智能遥控循迹小车设计报告.docx
《智能遥控循迹小车设计报告.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《智能遥控循迹小车设计报告.docx（12页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
智能遥控循迹小车设计报告
智能遥控循迹小车报告
课题名称：
智能遥控循迹小车
学院：
长沙民政电子信息工程学院
专业：
机电一体化
班级：
机电1034班
成员：
刘佳谭佳兴游敬德曾向东
指导老师：
黄有全
2011年12月29
摘要………………………………………………………………………3
项目分工…………………………………………………………………3
时间安排…………………………………………………………………3
课题目标…………………………………………………………………3
设计要求…………………………………………………………………4
模块设计…………………………………………………………………5
软硬件调试………………………………………………………………9
实训总结…………………………………………………………………9
附录……………………………………………………………………10
摘要：
本次设计是一种基于单片机控制的简易智能寻迹小车系统，其中包括智能小车软硬件的设计、焊接、调试。
智能小车以AT89C51为控制核心,利用红外探测法对路面黑色轨迹进行检测,从而路面检测信号反馈给单片机予以分析判断,驱动电机调整小车前进方向,从而使小车能够沿着黑色轨迹自动行驶,实现小车自动寻迹。
项目分工：
软件编写：
C51模块：
曾向东游敬德；FPGA模块：
曾向东游敬德
软硬件调试：
刘佳谭佳兴
设计报告：
谭佳兴刘佳
时间安排：
十六周：
材料购买及焊接
十七周：
软件编写
十八周：
软硬件调试和设计报告
十九周：
作品验收及答辩
课题目标：
1、掌握基于单片机及FPGA的软件的编写。
2、通过智能小车的的软硬件调试掌握各种工具的运用。
3、培养团队合作、沟通、创新能力。
设计要求
1、电路原理方框图
2、主要功能：
寻迹板送过来的5路检测信号送到FPGA板，FPGA将此5路信号送出至5个LED灯显示状态（检测至黑线灭，否则亮）；同时将此5路信号送到单片机。
FPGA发出一个启动信号给单片机，从而启动小车。
小车在接收到FPGA送过来的启动指令后，读取寻迹信号，根据寻迹信号确定小车的运行状态，将小车的运行状态送至FPGA，同时根据相应算法，驱动小车的左右电机前进。
并实现前进、左拐弯、右拐弯、后退等功能。
模块设计
1、寻光的原理
利用光敏电阻的特性，遇到光电阻减小。
通过比较器LM339进行电压比较，测到光则输出高电平，没测到光则输出低电平。
用三个光电阻来实现寻找光源，左，中，右三个，左边测到则向左转，中间测到直走，右边测到向右走。
2、模块方案比较与论证
根据设计要求，本系统主要由控制器模块、寻迹传感器模块、直流电机及其驱动模块。
1）车体设计
方案1：
购买玩具电动车。
购买的玩具电动车具有组装完整的车架车轮、电机及其驱动电路。
但是一般的说来，玩具电动车具有如下缺点：
首先，这种玩具电动车由于装配紧凑，使得各种所需传感器的安装十分不方便。
其次，这种电动车一般都是前轮转向后轮驱动，不能适应该题目的方格地图，不能方便迅速的实现原地保持坐标转90度甚至180度的弯角。
再次，玩具电动车的电机多为玩具直流电机，力矩小，空载转速快，负载性能差，不易调速。
因此我们放弃了此方案。
方案2：
通过网络购买买四轮专用车。
经过反复考虑论证，四轮车子行驶更平稳，所以我们选择了这种方案。
2、控制器模块
采用Atmel公司的AT89C51单片机作为主控制器。
它是一个低功耗，高性能的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如图3-1（与单片机构成最小系统）
图3.1主控原理图
3、寻迹方案的设计
这里的寻迹是指小车在白色地板上，寻着黑线行走。
方案一：
用光敏电阻组成光敏探测器。
光敏电阻的阻值可以跟随周围环境光线的变化而变化。
当光线照射到白线上面时，光线发射强烈，光线照射到黑线上面时，光线发射较弱。
因此光敏电阻在白线和黑线上方时，阻值会发生明显的变化。
将阻值的变化值经过比较器就可以输出高低电平。
但是这种方案受光照影响很大，不能够稳定的工作。
方案二：
用RPR220型光电对管，RPR220是一种一体化反射型光电探测器，其发射器是一个砷化镓红外发光二极管，而接受器是一个高灵敏度，硅平面光电三极管。
RPR220特点：
（1）、塑料透镜可以提高灵敏度
（2）、内置可见光过滤器能减小离散光的影响
（3）、体积小，结构紧凑
当发光二极管发出的光反射回来时，三极管导通输出低电平。
此光电对管调理电路简单，工作性能稳定。
综上所述，我们选择方案一，但是这种方案受光照影响很大，不能够稳定的工作，所以用黑色布隔开一些外部光源，减少影响。
原理图：
实物图：
4、电源模块
方案1：
用9V的电池电源给电机供电，然后使用7805稳压管来把高电压稳成5V分别给单片机和电机驱动芯片供电。
这种接法比较简单，但小车的车体重量过大会导致电机动力不足。
方案2：
采用双电源。
为了确保单片机控制部分和电机驱动的部分的电压不会互相影响，要把单片机的供电和驱动电路分开来，即：
用4节干电池6V为单片机系统和其他芯片供电。
电机的电源采用将220V交流电进行整流、滤波、稳压使输出值为12V的电源。
结合车体重量和实际考虑，我们采用方案二。
5、遥控模块
1）控制流程图：
2）器材选择
超再生接收模块采用LC振荡电路，内含放大整形，输出的数据信号为解码后的高电平信
号，使用极为方便，并且价格低廉，所以被广泛使用。
带四路解码输出（同时也可改为六路点动或互锁输出），使用方便；数据脚输出的电平是瞬时的而且和发射端是否发射相对应，有遥控信号时数据脚是高电平，即驱动电机工作。
遥控信号消失时数据脚立即恢复为低电平，驱动电机停止。
各脚位名称以及功能说明：
1VT输出状态指示
2D3数据输出（前进）
3D2数据输出（后退）
4D1数据输出（右转）
5D0数据输出（左转）
65V电源正极
7GND电源负极
8ANT接天线端
6、小车各模块分布
小车的总体布局应以尽量减少互相干扰为原则，兼顾美观整齐。
基于这两点，通过调试，在小车底板下面只安放了两个减速电机，防止电机磁对电气信号的干扰。
车头部分放置传感器模块，这样和别的电流通路基本隔离，有利于信号的稳定。
单片机置于车的中央且用铜柱将其支起来，于电机、电源等干扰源远离，很好地保证单片机的稳定可靠地运行。
总体布局图如下图所示。
软硬件调试：
此次调试主要是在实训室进行的，通过实训室提供的各类工具进行检测、试验。
硬件调试的内容主要有循迹电路板的检测、小车电机、开发板。
软件调试则通过硬件部分实现。
调试中遇到的问题及解决方案：
1、循迹板焊接处接口脱落：
重新进行焊接
2、芯片引脚配置错误：
正确配置引脚
3、小车行驶方向错误，无法正确循迹：
检查程序并改正
实训总结：
这次的实训已不是大学里面的第一次实训,但绝对是我态度最认真,最看重的一次实训,当然也是付出最多的一次实训,至于收获那是可想而知的,实训一般是一组为单位,小组成员分工合作的形式完成的.我的主要任务是完成报告的撰写,附加任务为在整个实训过程中配合其他成员完成实训,表面上看起来,我的任务是最简单最轻松的,其实不然,因为我需要参与整个过程,并熟悉每个流程的作用,要达到的目的和效果,这次的实训覆盖面很广.它牵涉到很多的专业知识,如何设计车体,如何编写程序,如何让它达到预期效果,每一步都要花费很多时间去专研,去调试.虽然最后的结果不是让我们很满意,但在看到小车跑起来的那一刻,每位小组成员内心都有洋溢着喜悦,这是一种前所未有的体验,结果对我们已不是很重要,重要的是我们在整个实训过程中的所感所悟,它让我们认识到学科之间的紧密联系，培养了我们的相互合作协调的团队意识,拓展了我们思维空间想象能力,还有调试中出现的种种问题让我们学会独立思考,加强了我们解决问题的能力,在解决问题的同时，同时还巩固了对专业知识的认知及加强了我们的求知欲,所以这次实训目的不仅仅只是打一个好的分数为求不挂科,它对我们实现了一次专业知识综合运用能力的大考察,也是一次将理论结合于实践的一次大演练,这样我们的学习不再局限于课本上的理论知识,实践才会让我们收获更多.
附录
单片机程序：
#include
#defineuintunsignedint
voiddelay（）
{uintm,n;
for（m=1;m<100;m++）
for（n=1;n<121;n++）;
}
voiddelay1（uinta）
{uinti,j;
for（i=a;i>0;i--）
for（j=121;j>0;j--）;
}
voidmain（）
{
/*if（P1==0xe4）//黑底白色轨迹赛道程序
{
P1=0xff;P2=0xff;
while
（1）
{//P1=0xff;
switch（P1）
{case0xe4:
//前进，两灯灯
P2=0x55;break;
case0xe8:
//左转，右灯亮
P2=0x95;break;
case0xf0:
//左转，右灯亮
P2=0x95;break;
case0xe2:
//右转，左灯亮
P2=0x59;break;
case0xe1:
//右转，左灯亮
P2=0x59;break;
case0xff:
//全速前进
P2=0x55;break;
case0xe0:
//后退，两灯不亮
P2=0xee;break;
}
}
delay（）;
}*/
//if（P1==0xfb）//白底黑色轨迹赛道程序
{
P1=0xff;P2=0xff;
while
（1）
{
switch（P1）
{case0xfb:
P2=0x55;break;//前进，两灯灯
case0xf9:
P2=0x55;break;//前进，两灯灯
case0xf3:
P2=0x55;break;//前进，两灯灯
case0xf7:
P2=0x95;break;//左转，右灯亮
case0xef:
P2=0x95;break;//左转，右灯亮
case0xfd:
P2=0x59;break;//右转，左灯亮
case0xfe:
P2=0x59;break;//右转，左灯亮
case0xff:
{P2=0xee;delay1（60）;};break;//后退，两灯不亮
case0xe0:
P2=0x55;break;//全速前进
delay1（60）;
}
}
}
}
【本文档内容可以自由复制内容或自由编辑修改内容期待你的好评和关注，我们将会做得更好】
感谢您的支持与配合，我们会努力把内容做得更好！
升级会员 