第十一讲 电动智能循迹小车设计4

2011年春,第十一讲 循迹小车的设计,一、课题的背景与意义二、循迹小车设计思路三、循迹C程序设计四、课后思考与实训,物理与电子工程系 徐坤,2011年春,一、课题的背景与意义,1、市场需求未来几年，国内汽车、电动汽车市场前景良好，与之相关的人才需求量巨大。涉及到：汽车生产、销售售后服务汽车电子,2011年春,据统计，从1989年至2000年，平均每辆车上电子装置在整个汽车制造成本中所占的比例由16增至23以上。近年来，一些豪华轿车上，使用单片微型计算机的数量已经达到48个，电子产品占到整车成本的50以上。目前，电子技术的应用几乎已经深入到汽车所有的系统。Anti-lock Brake System, ABS车载音响娱乐等。,2011年春,2、电子设计竞赛全国大学生电子设计竞赛多次涉及智能小车控制的题目。 以本科组为例：2001年，自动往返电动小汽车 ；2003年，电动汽车入库；2005年，悬挂运动控制系统；2007年，电动车跷跷板；,2009年，声音导引系统 。,2011年春,电机,传感,通信,MCU,2011年春,智能小车控制的题目涉及到：传感（光、声）、通信、机械、MCU控制等。实现了机电一体化设计；体现了多学科交叉应用。,因此，无论从学生就业的前景考虑，还是实践动手能力、创新能力培养的角度考虑，设立智能小车控制类的题目，意义重大。,电动智能循迹小车设计能达到较好训练的目的,2011年春,设计并制作一个能自动循迹小汽车。演示场地1米见方，表面贴有白纸，在其上有黑色胶带制成的轨迹（宽6厘米，均匀）。能够自行沿着曲线行走（A点循迹到C点），而无需人工干预 （遥控）。,循迹小车题目要求,2011年春,二、循迹小车设计思路,1、题目分析感知路面信息颜色黑与白运动电机MCU是大脑AT89S51留足扩展键盘、显示和声响,路面检测模块,电机驱动模块,单片机控制模块,键盘模块,显示模块,声响模块,2011年春,2、设计方法与系统框图,路面检测,电机驱动,单片机控制,键盘模块,显示模块,小车循迹系统,路面检测,电机驱动,单片机控制,键盘模块,显示模块,.,自顶而下,抓住主要矛盾，不在具体细节上纠缠。尽量运用概念描述、分析设计对象，不过早地考虑具体的电路、元器件和工艺。,声响模块,声响模块,以功能模块为基础自顶而下的设计方法,充分借鉴前辈的研究成果。,2011年春,3、路面检测原理黑色和白色路面对光的反射程度不同白色反射程度强，而黑色反射程度弱。,反射式红外光电传感器ST168,引脚图,组成原理图,单片机控制,2011年春,反射接收良好,高,低,高,高,光电晶体管导通,输出高电平,反射接收不良,光电晶体管截止,输出低电平,2011年春,4、电机驱动,电机驱动芯片L298,2011年春,L298典型应用电路,单片机控制,2011年春,输出控制,输入控制,2011年春,分析细节、完善自顶而下的设计方法,以功能模块为基础,ST168检测电路,L298控制电路,AT89S51单片机,自上而下,电路图,2011年春,三、循迹C程序设计,1、程序流程,左转,监测处理,系统初始化,启动,是否检测到黑线？,右转,前进,是,否,循迹是否结束？,声光报警,是,否,void main( ) 主要完成系统的初始化；,结构化程序的设计方案,Speaker_LED( ) 完成提示任务；,Display_Function( ) 完成显示工作；,void Scan_Function( ) 完成检测信号的识别、处理及对小车运动状态的做出指示；,2011年春,传感信号输入端：sbit left_sensor=P20;sbit middle_sensor=P21;sbit right_sensor=P22;,左转,监测处理,系统初始化,启动,是否检测到黑线？,右转,前进,是,否,循迹是否结束？,声光报警,是,否,2、系统初始化,（1）I/O分配与定义,左侧电子控制端：sbit IN1=P10;sbit IN2=P11;sbit ENA=P12;,右侧电子控制：sbit IN3=P13;sbit IN4=P14;sbit ENB=P15;,（2）MCU对传感信号的识别方式确定,编程扫描方式定时扫描方式中断扫描方式,原则：既要保证MCU能及时响应外围信号的输入操作，又不要过多占用CPU 的工作时间。,2011年春,void Scan_Function( ) interrupt 1 using 1 TH0=(65536-50000)/256; TL0=(65536-50000)%256; if(+t_count=2) t_count=0; P2=0xFF; run_status=P20xFF; switch(run_status) case 2: ENA=1;IN1=1;IN2=0; ENB=1;IN3=1;IN4=0; break;case 3: break;case 6: break;default: ,左转,监测处理,系统初始化,启动,是否检测到黑线？,右转,前进,是,否,循迹是否结束？,声光报警,是,否,3、监测与处理,2011年春,四、课后思考与实训,1 、思考按照此方法设计的循迹小车的运行状态是什么样子的，为什