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1、智能循跡小車項目設(shè)計報告組別：第四組成員：劉彪匡善華陳葉芳唐慧峰班級：智能電子092系別：電氣工程系指導(dǎo)老師：劉彤時間：2011年4月22日2概要本尋跡小車是以萬能板為車架，AT89S51單片機為控制核心，將各傳感器的信號傳至單片機分析處理，從而控制L298N電機驅(qū)動，控制小車，速度由單片機提供的PWM波控制。利用紅外傳感器檢測黑線，紅外對管來實現(xiàn)循跡功能。接近式開關(guān)傳感器檢測薄鐵片，集成紅外線傳感器即光電開關(guān)進行避障。整個系統(tǒng)的電路結(jié)構(gòu)簡單，可靠性能高。根據(jù)小車各部分功能，模塊化硬件電路，并調(diào)試電路。將調(diào)試成功的各個模塊逐個地“融合”成整體，再進行軟
2、件編程調(diào)試，直到完成。關(guān)鍵詞：AT89S51直流電機紅外對管傳感器尋跡小車L298N電機驅(qū)動2一、循跡小車的系統(tǒng)的要求和總體方案設(shè)計1.1設(shè)計要求1.1.1基本要求利用單片機實驗板，并制作一定的外圍電路，編寫程序設(shè)計制作一個智能循跡壁障的小車，具體要求如下：（1）具有啟動、停止功能；（2）能夠完成前進、后退、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)單獨動作和復(fù)合動作；（3）能按照規(guī)定路線循跡行駛；1.1.2發(fā)揮要求利用超聲波或紅外等方式實現(xiàn)避障功能1.2智能循跡小車的工作原理我們知道小車的循跡原理是根據(jù)實現(xiàn)電位的高低來實現(xiàn)對前進方向的控制的。在這里我們設(shè)定了白色和黑色的通道界面來行
3、駛，而根據(jù)我們所學(xué)的知識通常采取的方法是紅外探測法。紅外探測法，即利用紅外線在不同顏色的物體表面具有不同的反射性質(zhì)的特點，在小車行駛過程中不斷地向地面發(fā)射紅外光，當(dāng)紅外光遇到白色紙質(zhì)地板時發(fā)生漫反射，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，小車上的接收管接收不到紅外光。單片機就是否收到反射回來的紅外光為依據(jù)來確定黑線的位置和小車的行走路線。通過查資料我們知道紅外探測器探測距離有限，一般最大不應(yīng)超過3cm。1.2.1恒壓恒流橋式驅(qū)動芯片L298N驅(qū)動電機原理L298N驅(qū)動芯片是由SGS公司的產(chǎn)品，比較常見的15腳Multiwatt封裝
4、，內(nèi)部有4通道邏輯驅(qū)動電路。它的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖1。從內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖可知，用三極管組成H型平衡橋，驅(qū)動功率大，驅(qū)動能力強。同時H型PWM電路工作在晶體管的飽和狀態(tài)與截止?fàn)顟B(tài)，具有非常高的效率。?上圖看出該驅(qū)動芯片有兩路H型PWM電路，用PWM控制直流電機調(diào)速的基本原理，現(xiàn)在來看電路的具體實現(xiàn)。In1為高電平，In2為低電平，EnA為高電平時，U1、U4輸出為高電平，U2、U3輸出為低電平。在OUT1、OUT2接上電機后，T1、T4管導(dǎo)通，T2、T3管截止，電機向一個方向轉(zhuǎn)。In1為低電平，In2為高電平，EnA仍舊為高電平，T1、T4管截止，T2、T3管導(dǎo)通，
5、電機向相反方向轉(zhuǎn)。In1、In2同時為高電平或低電平，T1與T3同時導(dǎo)通或截止，T2與T4也是同時導(dǎo)通與截止，但與前者相反，也就是OUT1與OUT2電壓相同。電機會快速停轉(zhuǎn)。如果EnA端為低電平，整個H型PWM電路關(guān)閉。電機當(dāng)然也就不會轉(zhuǎn)。1.3模塊方案比較與論證根據(jù)設(shè)計要求，本系統(tǒng)主要由主控模塊、電源模塊、尋跡傳感器模塊、直流電機及其驅(qū)動模塊、電壓比較模塊等模塊構(gòu)成。為較好的實現(xiàn)各模塊的功能，我們分別設(shè)計了幾種方案并分別進行了論證。1.3.1小車車體選擇由于項目設(shè)計資金和資源的有限性。我們?yōu)榱斯?jié)約成本，決定應(yīng)用原有的帶四個電機的小車。1.3.2主控制
6、器模塊方案一：采用凌陽公司的16位單片機，它是16位控制器，具有體積小、驅(qū)動能力高、集成度高、易擴展、可靠性高、功耗低、結(jié)構(gòu)簡單、中斷處理能力強等特點。處理速度高，尤其適用于語音處理和識別等領(lǐng)域。但是當(dāng)凌陽單片機應(yīng)用語音處理和辨識時，由于其占用的CPU資源較多而使得凌陽單片機同時處理其它任務(wù)的速度和能力降低。本系統(tǒng)主要是進行尋跡運行的檢測以及電機的控制。如果單純的使用凌陽單片機，在語音播報的同時小車的控制容易出現(xiàn)不穩(wěn)定的情況。從系統(tǒng)的穩(wěn)定性和編程的簡潔性考慮，我們放棄了單純使用凌陽單片機而考慮其它的方案。方案二：采用Atmel公司的AT89S51單片機
7、作為主控制器。AT89S51是一個低功耗，高性能CMOS8位單片機，片內(nèi)含4kBytesISP(In-systemprogrammable)的可反復(fù)擦寫1000次的Flash只讀程序存儲器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)制造，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)及80C51引腳結(jié)構(gòu)，芯片內(nèi)集成了通用8位中央處理器和ISPFlash存儲單元，功能強大的微型計算機的AT89S51可為許多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高性價比的解決方案。AT89S51具有如下特點：40個引腳，4kBytesFlash片內(nèi)程序存儲器，128bytes的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器（R
8、AM），32個外部雙向輸入/輸出（I/O）口，5個中斷優(yōu)先級2層中斷嵌套中斷，2個16位可編程
