循迹小车电赛论文(1)

1、B题 自动追光自动避障电动小车参赛队号：2010168自动追光自动避障电动小车摘 要：该小车以STC12C5A60S2单片机为控制核心，利用了灵敏度较高的OPT101光照传感器检测光源，采用红外反射性传感器检测道路上的障碍，采用集成H桥芯片L298和PWM方式驱动电机，实现了电动小车的自动追光和自动避障等功能。 借助于STC12C5A单片机的强大的运算能力，无需外接电路提供A/D转换，PWM调速信号。使用OPT101检光能精确判别光源方向，使得小车可以轻易找到光源。采用L298芯片结合PWM方式驱动小车，使得控制和电路结构都较简单。整个系统的电路结构简单明了，可靠性能高，多次实验测试结果满足基

2、本要求和大部分发挥部分要求。 关键词： STC12C5A单片机；光电检测器；PWM调速；电动小车；寻光；避障一 、题目分析1、目标 设计制作一套自动追光带太阳能充电系统的小车，并能在遇到障碍物时自动绕行追光！2、任务（1）进行寻光行进，没有白炽光源时，可以寻自然光前进。（2）避障，且障碍物摆设是随机的。（3）小车到达离光源一定位置后停止前进。（4）太阳能板始终对准光源！（5）太阳能板为蓄电池供电，并指示供电状态。3、指标（1）寻找到不大于100W的白炽灯，场地2m*2m。（2）顺利避障，不应碰撞障碍物，尽可能不刮擦障碍物。（3）小车寻光避障行进到终点总时间不大于1分钟，到离障碍物不大于30cm

3、的距离时停止。（4）在避开障碍物时，太阳能板始终对准光源。（5）太阳能板能指示为电池的供电状态。二 、方案设计总体思路：小车驱动部分采用L298芯片驱动，利用OPT101光敏传感器检测光源方向，利用红外传感器检测并避开障碍，配合OPT传感器找到光源，同时用舵机控制太阳能板的转动，使其一直对着光源，根据题目要求给供电电池充电！为保证太阳能板一直对着光源，小车在行进中不断微调修正使其对准光源！ 1、寻找光源（1）利用光敏电阻和运放电路构成检测光源方向的电路。这种方案的缺点在于灵敏度不高，受外界影响较大。一旦外界干扰影响很容易造成误判和漏判。另外这种方式的电路复杂，方向性、稳定性较差。（2）利用OP

4、T101传感器寻光，传感器精度高，方向性经加上圆筒后满足要求！同时其尺寸小，质量轻，且电路简单，安装方便。相比之下，OPT101灵敏度高，判断准确率高，且能够胜任小车的应用，采用一些辅助电路，能达到很好的寻光效果。综合考虑，选择OPT101传感器寻光检测方案。2、障碍物检测障碍物检测可以使用超声波，也可以使用红外光，甚至还可以使用机械接触的方法，这些方法各有各自的优缺点。但是使用超声波和红外的方法，检测灵敏度高可靠性强。由于超声波控制浪费单片机资源，容易造成小车死机，综合考虑采用红外进行障碍检测方案。3、驱动方式检测选择（1）小车驱动的电机使用步进电机。步进电机可以实现精确控制，其缺点在于电流

5、大，控制程序复杂。（2）小型直流电机驱动小车。用H桥芯片L298和PWM结合驱动，方便简单，电路和程序控制都较简单。相比之下，直流电机已经可以满足设计要求，且直流电机的方案实现简单，容易达到设计要求。综合考虑，选择直流电机驱动方案。4、控制太阳能板对光方式的选择 （1）步进电机可以实现精确控制，并转动任意角度，其缺点在于电流大，控制和电路较为复杂。（2）使用小型的舵机控制，这样节省电能的消耗，控制简单只需要电源和一根信号线，采用PWM方式，控制简单方便快捷！综合考虑，选择舵机驱动控制方案。三、设计实现：1 硬件设计（1）光源检测光源检测选用OPT101，其灵敏度较高，前方各个角度的光源都可以检

6、测到，对于确定光源方向很不利。我们采用了将其放在圆笔筒内检测的方式，这样一来，方向性明显增强。（2）障碍检测电路障碍检测选用红外检测的方式，由于要检测前方48cm的障碍物，因此使用可调节的红外传感器，在一般的室内光照条件下可以正常工作。电路如图2-1所示：其中的可变电阻可以调节红外测距距离和灵敏精度！图2-1 避障用红外对管 （3）电机驱动电机驱动采用集成H桥芯片。L298中有两套H桥电路，这里采用两路控制，为达到较好的控制效果，可以采用PWM方式调速。由于电路总体上并不复杂，驱动电路的控制输入端可以不经光耦合隔离，直接和单片机引脚相连！（4）主控电路小车控制由单片机完成。单片机要完成寻光控制

7、、避障控制、近光停车控制等工作。由于红外和opt101检测需要A/D转换，小车控制需要PWM调节，而AT89S52单片机本身不带A/D和PWM功能，需要外加电路实现，应用稍有不便，因此，选用了一款自带A/D转换的单片机STC12C5A60S2。STC12C5A60S2是单时钟/机器周期(1T)的单片机，是高速、低功耗、超强抗干扰的新一代8051单片机，指令代码完全兼容传统8051,但速度比51单片机快8-12倍。内部集成MAX810专用复位电路,2路PWM,8路高速10位A/D转换(250K/S)。因此这个单片机很适合作智能小车的控制核心！2 软件设计（1）总体设计流程图：如图2-3开始寻找光

8、源太阳能板对光是是否有障碍？否避开障碍追光行进调整太阳能板角度离光源距离1500) motor(0,1); while(1) new=read_adc(7); if(newvalue-50)&(newvalue-50)&(new700) a=a-100; delayms(200); motor(-1,1); delayms(200);motor(0,0); flag1=0; for(i=0;i10;i+) if(trig1=1&echo1=1) motor(1,1); delayms(70); else flag1=1; motor(-1,-1); delayms(200); motor(0,

9、0); break; while(a1500) a=a+90; delayms(200); motor(1,-1); delayms(200); motor(0,0); for(i=0;i10;i+) if(trig1=1&echo1=1) motor(1,1); delayms(70); else flag2=1; motor(-1,-1); delayms(200); motor(0,0); break; else motor(-1,-1);delayms(200);motor(0,0);while(a2200) a=a+100; delayms(200); motor(1,-1); de

10、layms(200);motor(0,0); flag1=0; for(i=0;i1500) a=a-100; delayms(200); motor(-1,1); delayms(200);motor(0,0); for(i=0;i700) a=a-100; delayms(200); motor(-1,1); delayms(200);motor(0,0); flag1=0; for(i=0;i10;i+) if(trig2=1&echo2=1) motor(-1,-1); delayms(70); else flag1=1; motor(1,1); delayms(200); motor

11、(0,0); break; while(a1500) a=a+90; delayms(200); motor(1,-1); delayms(200); motor(0,0); for(i=0;i10;i+) if(trig2=1&echo2=1) motor(-1,-1); delayms(70); else flag2=1; motor(1,1); delayms(200); motor(0,0); break; else motor(1,1);delayms(200);motor(0,0);while(a2200) a=a+100; delayms(200); motor(1,-1); delayms(200);motor(0,0); flag1=0; for(i=0;i1500) a=a-100; delayms(200); motor(-1,1); delayms(200);moto