基于單片機的智能循跡小車11答辯.ppt

基于單片機的循跡小車系統(tǒng)設計 指導老師：蔡曉燕 答辯人：朱金濤 日期： 2016.5.7 主要內(nèi)容： 選題背景 1 智能循跡小車的方案設計 2 循跡小車的硬件設計 3 循跡小車的軟件設計 4 系統(tǒng)的總體調(diào)試 5 選題背景 : 智能小車 國外的研究狀況 智能小車 國內(nèi)的研究狀況 我國的智能車輛研究開始于上世紀 80年代末。當時國家的 863計劃自動化領域在智能機器人主題上確定立項，進行 遙控駕駛的智能移動平臺的研制；幾乎同時國家部委也開 始在規(guī)劃“八五”預研項目中的地面智能機器人技術進行 研究，并確定研制成功了我國第一輛樣車 ATB1(Autonmous Test Bed-1)。 世界上誕生第一臺循跡小車誕生于 1959年，至今已有 50多年的 歷史，機器人技術也取得了飛速的發(fā)展和進步，現(xiàn)已發(fā)展成一門 包含：機械、電子、計算機、自動控制、信號處理，傳感器等多 學科為一體的性尖端技術。循跡小車共歷了三代技術創(chuàng)新變革： 國外的智能車輛研究歷史比較長，開始于上個世 紀的 50年代， 1954年美國的 Barrett Electronic公司 研究出了世界上的第一臺自主引導車系統(tǒng)，該系統(tǒng)是 一個可以運行在固定路線上的拖車式的運貨平臺，但 是它卻具有了智能車輛所具有的最基本的特征。 循跡小車特點 : 1 智能循跡小車是指裝備如電磁，光學或其他自動導 引裝置，通過電腦程序來控制，沿設定的引導路徑 行駛，也可把電磁軌道黏貼在地板上來確定其行進 路線，無需駕駛員操作，將貨物自動從起始點運送 到目的地。 2 循跡小車的另一個特點是高度自動化，可以根據(jù)倉儲貨位要求、生產(chǎn)工藝流程等改變而靈活改變行駛路徑，而且改變運行路徑的費用與傳統(tǒng)的輸 送帶和傳送線相比非常低廉。 3 此外，循跡小車小車依靠蓄電池提供動力，具有清潔生產(chǎn)、運行過程中無噪音、無污染的特點，可用在工作環(huán)境清潔的地方。 循跡小車總體設計 : 循跡小車控制系統(tǒng)結(jié)構框圖 本系統(tǒng)采用簡單明了的設計方 案。通過高發(fā)射功率紅外光電二極 管和高靈敏度光電晶體管組成的傳 感器循跡模塊判斷黑線路經(jīng)，然后 由 STC89C52單片機 通過 I/O口控 制 L298N驅(qū)動模塊改變兩個直流電 機的工作狀態(tài)，最后實現(xiàn)小車循跡。 循跡小車硬件設計 : 本設計中核心控制部件采用宏晶公司 生產(chǎn)的 STC89C52型號的單片機，左 圖為該單片機的最小系統(tǒng)原理圖。 晶振電路 : 1 在 STC89S52單片機上內(nèi)部有一個用于構成振蕩器的高增益反相放大器，引腳 XTAL1和 XTAL2分別是此放大器的輸入端和輸出端。 2 在 XTAL1和 XTAL2引腳上外接定時元件，內(nèi)部振蕩器就產(chǎn)生自激振蕩。 3 本設計選用 12MHZ無源晶振、 2個 22pF電容，使得一個機器周期是 1 s。晶振的作用是為系統(tǒng)提供基本的時鐘信號，兩個電容則是起到并聯(lián)諧振的作用。 晶振電路圖 復位電路 : 1 89系列單片機的復位信號是從 RST引腳輸入到芯片內(nèi) 的施密特觸發(fā)器中的。當系統(tǒng)處于正常工作狀態(tài)時， 且振蕩器穩(wěn)定后，如果 RST引腳上有一個高電平并維 持 2個機器周期 (24個振蕩周期 )以上，則 CPU就可以 響應并將系統(tǒng)復位。 2 當系統(tǒng) 上電后，由于電容充電，使 RST持續(xù)一段高電平時間。當單片機已在運行之中時，按下復位鍵也能使 RST持續(xù)一段時間的高電平，從而實現(xiàn)上 電且開關復位的操作 。 復位電路圖 循跡傳感器 : 1 TC端是傳感器工作控制端，為高電平時，發(fā)光二極管不工作，傳感器休眠，為低電平時，傳感器啟動。 2 Signal端為檢測信號輸出，當遇到黑線，黑線吸收大量的紅外線，反射的紅外線很弱，光敏三極管不導通， Signal輸出高電平；當遇到白線，與黑線相反， 反射的紅外線很強，使光敏三極管導通， Signal輸出 低電平。 循跡傳感器電路圖 驅(qū)動電路 : 1 L298N是一個內(nèi)部有兩個 H橋的驅(qū)動芯片， 這樣電機的運轉(zhuǎn)只需要用三個信號控制：兩個 方向信號和一個使能信號。 2 如果 OUT1信號為“ 0” ， OUT2 信號為“ 1” ，并且使能信號是 “ 1” ，那么三極管 Q1和 Q4導通， 電流從左至右流經(jīng)電機；如果 OUT1信號變?yōu)椋骸?1” ，而 OUT2信號變?yōu)椤?0” ，那么 Q2和 Q3將導通，電流則反向流過電機。 L298N驅(qū)動芯片和直流電機接線圖 循跡小車軟件設計及調(diào)試 : 軟件設計流程圖 X=P0 switch(X) case 0 x00:P1=0 x0f； break； case 0 x01:P1=0 x0d； break； case 0 x02:； break； case 0 x03:P1=0 x0d； break； case 0 x04:P1=0 x07； break； case 0 x05:P1=0 x05； break； case 0 x06:P1=0 x07； break； case 0 x07:； break； default: break; 循跡核心程序： 循跡小車軟件設計及調(diào)試 : 1 本設計采用 C語言來編譯程序。 軟件開發(fā)平臺采用 Keil軟件。該平臺可用于編輯 C或匯編源文件。它提供了豐富的庫函數(shù)和功能強大的集成開發(fā)調(diào)試工具，是目前使用最 廣泛的 C51集成開發(fā)環(huán)境 2 Keil C51單片機軟件開發(fā)系統(tǒng)可用于編輯 C或匯編 源文件。然后分別由 C51編譯器編譯生成目標文 件（ .OBJ）。目標文件與庫文件一起經(jīng) LIB51連 接定位生成絕對目標文件（ .ABS）。 ABS文件由 OH51轉(zhuǎn)換成標準的 Hex文件 。 3 在軟件調(diào)試中， 可以用 Keil對程序 進行軟件編譯與調(diào)試 ,由于采用的為 STC89C52型號的單片機，可直接用相應的下載器來燒錄程序。 Thank You For Your Attention! 13