基于51单片机的智能循迹小车的设计-基于51单片机的智能循迹小车的设计

1、精选优质文档-倾情为你奉上· 54·仪 表 技术2011年第 2期基于 51单片机的智能循迹小车的设计黄春平 ,万其明 ,叶 林(中山职业技术学院电子信息工程系 ,广东 中山 )摘要:利用 STC89S52为控制核心, 通过红外发射和接收管采集信号, 并将信号转换为能被单片机识别的数字信号。 单片机控制直流电机不同的转动状态, 实现小车的前进、后退、左转、右转等功能, 并通过发光二极管指示不同的运动状态。 整个系统的电路结构简单, 可靠性高。关键词:51单片机;红外发射;直流电机 ;智能小车中图分类号:TP273文献标识码:A文章编号:1006 -2394(2011)02

2、-0054 -03TheDesignofInteligentCarBasedon51HUANGChun-ping, WANQi-ming, YELin(ZhongshanPolytechnic, Zhongshan, China)Abstract:ThechipSTC89S52 isusedasthecontrolcenter, andsignalsarecolectedthroughtheinfraredtransmit-terandreceiver.Signalsareconvertedtodigitalsignalswhichcanbeidentifiedbythesinglechip.

3、Themicroprocessor controlsDCmotorrotationstatetoachievefunctionsofcargoingforward, backward, turningleftandturningright.Dif-ferentmotionstatesareindicatedthroughtheLED.Thesystemhassimplecircuitstructureandhighreliability.Keywords:51-microcontroler;infraredtransmiting;DCmotor;inteligentcar专心-专注-专业0引言

4、智能小车在感知效应方面全面模拟人的机器系统 ,它是人工智能技术的试验场。智能小车具有识别、推理、学习和规划等智能机制, 可以把感知和智能化结合起来 ,能在非特定环境下工作 , 在恶劣条件下探测、救生等方面具有广阔的应用前景。基于 STC89S52单片机的智能循迹小车能沿黑色指引导线前进,通过红外发射接收,自动识别处理,发出声光信号指示运动状态。1循迹小车硬件组成循迹小车由机械和电控系统两部分组成。机械载体采用一种简单的车模装置,采用左右两轮分别驱动,前轮采用万向轮的车体设计,电机采用直流减速电机;电控系统主要由电源供应模块、红外检测模块、显示模块、电机驱动模块、蜂鸣器提示模块等五部分构成, 如

5、图 1所示。图 1 系统框图单片机是整个智能循迹小车的核心 ,控制所有模块。本系统采用 STC89S52,它是一种低功耗、高性能 CMOS8 位微控制器 , 具有 8K字节在系统可编程FLASH存储器,使用 STC公司高密度非易失性存储器技术制造,与工业 80C51指令和引脚完全兼容。片上FLASH允许程序存储器在系统可编程, 亦使用常规编程器。主控模块如图 2所示 ,支持上电和按键复位。 1.1 电源模块电源模块采用了两种供电方式,在程序调试下载阶段采用了来自 PC机的 USB接口供电 ,在小车循迹行驶的时候采用 4 节 1.5V的干电池供电。电源通过 7805 稳压块稳压, 470F和 1

6、04电容进行滤波,如图 3所示。 1.2 红外检测模块红外检测采用了 TCRT5000, 在车后部靠近后轮处安装两对 TCRT5000红外对管 , 与路面距离控制在12mm左右。 TCRT5000测试电路如图 4所示 。黑线检测原理是红外发射管发射光线到路面 ,红外光遇到白底则被反射,接收管接收到反射光 ,经施密特触发器整形后输出低电平;当红外光遇到黑线时则被吸收,接收管没有接收到反射光,经施密特触发器整形后输出高电平。红外检测模块电路原理如图 5所示。收稿日期:2010 -09作者简介:黄春平(1981 ),男, 讲师, 硕士, 主要从事智能仪器的研究和教学工作。2011年第 2期仪 表 技

7、 术· 55·1.3 直流电机驱动模块TTL逻辑电平信号, 可驱动 36V、2A以下的电机。两个后轮采用 L293D驱动的直流电机带动。L293D可驱动两个电机 , 3、6和 11、14脚之间分别接 2L293D是驱动二相和四相直流电机的专用芯片, 内含个电机。 2、7、10、15脚接输入控制电平 , 控制电机的两个 H桥的高电压大电流双全桥式驱动器, 接收标准正反转 , EN1、EN2接控制使能端 , 控制电机的停转 ,图 2 主控模块图 5 红外检测模块图 3 电源模块L293D的逻辑功能如表 1所示 。单片机通过输出二组PWM波来控制电机的正反转 。控制方法与控制电路

8、都比较简单 , 2、7 脚控制第一个电机的方向, 输入的EN1控制第一个电机的速度 ;10, 15脚控制第二个电机的方向 ,输入的 EN2 控制第二个电机的速度 , 直流电机驱动电路如图 6所示。图 4TCRT5000测试电路· 56·仪 表 技术2011年第 2期图 6 直流电机驱动电路表 1 L293D逻辑功能EN1(2)IN1(IN3)IN2(IN4)电机运转情况HHH前进HLL后退HHL左转HLH右转2 软件设计图 7给出的是主程序流程图 。程序启动后检测光电传感器 1, 2, 如遇白线, 则前进 ;如都遇黑线, 则后退 ;如果光电传感器 1 遇黑线 ,传感器 2遇

9、白线, 则左转 ;如果光电传感器 1 遇白线 ,传感器 2遇黑线, 则右转 。程序主要采用 switch, case语句,控制简单实用。图 7 软件流程图3结论智能循迹小车采用了 51单片机为控制核心 ,因为该单片机的稳定性较好, 性价比较高。黑线的循迹采用了红外发射对管 TCRT5000, 并通过施密特触发器整形, 抗干扰能力较强, 采用的技术主要有 :通过编程来控制小车的速度;红外对管光电传感器的有效应用;直流驱动芯片的可靠运用。参考文献: 1 张拓, 戴亚文.基于 AT89S52单片机的智能循迹机器人设计 J .机电工程技术, 2009(1):13 -15. 2 孙涵芳.MCS51/96

10、 系列单片机原理与应用 M .北京:北京航空航天大学出版社, 1999. 3 王文华.基于 80C51单片机的智能小车设计 J .山西电子技术, 2010(4):9 -10. 4 吴凌燕, 唐金元, 苏建元, 等.基于 AT89C52的实验室监控系统设计 J .仪表技术, 2009(2):3 -5.(丁云编发)(上接第 53页 )(3)3(2)(2)(k) (20)x2(k)= w21lix1i (k)+w2lix2ii=1式中:l=1 为输出层节点数 , 上角标 (1)、(2)、(3)分别代表输入层、隐含层和输出层, w12li和 w21li分别为第二个网络对第一个网络的作用权值及第一个网络

11、对第二个网络的作用权值。相应的算法在文献 3中有详细地介绍。3结语本文以中央空调系统为被控对象 ,研究了 PID神经网络算法在中央空调温湿度控制中的应用。对单神经元 PID控制器进行了 SIMULINK仿真, 仿真结果表明单神经元 PID控制器控制效果显著 , 达到了系统的精度要求,但是对温湿度控制中存在的耦合问题解决效果不明显 ,因此在本文最后介绍了一种新的解耦控制器:三层前向 PID神经网络解耦控制器。从理论上该种控制器考虑到了温度控制和湿度控制间的耦合问题 ,温度及湿度不再是单独控制 ,在三层神经网络的隐含层有相互的交叉,在学习时能有效考虑互相的影响。接下来控制器模型的建立及算法的改进还需进一步地研究。参考文献: 1 曾军, 方厚辉.神经网络 PID控制及其 Matlab仿真 J .现代电子技术, 2004(169):51