智能遥控循迹小车设计报告(20210313200353)

1、智能遥控循迹小车报告课题名称:学院：专业：班级：成员：.指导老师:智能遥控循迹小车长沙民政电子信息工程学院机电一体化机电1034班刘佳谭佳兴游敬德曾向东黄有全2011 年 12 月 29目录摘要 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10-4-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

2、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、电路原理方框图显示寻迹状态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

3、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

4、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

5、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）it 厂r厂r厂r厂r厂r厂riI 1，I、，I、，I、，I、，I、，I、，I、J4J5P0.123456781 23456784 HeaderP0.85P0.6P0.7P1.4 HeaderP1.85P1.6P1.7J6P2.0P2.1P2.2P2.3P2.J7U6XT AL118XT AL1XT

6、AL2+5V rsRST EA/VPP PSEN ALEP3.031293010P3.1P3.0/RxDP3.1/TxDP3.2/INT0P3.3/INT1P3.4/T0 P3.5/T1 P3.6/WRP3.7/RD11VVCCP0.0/AD0393P0.1/AD13P0.2/AD23g0.3/AD33P0.4/AD430.5/AD53P0.6/AD63$0.7/AD7P1.0/T2P1.1/T2EXP1.2P1.312345678P3.12345678+5VC2丄4 HeaderP2.85P2.74 HeaderP3.5P3.6 P37+540 PUTP0 1P0.2P1.0P0.4P0.5

7、pn aP0.7+5VP1.1P1.2P1.3P1 4P1 5P1.6P1 7P2.01 P2.1P2.2P2.33 P2.44 P2.5 r P2 61kP3.3P3.4P3.5P3.6P3.7121314151617VSSSTC89C52RC20P1.4P1.5P1.6P1.7P2.0/A812 P2.1/A93 P2.2/A104 P2.3/A11匚 P2.4/A125c P2.5/A1365 P2.6/A146 P2.7/A15P2.722222222C121uFC1333F9 8 7 6 C5RP3.11 C1 +C1C2+C2-1011 U7T1IN10=3J2 49GND2 T2

8、IN1R1OUTR2OUT10uFRSTSW4 SW-PBR5910KVDDVCCT1OUTC14+5F V6T2OUTR1INR2INVEETlout1uFC1l5n Tlout2丄6丄占/0l 1 IJ8Y1XT AL230pC11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

9、响很大，不能 够稳定的工作。方案二：用RPR22(型光电对管，RPR22(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。RPR22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：4、电源模块光雅电鹉模拟壯输出申a . ati ZJ实物图:-9-方案1：用9V的

10、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：信号检测|做件控制I一驱励左，右 一y电机逹制小车 运动方向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

11、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：1 VT 输出状态指示2 D3 数据输出（前进）3 D2 数据输出（后退）4 D1 数据输出（右转）5 D0 数据输出（左转）6 5V 电源正极7 GND电源负极8 ANT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

12、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。遥住模块（宙干村機显示.应于 屯池蛊F直i）循迹模块控制模块软硬件调试：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

13、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

14、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

15、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 #define uint unsigned intvoid delay()uint m,n;for (m=1;m100;m+)for(n=1;n0;i-)for (j=121;j0;j-);- 12 -void main()/* if(P1=0xe4)P1=0xff;P2=0xff; while(1) /P1=0xff; switch(P1) case 0xe4: P2=0x55; break; case0xe8: P2=0x95; break; case0xf0: P2=0x95;break; case0xe2: P2=0x59;break; case0xe1: P2=0x59;break; case0xff: P2=0x55;break; case0xe0: P2=0xee;break; delay(); */if(P1=0xfb)/黑底白色轨迹赛道程序/前进，两灯灯/左转，右灯亮/左转，右灯亮/右转，左灯亮/右转，左灯亮/全速前进/后退，两灯不亮/白底黑色轨迹赛道程序P1=0xff;P2=0xff;while (1)switch (P1) case 0xfb:P2=0x55;break; case0xf9:P2=0x55;break; case0x