循迹小车的设计与制作毕业设计论文

1、中原工学院广播影视学院毕业设计毕业设计（论文）题 目寻迹小车的设计与制作学生姓名院 系信息工程系* *.号亠 *指导教师*509广电王东岳完成时间*寻迹小车的设计与制作摘要寻迹智能小车生动有趣具有结构简单、原理清晰、趣味性强等特点 还牵涉到机械结构、电子基础、传感器原理、自动控制甚至单片机编程 等诸多学科知识，通过动手实践能大大提高解决实际问题的能力，制作 完成后的产品，能沿预定的轨道自动前进，生动、有趣，深受初学者喜 爱。而且智能小车还是一个很好的硬件平台，只要增加一些控制电路就 能完成循迹小车、救火机器人、足球机器人、避障机器人、遥控汽车等 课题。 矚慫润厲钐瘗睞枥庑赖。关键字：寻迹/智能

2、/小车目录1寻迹小车的介绍1.1 寻迹小车的功能简介 12寻迹小车的工作原理2.1 寻迹小车元件 22.2 寻迹小车原理图 32.3 LM393 方框图 32.4 寻迹小车工作原理 43焊接与调试3.1焊接过程简介 53.2 调试与组装 53.3 整车调试 64特色与创新点讨论 6参考文献 7中原工学院广播影视学院毕业设计1寻迹小车的介绍1.1寻迹小车的功能简介在白色的场地上有一条16毫米宽的黑色跑道，我们的循迹小车能沿着黑色跑 道自动行驶，不管是跑道如何弯曲小车都能自动行驶真是太神奇了！大家知道当光 源射到白色物体和黑色物体上时的反光率是不同的，我们这里用白色的LED作为光源，光线通过地面反

3、射到光敏电阻上通过检测光敏电阻阻值变化能判断小车是否行 驶在白色区域上，如果检测到是黑色跑道，说明小车跑偏，这一侧的电机就会减速 甚至停转这一侧的绿色的LED熄灭，驱动小车向相反方向行驶，这样小车就能始终 沿着跑道行驶了。聞創沟燴鐺險爱氇谴净。309广电王东岳2寻迹小车的工作原理2.1寻迹小车元件电子元器件淸单机械零部件淸单标号规恪1名称1r规搐鮭1C1电压比较器LL13931-1减逮电机JD3 舁 002好8W12 J车轮轮片1L 2C1电解电容100uF13车轮轮片2/2C2100uF14车轮轮片3I 2可関电闕10K15硅胶轮胎|252 52R210K 116车轮娓丝M3X104R33

4、3K17车轮蝮母：M34R43 3K18轮M丝M2 272R5511F9-万向轮找丝口 5X30f 1R651110方向轮螺母M51R7色环电冏IK111万问轮M51R8IK11R9101具匕工幵涓甲R10101序号规格数崑R11 5111电胳板D2-11R125112连按导钱臥色1R13光皺电阳CDS513黒色1ji胶底电迪盒AAX21R14CDS514f 5说明书1DJ43 0LED1A4D2发光二极管LED1D445.0LED11D5发丸二极萱LED21Q1三极管85501Q2855012.2寻迹小车原理图传感器电压比较器电机驱动部分电源部分2.3 LM393方框图中原工学院广播影视学院

5、毕业设计2.4寻迹小车工作原理首先我们来熟悉一下整机的工作原理图，电路由线路检测电路、电压比较电路、 驱动电路和执行电路组成 丄M393是双路电压比较器集成电路，由两个独立的精密电 压比较器构成。它的作用是比较两个输入电压，根据两路输入电压的高低改变输出 电压的高低。输出有两种状态：接近开路或者下拉接近低电平，LM393采用集电极开路输出，所以必须加上拉电阻才能输出高电平。LM393随时比较着两路光敏电阻的大小，来实现控制的。高亮度发光二极管发出的光线照射在跑道上，当照于白上 时反射的光线较强，这时光敏电阻可以接收到较强的反射光，表现的电阻值较低， 而当照射于黑色纸，反射光较弱，表现的电阻值较

6、高，巡线小车就是根据这一原理 作为轨道识别而工作的。工作前将小车中心导向轮放于轨道中心，两侧探测器位于 两侧白处，当小车偏离跑道时，必有一侧探测器照到黑色跑道上， 以LED1为例，此 时R3阻值变大，这一变化使得IC1的2、5脚电压升高，当5脚电压高于6脚时， 运放的7脚便输出高电平，VT2截止，M2停止工作，由于两侧轮子一只停转，小车 便向轮子停转侧弯转，使得LED1 R3这对探测器离开黑跑道，光线又照回白纸处， 此时M2又工作，当另一侧探测器照到黑跑道时，原理与前述类似，小车在整个前进 过程中就是在不断重复上述动作，不断修正轨迹，从而实现沿跑道前进的目的。残骛楼諍锩瀨濟溆塹籟。3焊接与调试

7、3.1焊接过程简介1 、电路焊接部分比较简单，焊接顺序按照元件高度从低到高的原则，首先焊接8个电阻，焊接时务必用万用表确认阻值是否正确，焊接有极性的元件如 三极管、绿色指示灯、电解电容务必分清楚极性，焊接绿色LED时注意引脚长的是正极，并且焊接时间不能太长否则容易焊坏，D4 D5 R13 R14可以暂时不焊，集成电路芯片可以不插，初步焊接完成后请务必细心核对，防止粗心大意。酽锕极額閉镇桧猪訣锥。2 、两对线路检测传感器的安装顺序在全部电子元件的最后，其他元件焊接完成后，将万向轮装上，传感器元件焊接时与其他元件相反，装于线路板的焊 接面，其高度应根据万向轮螺栓高度来定，装时可以将线路板焊接面朝上

8、，然 后元件顶面与半个导向圆螺母齐平为宜，此时实际工作时传感器与地面距离约为5mm左右。彈贸摄尔霁毙攬砖卤庑。3.2调试与组装1 、为了方便调试，先不装电机，取一张白纸，画一个黑圈，接通电源，可看到 两侧指示灯点亮，将小车放于白纸上，让探测器照于黑圈上，调节本侧电位器，让 这一侧的灯照到黑圈时指示灯灭，照到白纸时亮，反复调节两侧探测器，直到两侧 全部符合上述变化规律。謀荞抟箧飆鐸怼类蒋薔。2、两只电机转向与电流方向有关，焊好引线后先不要把电机粘于线路板上，装上电池，打开开关，查看电机转向，必须确保装上车轮后小车向前进的方向转动， 若相反，应将电机两线互换，无误后撕去泡沫胶上的纸，将电机粘于线路

9、板上，粘 时尽量让两电机前后一致，且要保证两车轮的灵活转动。厦礴恳蹒骈時盡继價骚。3.3整车调试1、为了保证小车的正常运行，跑道的制作也很重要，跑道的宽度必须小于两侧探测器的间距，一般以15-20mm较为合适，跑道可以是一个圆，也可以是任意形状， 但要保证转弯角度不要太大，否则小车容易脱轨，制作时可取一张A3白纸，先用铅笔在上面画好跑道的初稿，确定好后再用毛笔沿铅笔画好的跑道进行上色加粗，注 意画时尽量让整条线粗细均匀些，等画完后让纸在阴凉处阴干，这样自己设计的跑道便制作完成了。上跑道实际通电试车时，适当调整两对传感器的间跑，以适应跑 道，达到自动识别跑道并准确无误工作为止。茕桢广鳓鯡选块网羈

10、泪。2、实际试车时，若发现小车跑到某个地方动不了了， 只要看到轮子还在转，就 说明跑道纸不平整，轮子转动时出现了打滑现象，这时可适当增加小车的重量来解决，具体可在小车的电池上装载一点重物，让车轮处重量增加，这样车轮就不会打 滑了。鹅娅尽損鹌惨歷茏鴛賴。4特色与创新点讨论硬件方面：采用双步进控制电动车，利于车转向，利用光电传感器与电压比较 器之间的信号传输与转换，加上语音播放模块，实现电动车的智能化。籟丛妈羥为贍债蛏练淨。软件方面：传感器在检测到某物时，输出信号会发生变化，让电压比较器只对 此规律的信号作出反应，减少了数据处理量，缩短了系统反应时间，并简化了程序， 提高了系统的控制精度。整个运行

11、过程中通过实时信息采集，利用查询，实现对信 号的实时检测和处理。預頌圣鉉儐歲龈讶骅籴。参考文献1 全国大学生电子设计竞赛组委会.第六届全国大学生电子设计竞赛获奖作品选编.北京：北京理工大学出版社，2009 1119渗釤呛俨匀谔鱉调硯錦。2 黄智伟，王彦，陈文光等.全国大学生电子设计竞赛训练教程.北京:电子工业出版社,20093439铙誅卧泻噦圣骋贶頂廡。3 胡汉才.单片机原理及接口技术.北京：清华大学出版社,201017194 王为青，程国钢.单片机Keil Cx51应用开发技术.北京：人民邮电出版社,201124 26智能寻迹机器人采用现在较为流行的8位单片机作为系统大脑。以8051系列家族

12、中的 AT89S51/AT89S52为主芯片。40脚的DIP封装 使它拥有32个完全IO（GPIO通用输入输出）端口，通过对这些端 口加以信号输入电路，控制电路，执行电路共同完成寻迹机器人。P0.0 , P0.1，P0.2，P0.3分别通过LG9110电机驱动来驱动电机 1 和电机2。由电机的正转与反转来完成机器人的前进，后退，左转，右转，遇障碍物绕行，避悬崖等基本动作。在机器人前进时如果前方有障碍物，由红外发射管发射的红外信号被反射给红外接收管，红外接管将此信号经过 P3.7传送入AT89S52中,主芯片通过内部的代码进行机器人的绕障碍物操作，同时主芯片将P3.7的信号状态通过P2.5的LE

13、D指示灯显示出来。机器人行走时会通过 P3.5与 P3.6的红外接收探头来进行检测。当走到悬崖处时，P3.5或P3.6将收到一个电平信号，此电平信号将通过相应端口传送入主芯片 中，主芯片通过内部代码完成机器人的避悬崖操作。同时P3.5与P3.6的信号状态将通过 P2.6/P2.7显示出来。在机器人的左转，右 转，后退的过程，可以通过观看以P2.0/P0.7为指示灯的运行状态。 P0.4为机器人的声控检测端口，在运行为前进状态时，可以能过声控（如拍手声）来控制它的运行与停止。P0.6为机器人的声音输出 端。在机器人遇到障碍物时。进行绕障碍物与避悬崖时可以通过此 端口控制蜂鸣器发出报警声。当为白天

14、或黑夜时可以通过P0.5端口中的光敏电阻来进行判断，以方便完成机器人夜间自动照明等功能。两个按键以查询/中断两种不同的方式来展现按键操作。你可 以按下S1键来进行机器的停止。再按下S2键来进行机器人的运行。 这个按键的信息分别被 P3.2 ,P3.4接收到。IR1为红外遥控接收器， 这就为机器人进行远程遥控创造了可能。这个红外遥控接收头接收 到红外信号时将信号经过P3.3送入到主芯片，主芯片对其进行解密后以不同的方式对机器人进行控制。同时将用户的按键信息通过P2端口上LED数码管显示出来。P3.0、P3.I中COM端口的加入， 让你完全可以用电脑对其进行控制。你可以通过对串口发送数据， 数据会

15、被显示到LED数码管中，并让机器人执行相应的功能。电脑 的串口软件要求波特率为 9600。8位数据位，这时你就可以快乐的 用电脑来对它进行你的完全控制了。擁締凤袜备訊顎轮烂蔷。打开Keil软件后，出现如图4.1所示界面1109广电王东岳图4.1 Keil软件主界面点击Project-New Project 。可以新建一个工程，如图 4.2所示中原工学院广播影视学院毕业设计图4.2 Keil软件新建工程界面点击会出现的对话框中选择工程存在路径（如图 4.3所示），单击“保存”后，出现界面。在此界面上选择电路板上所用的单片机型号（如图4.4所示），单击“确定” 。 贓熱俣阃歲匱阊邺镓騷。ii09广

16、电王东岳中原工学院广播影视学院毕业设计图43保存路径界面图4.4选择电路板上所用的单片机型号界面设置完成后，软件会提示是否将8051上电初始化程序添加入工程。这个一般选“否”。这样就建立好了一个空的51工程（如图4.5所示）。坛搏乡囂忏蒌鍥铃氈淚。图4.5建立空的51工程界面点击File-New，便建立了一个空的文本框（如图 4.6所示）ill樹Jir fr州MH妙MM山阀西愉防图4.6建立空文本框界面 到现在为止，就可以开始在里面输入代码了。保存时注意：如果是用C语言写的程序，则将文本保存成*.c （如图4.7所示） 。 蜡變黲癟報伥铉锚鈰赘。图4.7保存文本改写界面将写完的程序添加到工程里面，如图4.8所示，在左边ProjectWorkspace 里的 Source Group 1 上右击，选择 Add Files toGroup Source Group 1 。在打开的对话框中，选择刚存的文件路径和对应的扩展名。此时，程序就添加进了这个工程。買鯛鴯譖昙膚遙闫撷凄。1709广电王东岳0-1 l Din f*r! Sautet G會 屮畦 L1* Bebuil d.Aidd PiliiE to Crsiiij? Source 岛口书 II：料职nlLd targetF7图4.8添加工程