智能小車 - 副本

摘要2第一章 緒 論21.1智能小車的意義和作用 31.2智能小車的現(xiàn)狀 3第二章 方案設(shè)計與論證 42.1 主控系統(tǒng)42.2 電機驅(qū)動模塊42.3 循跡模塊62.4 避障模塊72.5 機械系統(tǒng)72.6電源模塊8第三章 硬件設(shè)計 83.1總體設(shè)計83.2驅(qū)動電路93.3信號檢測模塊103.4主控電路11第四章 軟件設(shè)計124.1主程序模塊124.2電機驅(qū)動程序124.3循跡模塊134.4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 智能循跡避障小車三明學(xué)院-物理與機電工程學(xué)院-電子信息工程一班 方龍華 摘要：利用紅外對管檢測黑線、超聲波模塊躲避障礙物與紅外人體感應(yīng)控制無人時車開，有人時車停，并以STC89C52單片機為控制芯片控制電動小汽車的速度及轉(zhuǎn)向，從而實現(xiàn)自動循跡避障的功能。其中小車驅(qū)動由L298N驅(qū)動電路完成。關(guān)鍵詞： L298N；超聲波測距模塊；紅外對管第一章 緒論1.1智能小車的意義和作用 自第一臺工業(yè)機器人誕生以來，機器人的發(fā)展已經(jīng)遍及機械、電子、冶金、交通、宇航、國防等領(lǐng)域。近年來機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。人們在不斷探討、改造、認(rèn)識自然的過程中，制造能替代人勞動的機器一直是人類的夢想。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)都有實質(zhì)成果。其基本可實現(xiàn)循跡、避障、檢測貼片、尋光入庫、避崖等基本功能，這幾節(jié)的電子設(shè)計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)計主要實現(xiàn)循跡避障這兩個功能。 第二章 方案設(shè)計2.1 主控系統(tǒng)在綜合考慮了傳感器、兩部電機的驅(qū)動等諸多因素后，決定采用STC89C52為主控芯片。2.2 電機驅(qū)動模塊原本打算采用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現(xiàn)循跡的功能。2.4 超聲波避障模塊采用超聲波測距模塊置于車前方，判斷與障礙物的距離并通過單片機控制小車前進(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 機械系統(tǒng)小車的機械系統(tǒng)要求穩(wěn)定、靈活、簡單，我這邊是將玩具小車改裝而來，具有省時省力、穩(wěn)定性強等功能。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電源給整個系統(tǒng)供電。第三章 硬件設(shè)計3.1總體設(shè)計智能小車采用前輪控制方向，后輪前進(jìn)或后退，將循跡光電對管分別裝在車體下的左右。當(dāng)車身下左邊的傳感器檢測到黑線時，主控芯片控制前輪電機左轉(zhuǎn)，車向左修正，當(dāng)車身下右邊傳感器檢測到黑線時，主控芯片控制右輪電機右轉(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)計框圖如圖3.1Stc89c52循跡紅外對管人體紅外感感應(yīng)感應(yīng)復(fù)位電路報警電路電機驅(qū)動超聲波避障模塊圖3.1 主板設(shè)計框圖3.2驅(qū)動電路電機驅(qū)動一般采用H橋式驅(qū)動電路，L298N內(nèi)部集成了H橋式驅(qū)動電路，從而可以采用L298N電路來驅(qū)動電機。通過單片機給予L298N電路PWM信號來控制小車的速度，起停。其引腳圖如3.2，驅(qū)動原理圖如圖3.3。圖3.2 L298N引腳圖圖3.3 驅(qū)動原理圖3.3信號檢測模塊小車循跡原理是小車在畫有黑線的白紙 “路面”上行駛，由于黑線和白紙對光線的反射系數(shù)不同，可根據(jù)接收到的反射光的強弱來判斷“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方法紅外探測法。紅外探測法，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。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，從而實現(xiàn)信號的檢測。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型光電對管。采用以下電路圖：第四章 程序設(shè)計4.1循跡避障模塊循跡避障框圖： 開始 利用超聲波測距 利用紅外對管檢測黑線當(dāng)距離小于給定值，讓小車后退，當(dāng)距離大于給定值，左邊對管測到黑線，則小車左轉(zhuǎn)，右對管測到黑線則右轉(zhuǎn)，當(dāng)有人的時候，紅外人體感應(yīng)輸出低電平，利用單片機控制小車停，并且放歌 結(jié)束#include <reg52.h> #define uchar unsigned char#define uint unsigned intint time;int succeed_flag;uchar timeL;uchar timeH;sbit Trig=P34;sbit Echo=P32;sbit KEY1 = P33;sbit P3_5=P35;sbit P3_6=P36;sbit P3_7=P37;sbit P2_6=P26;sbit P2_4=P24;sbit P2_3=P23;uchar code table=0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f, 0x6f;uchar code table1=0,1,2,3;void Outside_Init(void)EX0 = 1; /開外部中斷0IT0 = 1; /負(fù)邊沿觸發(fā)EX1 = 1; /開外部中斷1IT1 = 1; /負(fù)邊沿觸發(fā)EA = 1; /開總中斷uchar Count;sbit Speak =P25;unsigned char code SONG = 0x12,0x22,0x34,0x84,0x74,0x54,0x38,0x42,0x32,0x22,0x42,0x34,0x84,0x72,0x82,0x94,0xA8,0x08,/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 0x63,0xA1,0xA2,0x62,0x92,0x82,0x52,/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,/只為求一個結(jié)果 0x61,0x71,0x82,0x71,0x62,0xA3,0x73,0x62,0x53,/你留下的輪廓 指引我 0x42,0x63,0x83,0x83,0x91,0x91,/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 會值得 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0x12,0x12,0x22,0x32,0x31,0x22,0x21,0x22,/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 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0x31,0x31,0x81,0x81,0x81,0x61,0x91,0x81,0x61,0x31,0x56,/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() interrupt 1TH0 = 0xDC;TL0 = 0x00;Count+;void Delay_xMs(uint x) uint i,j; for(i=0; i<x; i+) for(j=0; j<3; j+); void Play_Song(uchar i)uchar Temp1,Temp2;uint Addr;Count = 0;Addr = i * 217;while(1)Temp1 = SONGAddr+; if (Temp1 = 0xFF) TR0 = 0; Delay_xMs(100); else if (Temp1 = 0x00) return; else Temp2 = SONGAddr+; TR0 = 1; while(1) Speak = Speak; Delay_xMs(Temp1); 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;bai=(temp)/100;shi=(temp)%100)/10; ge=(temp)%10; P2=table12;P0=tablege;delay(1);P2=table11;P0=tableshi;delay(1);P2=table10;P0=tablebai;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=0xad;if(temp>30&&P3_7=0&&P3_6=1)P1=0x6b;if(temp<30&&temp>1)P1=0x30; void Outside_Int1(void) interrupt 0using 1while(1)if(KEY1 != 1)P1=0x00;P2_6=0;Play_Song(0);void main() uint distance;Trig=0; EA=1; TMOD=0x10; 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) 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; 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，但由于時間較趕，還有一些功能未實現(xiàn)，如測速、紅外遙控。調(diào)試結(jié)果良好。結(jié)束語 整個系統(tǒng)的設(shè)計以單片機為核心，利用了多種傳感器，將軟件和硬件相結(jié)合。本系統(tǒng)能實現(xiàn)如下功能：（1） 自動沿預(yù)設(shè)軌道行駛小車在行駛過程中，能夠自動檢測預(yù)先設(shè)好的軌道，實現(xiàn)直道和弧形軌道的前進(jìn)。若有偏離，能夠自動糾正，返回到預(yù)設(shè)軌道上來。（2）當(dāng)小車探測到前進(jìn)前方的障礙物時，可以自動報警調(diào)整，躲避障礙物，從無障礙區(qū)通過。小車通過障礙區(qū)后，能夠自動循跡（3）自動檢測停車線并自動停車。從運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)計最大的誤區(qū)，沒有選取穩(wěn)定的電源。我相信如果實驗條件和時間的允許下我肯定能解決這一問題。 通過本次設(shè)計我掌握了很多以前不熟練的東西，認(rèn)識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)識到很多的不足。參考文獻(xiàn)1郭惠，吳迅.單片機C語言程序設(shè)計完全自學(xué)手冊M.電子工業(yè)出版社,2008.10：1-200.2王東鋒，王會良，董冠強. 單片機C語言應(yīng)用100例M. 電子工業(yè)出版社,2009.3：145-300.3韓毅，楊天. 基于HCS12單片機的智能尋跡模型車的設(shè)計與實現(xiàn)J.學(xué)術(shù)期刊，2008，29（18）：1535-1955.4 王曉明. 電動機的單片機控制J. 學(xué)術(shù)期刊，2002，13（15）：1322-1755.5Yamato I , et al 1 New conversion system for UPS using high fre2quency linkJ 1 IEEE PESC ,1988 :210-320.6Yamato I , et al 1 High frequency link DC/ AC converter for UPSwith a new voltage clamperJ 1IEEE PESC ,1990 :52-105.