基于c51单片机 电动循迹小车设计.ppt

2013年3月23日,2013,电子设计与实践,Email：wenbogeng,2013年3月23日,第12讲电动智能循迹小车设计,一、课题的背景与意义二、设计思路及硬件设计三、循迹C程序设计四、课后思考与实训,2013年3月23日,在那些人类很难适应、或无法进入的工作环境中，我们可以看到它们的身影。,众所周知的登月小车、无人驾驶车。,一、课题的背景与意义,智能车以及在智能车辆基础上开发出来的产品已成为航天、医疗、工业控制、物流等各个领域的关键设备。,1.智能小车的应用领域,2013年3月23日,世界上许多国家都在积极进行智能车的研究和开发设计。,2013年3月23日,2.电子设计竞赛与机器人大赛全国大学生电子设计竞赛多次涉及小车或电机控制的题目。以本科组为例：2001年自动往返电动小汽车；2003年简易智能电动汽车入库；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年智能小车。,2012年河南省第一届大学生机器人大赛,5,2012中国机器人大赛暨RoboCup公开赛,2013年3月23日,电机,传感,通信,6,MCU,2011年全国电子设计竞赛题目智能小车,2013年3月23日,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，无论从智能小车的应用的角度，还是实践能力、创新能力培养的角度考虑，以智能小车作为电子设计与实践的训练题目，意义重大。,电动智能循迹小车设计能达到较好训练的目的。,7,2013年3月23日,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）。到达终点后发出声光报警,设计任务循迹小车题目要求,8,2013年3月23日,2013年3月23日,二、设计思路及硬件设计,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人机对话扩展键盘、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,10,2013年3月23日,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，高屋建瓴，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模块化设计方法,充分借鉴前人的研究成果。,11,以功能模块为基础,2013年3月23日,安装结构示意图,整个系统包括单片机控制模块、路面检测模块、电机驱动模块、数码管显示模块、键盘、和小车车体组成。,2013年3月23日,3.路面检测原理与检测电路设计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,结构原理图,单片机控制,13,2013年3月23日,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,14,检测电路设计,2013年3月23日,4.电机驱动电路设计,典型的直流电机驱动电路H桥,正转,反转,2013年3月23日,4.电机驱动电路设计,电机驱动芯片L298,16,2013年3月23日,L298典型应用电路,单片机控制,17,2013年3月23日,输出控制,输入检测,18,2013年3月23日,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,2013年3月23日,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,voidmain()主要完成系统的初始化；,模块化的程序设计方法,Speaker_LED()完成提示任务；,Display_Function()完成显示工作；,voidScan_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；,2013年3月23日,传感信号输入端：sbitleft_sensor=P20;sbitmiddle_sensor=P21;sbitright_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,左侧电机控制端：sbitIN1=P10;sbitIN2=P11;sbitENA=P12;,右侧电机控制：sbitIN3=P13;sbitIN4=P14;sbitENB=P15;,（2）MCU对传感信号的识别方式确定,直接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。,2013年3月23日,voidScan_Function()interrupt1using1TH0=(65536-50000)/256;TL0=(65536-50000)%256;if(+t_count=2)t_count=0;P2=0 xFF;run_status=P20 xFF;switch(run_status)case2:ENA=1;IN1=1;IN2=0;ENB=1;IN3=1;IN4=0;break;case3:break;case6: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,2013年3月23日,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，为什么？有何改进的措施？如何控制小车的速度？要做一个完整的小车还缺什么？2.实训内容：（1）利用ProteusISIS画出仿真原