现简单的循迹运动。
个人水平有限，有错误不足之处，还望各位前辈同学多多包含，指出修正，完善。
谢谢！李学云王维2016年7月27号目录前言 (1)第一部分硬件设计 (1)1.1 车模选择 (1)1.2传感器选择 (1)1.3 控制模块选择 (2)第二部分软件设计及调试 (3)2.1 开发环境 (3)2.2总体框架 (3)2.3 舵机程序设计与调试 (3)2.3.1 程序设计 (3)2.3.2 调试 (3)2.3.3 程序代码 (4)2.4 传感器调试 (5)2.4.1 传感器好坏的检测 (5)2.4.2 单片机能否识别信号并输出信号 (5)2.5 综合调试 (7)附录1 (9)第一篇舵机(舵机及转向控制原理) (9)1.1概述 (9)1.2舵机的组成 (10)1.3舵机工作原理 (11)1.4舵机使用中应注意的事项 (12)1.5如何利用程序实现转向 (12)1.6舵机测试程序 (13)附录2 (14)第二篇光电红外传感器 (14)2.1传感器的原理 (14)2.2红外光电传感器ST188 结构图 (15)2.3传感器的选择 (15)2.4传感器的安装 (16)2.5使用方法 (16)2.7红外传感器输入输出调试程序 (17)一、课题任务及要求用360°连续舵机设计一个自动循迹小车，可以自动行驶并检测到地面黑色轨迹，沿着黑色轨迹行驶.二、小车行驶基本原理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”。
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。
循迹小车报告
循迹小车设计报告学校：定西师范高等专科学校产品名称：循迹小车日期：二〇一一年八月十八日摘要：本设计是一种基于单片机控制的简易自动寻迹小车系统，包括小车系统构成软硬件设计方法。
小车以AT89C51 为控制核心, 用单片机产生PWM波，控制小车速度。
利用红外光电传感器对路面白色轨迹进行检测,并将路面检测信号反馈给单片机。
单片机对采集到的信号予以分析判断,及时控制驱动电机以调整小车转向,从而使小车能够沿着白色轨迹自动行驶,实现小车自动寻迹的目的。
循迹小车的电路系统包括电源模块、单片机模块、传感器模块、电机驱动模块。
一、工作原理：1.利用红外采集模块中的红外发射接收对管检测路面上的轨迹将轨迹信息送到单片机2.单片机通过输入的信息分别控制小车左右两个电机的转速，用来控制小车的方向3.最终完成智能小车可以按照路面上的白色轨迹运行二、设计方案该车采用红外传感器对白色路面进行道路检测，把采集到的信号传给AT89C51单片机，AT89C51单片机根据收到的信号判断小车当前状态，通过电机驱动芯片L298N发出控制命令，控制电机的工作状态以实现对小车姿态的控制。
三、硬件模块设计：3.1 电源模块：电源采用自制直流稳压电源，通过对220V的交流电压的变压，整流、滤波、稳压，分别输出12V和5V的直流电压。
用来给小车各模块供给所需电压。
电源电路如图：3.2电机驱动模块：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。
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。
循迹小车项目实训报告
}
}
五、系统调试过程
测试工具
仪器名称
用途
电脑
调试、下载程序
万用表
测试各个电路的工作情况
带有黑线的白纸
测试小车寻迹功能
调试过程：
1、用设计好的寻迹板进行测试，设计其是否有寻迹功能，刚开始调试，发现异常，发光二极管不亮，说明电路出现问题。用万用表进行测试，发现了原因所在，赶紧修正，二极管正常发光，且用带黑线的白纸测量，验证了具有循迹功能。
P2=0x95; break;//左转
case 0xf7:
P2=0x65;break;//左旋
case 0xfd:
P2=0x58;break;//右转
case 0xfc:
P2=0x58;break;//右转
case 0xfe:
P2=0x56;break;//右旋
case 0xff:
P2=0xee;break;//后退
具体功能实现：（1）基本要求：实现小车的前进后退，左转右转（按照程序预设）。
（2）扩展部分：实现小车自动循迹功能，避障功能。
三、硬件系统设计
1、循迹检测部分
光敏电阻法寻迹板电路图
图中D61……发光二极管，R61是其限流电阻。R611是光敏电阻，阻值随光照强度变化而变化。LM339是电压比较器，74LS14：施密特触发器，对LM339输出的脉冲量进行整形。L61是输出电平指示灯。
2、寻迹小车底板---控制板
包括电机驱动电路、切换电路、最小单片系统、数码管显示、LED驱动电路、开关量输入电路、按键电路、扩展接口、核心板接口、电源电路。
单片机最小系统电路：
按键电路;
电机驱动电路
电源电路
四、软件系统设计
循迹小车实验报告
循迹小车实验报告循迹小车实验报告引言：循迹小车是一种基于光电传感器的智能机器人，能够根据环境中的光线变化来调整行进方向。
本实验旨在通过搭建一个循迹小车模型，探索其原理和应用。
一、实验材料和方法本次实验所需材料包括Arduino开发板、直流电机、光电传感器、电池组等。
首先，我们将Arduino开发板与直流电机、光电传感器等器件进行连接，确保电路正常。
然后，将循迹小车放置在一个光线变化较大的环境中，例如黑白相间的地面。
最后，通过编写程序，使循迹小车能够根据光电传感器的信号来判断行进方向，并实现自动循迹。
二、实验过程和结果在实验过程中，我们首先对光电传感器进行了校准，以确保其能够准确地感知光线的变化。
然后，我们编写了一段简单的程序，使循迹小车能够根据光电传感器的信号来判断行进方向。
当光线较亮时，循迹小车向左转；当光线较暗时，循迹小车向右转。
通过不断调试程序，我们成功实现了循迹小车的自动循迹功能。
在实验过程中，我们还发现了一些有趣的现象。
例如，当循迹小车行进到黑白相间的地面上时，光电传感器能够准确地感知到黑白色块的变化，并根据信号进行相应的调整。
这说明循迹小车的循迹原理基于光线的反射和吸收，具有一定的环境适应性。
三、实验结果分析通过本次实验，我们深入了解了循迹小车的原理和应用。
循迹小车通过光电传感器感知环境中的光线变化，从而判断行进方向，实现自动循迹。
这种智能机器人在工业生产、仓储物流等领域具有广泛的应用前景。
然而，循迹小车也存在一些局限性。
首先，其循迹能力受到环境光线的影响较大，当环境光线较弱或过强时，循迹小车的准确性会受到一定的影响。
其次，循迹小车只能在特定的地面上进行循迹，对于其他类型的地面可能无法正常运行。
因此，在实际应用中，需要根据具体情况进行合理选择和调整。
四、实验总结通过本次实验，我们对循迹小车的原理和应用有了更深入的了解。
循迹小车作为一种基于光电传感器的智能机器人，具有自动循迹的功能，可以在工业生产、仓储物流等领域发挥重要作用。
51单片机循迹小车开题报告
一、研究课题的目的和意义1） 研究目的：随着汽车工业的迅速发展，随着汽车工业的迅速发展，其与电子信息产业的融合速度也显著提高，其与电子信息产业的融合速度也显著提高，其与电子信息产业的融合速度也显著提高，汽车汽车开始向电子化、开始向电子化、多媒体化和智能化方向发展，多媒体化和智能化方向发展，多媒体化和智能化方向发展，使其不仅作为一种代步工具、使其不仅作为一种代步工具、使其不仅作为一种代步工具、同时同时能具有交通、能具有交通、娱乐、娱乐、娱乐、办公和通讯等多种功能。
办公和通讯等多种功能。
办公和通讯等多种功能。
关于汽车的研究也就越来越受人关关于汽车的研究也就越来越受人关注。
全国电子大赛和省内电子大赛几乎每次都有智能小车这方面的题目，全国电子大赛和省内电子大赛几乎每次都有智能小车这方面的题目，全国各全国各高校也都很重视该题目的研究。
高校也都很重视该题目的研究。
可见其研究意义很大。
可见其研究意义很大。
本设计就是在这样的背景下提出的，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，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，车，获得项目整体设计的能力，获得项目整体设计的能力，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。
并掌握多通道多样化传感器综合控制的方法。
并掌握多通道多样化传感器综合控制的方法。
设设计的智能电动小车应该能够具有自动寻迹、小灯显示等功能。
此项设计以AT89S52单片机为控制核心，逐步实现小车的循线行走功能。
国外文献Simple design o f a smart auto t racking vehicle based on MSC control Ning H uihui, Y u Hong ying ( Information and Communication Engineering College North University o f China Shanxi 030051, China) Abstract : A Simple Design of a smart auto t racking vehicle based o n MSC control is Introduced in this paper. The construct ion of the car, and methods of hardware and software desig n are included. T he car use A T89C51 as the heart of cent rol in this system. By using infrared sensors to detect the information of obstacles in front and the t race, the smart vehicle acquires the information information and and and sends sends sends them them them to to to the the the MSC. MSC. MSC. Then Then Then the the the MSC MSC MSC analyzes analyzes analyzes the the the signals signals signals and and and controls controls controls the the movements movements of of of the the the motors. motors. motors. Which Which Which make make make the the the smart smart smart vehicle vehicle vehicle move move move along along along the the the given given given black black black line line automaticly . The techno logy can be applied to unmanned aerial vehic les, unmanned factories, w arehouses, service robot s and other fields. Keywords: infrared sensor; MSC; auto tracking 2） 研究意义：1、加深课堂上的学习由于单片机教学例子有限，因此，单片机智能车能综合学生课堂上的知识来实践，使学习者更好的了解单片机的发展。
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2. 电机驱动模块
采用功率三极管作为功率放大器的输出控制直流电机。线性型驱动的电 路结构和原理简单，加速能力强，采用由达林顿管组成的 H 型桥式电路。用单 片机控制达林顿管使之工作在占空比可调的开关状态下，精确调整电动机转速。 这种电路由于工作在管子的饱和截止模式下，效率非常高，H 型桥式电路保证了 简单的实现转速和方向的控制，电子管的开关速度很快，稳定性也极强，是一种 广泛采用的 PWM 调速技术。现市面上有很多此种芯片，我选用了 L293D。
这种调速方式有调速特性优良、调整平滑、调速范围广、过载能力大，能承 受频繁的负载冲击，还可以实现频繁的无级快速启动、制动和反转等优点。因此 决定采用使用功率三极管作为功率放大器的输出控制直流电机。
3．循迹模块
方案一 采用光敏元件。该方案缺点：易受到外界光源的干扰，有时甚至 检测不到黑线，主要是因为可见光的反射效果跟地表的平坦程度、地表材料的反 射情况均对检测效果产生直接影响。克服此缺点的方法：采用超高亮度的发光二 极管能降低一定的干扰，但这又会增加检测系统的功耗。
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：
X 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
方案二 脉冲调制的反射式红外发射接收器。由于采用带有交流分量的调制 信号，则可大幅度减少外界的干扰；此外红外发射接收管的工作电流取决于平均 电流，如果采用占空比小的调制信号，在平均电流不变的情况下，瞬时电流很大 （50～100mA）（ST-188 允许的最大输入电流为 50mA），则大大提高了信噪比。 此种测试方案反应速度大约在 5us。
二、方案论证
1、控制器模块
方案一：选用 AVR 单片机 Atmega128L，Atmega128L 是高性能、低功耗的 AVR ® 8 位微处理器，64 引脚。采用先进的 RISC 结构，具有 133 条指令，大多数 可以在一个时钟周期内完成。它具有两个独立的预分频器和比较器功能的 8 位 定时器/计数器和两个具有预分频器、比较功能和捕捉功能的 16 位定时器/计数 器及具有独立预分频器的实时时钟计数器。片内带有模拟比较器。具有上电复位 以及可编程的掉电检测功能。
其片内资源丰富，具有： 8 个外部中断， 4 个定时计数器，53 个 I/O 口， 可解除 I/O 口资源不足的困难。其引脚大多数都有具有第二功能，功能强大。.
方案二：采用 AT89S52 单片机，AT89S52 单片机是一种低功耗、高性能 CMOS 8 位微控制器，具有 8K 在系统可编程存储器。使用 Atmel 公司高密度非易失性 存储器技术制造，与工业 80C51 产品指令和引脚完全兼容。片上 Flash 允许程 序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。AT89S52 有 5 个中断源，和 3 个定 时计数器。
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。所以立“智能循迹小车”一题 作为尝试。 此项设计是在以小为基础，采用 AT89C52 单片机作为控制核心， 实现能够自主识别黑色引导线并根据黑线走向实现快速稳定的寻线行驶。
方案三：采用 FPGA（现场可编辑门列阵）作为系统控制器。FPGA 可以实现 各种复杂的逻辑功能，规模大，集成度高，体积小，稳定性好，并且可利用 EDA 软件进行仿真和调试。FPGA 采用并行工作方式，提高了系统的处理速度，常用 于大规模实时性要求较高的系统。
方案比较：由三种方案可以看出，以 Atmega 128L 核心可以方便地实现对各 个部分的控制和外接，而 AT89S52 而需要外扩大量的 I/O 口才能满足需要，而 FPGA 的高速处理能力得不到充分发挥且价格较贵，所以我们选择方案一。