智能循迹小车

1、苏州工业园区职业技术学院2010-2011-2医疗器械制造与维护专业学期项目（机电基础技能应用）项目报告选题：智能循迹小车学生姓名：任静文孔颖陈曦王蕾班 级：医疗10301指导教师：机电工程系制 TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark6 o Current Document 第一章：引言1 HYPERLINK l bookmark9 o Current Document 1.1设计目的1 HYPERLINK l bookmark12 o Current Document 1.2小车简介1 HYPERLINK l bookmark21 o Current Docum

2、ent 第二章：系统设计3 HYPERLINK l bookmark24 o Current Document 2.1设计要求3 HYPERLINK l bookmark29 o Current Document 2.2各种智能小车图片3 HYPERLINK l bookmark32 o Current Document 2.3车体方案与论证与选择： 5 HYPERLINK l bookmark35 o Current Document 第三章硬件系统6 HYPERLINK l bookmark38 o Current Document 3.1电源电路63.1.1小车使用干电池与锂电池的比较6

3、 HYPERLINK l bookmark41 o Current Document 3.2传感检测63.2.1小车的循迹原理63.2.2循迹轨迹73.2.3传感器的选择7 HYPERLINK l bookmark49 o Current Document 3.3电动机驱动8 HYPERLINK l bookmark52 o Current Document 3.4主控模块9 HYPERLINK l bookmark55 o Current Document 第四章软件系统104.1流程图10 HYPERLINK l bookmark58 o Current Document 第六章小组成员1

4、2 HYPERLINK l bookmark61 o Current Document 第七章结束语14第一章：引言1.1设计目的根据本学期课程安排，我们依据单片机原理和电工基础等课程，精 心选择了本次的项目课题一一智能循迹小车。通过此项目的实施，希望能够增强 我们的团队合作能力，对产品有一定的了解，并把课堂上学习到的东西能够用到 课题中去，这是学与用的最好结合。同时这也是为我们以后的毕业答辩做好经验 积累。也能够对智能小车有一定的了解，提高我们各方面的能力。建立创新意识， 激发对专业学习的兴趣和热情，.在实践中掌握知识，在合作中完善。1.2小车简介智能循迹小车是一个不需人工控制就能前行的小车

5、。它集环境感知、规划决 策、自动驾驶等功能与一体的中和系统，它集中的运用了计算机、传感、信息 通信、导航及自动控制等，是一个高新的技术体。本次项目以单片机AT89C51为 主控制系统。智能循迹小车由以下几个模块组成：阍留蛛电睑呻1-.小车结构图1.3关键词AT89C51 TCRT5000 L298N1.4小车的商业性及实用性与目前国际发展程度商业性：在现代，随着电子科技的迅猛发展，人们对技术也提出了更高的要 求，汽车智能化在提高汽车的行驶安全性、操纵性等方面都具有巨大的优势，在 一些特殊场合下也能满足特殊需要，智能小车系统涉及到自动控制、车辆工程、 计算机等多个领域，是未来汽车智能化的一个大趋

6、势。实用性：军事侦查与环境探测探测危险与排除险情安全检测评估智能家居目前国际发展程度：智能循迹小车发展很快，从智能玩具到其它各行各业都有实质成果，其本质 可实现循迹避障、检测图片等功能。世界各国在智能微型车领域进行了很多研究，已经应用于各个领域，在探测 军事领域使用的较多。近年来，我国也开展了很多研究工作，以满足不同的用途 需要。世界各国开发，研制星球探测车系统已经有了很多年的历史。传感器技术和自动控制技术也正在飞速发展，机械，电气和电子信息已经不 再明显分家，自动控制技术在工业领域中地位已经越来越重要，“智能”这个词 也已经成为了热门词汇。现在国外的自动控制和传感器技术已经了很高的水平， 特

7、别是日本，比如日本本田制作的机器人，其仿人双足行走已经做的十分逼真， 而且具有一定的学习能力，还据说其智商已达到6岁儿童的水平。作为机械行业的代表产品一汽车，其与电子信息产业的融合速度也显著提 高，呈现出两个明显的特点：一是电子装置占汽车整车（特别是轿车）的价值量 比例逐步提高，汽车将由以机械产品为主向高级的机电一体化方向发展，汽车电 子产业也很有可能成为依托整车制造业和用车提升配置而快速成为新的增长点； 二是汽车开始向电子化，多媒化和智能化方向发展，使其不仅作为一种代步工具， 同时能具有交通，娱乐。办公和通讯等多功能。第二章：系统设计2.1设计要求1）基本要求：实现小车向前、后退、左转、右转

8、2）扩展部分：实现小车的自动循迹功能2.2各种智能小车图片图1.红外线循迹小车一图2.红外线循迹小车二图4.循迹小车2.3车体方案与论证与选择：方案一:自己动手制作电动车，一方面材料缺少，另一方面制造过程要花费大 量的时间，而且同学中手艺也不好，制作出来的小车还可能机械性能不好，考虑 到时间与性能这两方面，我们放弃了这一方案。方案二:凌阳小车具有组装完整的车架车轮，电机及其驱动电路，易改装，好 控制，机械性能有保障。综合考虑，我们选择方案二。第三章硬件系统3.1电源电路双电源供电，通过两个独立的电源，分别对单片机和直流电机供电，因为小 车使用一个实体，所以采用干电池供电，总的供电系统是9V的大

9、功率电池储能， 经过电压转换单元，由9V通过三段稳压器LM7805转换为一个5V的控制单元供 电，另一个9V的电源直接对电机的供电端连接。双电源供电的优缺点：优点：减少波动，稳定性较好，可以让小车更好的运作起来。缺点：增加了小车的重量。3.1.1小车使用干电池与锂电池的比较很多时候智能小车采用锂电池，锂电池是一种新型的二次电源，是电源界的 后起之秀，也是目前使用最广泛的便捷式二次电源。具有高储存能量密度，使用 寿命大（可达6年），额定电压高（单节3.7V），且具备高功率承受力，自放 电率很低，绿色环保等优点。缺点是锂电池均存在安全性差。需保护线路，防止 电池被过度放电，生产要求条件高，成本高。

10、而相比较于干电池，干电池虽然电量不大，但是其价格比较便宜，而我们目 前做的只是一个简单的智能小车，所以我们选用干电池。3.2传感检测3.2.1小车的循迹原理红外探测法：即利用红外线在不同的颜色的物理表面具有不同的反射性质的 特点。在小车行驶过程中不断的向地面发射红外光，当红外光遇到白色地面时发 生漫反射，反射光被装在小车上的接收管接收；如果遇到黑线则红外光被吸收， 则小车上的接收管接收不到信号。小车在白色地面上行驶时，红外发射管发射出的红外信号被反射，接收管收 到信号后，输出低电平。而当红外信号遇到黑色导轨时，红外信号被吸收，接收 管不能接收到信号，输出端为高电平。单片机通过采集每个红外接收管

11、的输出端 电压，是可以检测到轨道位置，从而控制小车转向，使小车一直沿轨道前行。3.2.2循迹轨迹图5.小车循迹循迹场地是一个长3米宽2米的区域，场地表面是白色的，轨道由黑色胶带 连接而成，中间有白色定位线。在A-B，C-D和E-A区间随机有4个30cmX15cm 的实心黑色图案，为停靠站。B,C,D,E是四个减速标志，由15cm长，1.5到2cm 宽的黑色胶带连接而成。3.2.3传感器的选择我们采用光电传感器进行循迹，为TCRT5000，它采用高发射红外光电二极管 和高度灵敏光电晶体管组成。通过测试，其检测距离在6 mm14mm,它的发射管 和接收管是一起封装在矩形的塑料盒中，为了检测更加准确

12、，我们用了五只 TCRT5000检测黑线。其中一只放在黑线上方，其余四只对称的分布在黑线两侧。 附:光电传感器采集路面信息优良，结构简明，实现方面成本低廉，反应灵敏， 免去了复杂的图像处理工作，便于近距离路面情况的检测。光电传感器（TCRT5000）的简介：采用高发射功率红外光电二极管和高灵敏光电三极管组成采用施密特触发器进行信号整形调理焦点检测，焦点:2.5mm探头长度可调整，调整范围：32mm37mm输出信号LED指示TCRT5000 图示：图6.TCRT5000 （正面视图）不采用红外传感的原因缺点:它所获取的信息是不完全的，只能对路面情况作简单的黑白判别，检 测距离有限，而且容易受到诸

13、多扰动的影响，抗干扰能力较差，背景光源，器件 之间的差异，传感器高度位置的差异等，都将对其造成干扰。3.3电动机驱动我们采用L298N作为电机的驱动芯片。L298N是一个具有高电压、大电流的 全桥式驱动芯片，它是SGS公司的产品，内部包含4通道逻辑驱动电路。是一种 二相和四相电机的专用驱动器，即内含二6H桥的高路压大电流双全桥式驱动 器，接收标准TTL逻辑电平信号，可驱动46V，2A以下的电机。如下图所示，1 脚和15脚可单独引出连接电流采样电阻器，形成电流传感信号。L298可驱动2 个电机，OUT1,OUT2和OUT3,OUT4之间分别接2个电动机。5, 7，10，12脚接输 入控制电平，控

14、制电机的正反转，ENA,ENB接控制使能端，控制电机的停转。也 利用单片机产生PWM信号接到ENA,ENB端子，对电机的转速进行调节。用该芯片 作为电机驱动，操作方便、稳定性好、性能优良。AT89C51为芯片提供驱动信号，PWM控制各个电机的转速，从而调整小车的前 进速度和转向。L298N的逻辑功能：ENA(BIN2(IN4电况HXL正转HN反转H同 IN2(IN4)同 IN1QN3)快速停ihLXX停止表13.4主控模块采用单片机作为整个系统的核心，用其控制进行中的小车，以实现其既定的 性能指标。充分分析我们的系统，其关键在于实现小车的自动控制。而在这一点 上，单片机就显示出了它的优势，控制

15、简单方便、便捷，这样一来，单片机就可 以发挥其资源丰富，有较为强大的控制功能，价格低廉等优点。而51单片机具 有强大的操作指令，I/O 口均可以按位寻址，程序空间多达8K。根据我们所设计的智能循迹小车，所以采用AT89C51为控制核心，负责整个 电路的资源分配以及对各路信号的采集，分析和处理。通过各种电路，采集各种 信息，已发出各种控制信号的命令。第四章软件系统4.1流程图小车的控制过程:开始延迟3秒是否在弯道N提速行驶检测左传感器电机反转小车右转反射Y电机反转小车左转Y检测右传感器电机反转小车左转第六章小组成员孔颖陈曦任静文王蕾第七章结束语意义：对我们的交通发展有很大的意义，是我们的交通更加

16、的便捷。而它的 “智能”的方面，对机器人的发展也有很大的帮助，还有在太空探测车方面也有 很大的意义。展望：由于我们对智能循迹小车的知识不是很了解，所以这次我们的任务就 是对智能循迹小车的原理以及它的一些内容进行了解，只有了解这些东西我们才 能实践，虽然这次我们没有能动手完成一辆智能循迹小车，对此我们感动很遗憾， 但是我们能够对智能循迹小车有了一定的了解，我相信只要我们更加努力，深层 次的来研究智能循迹小车，我们会做出模样出来的。这次项目的制作，我们学到了很多，认识到了团队合作的重要性。在制作项 目的过程之中，我们了解了更多关于单片机和电工的相关知识。特别是对智能循 迹小车的专业知识有了大致的认

17、识和了解。刚刚接触本次的学期项目的时候，对 本次课题内容还是十分模糊的，可以说根本就不知道对此课题如何下手。我们通 过书本知识，互联网的资料搜集以及向专业老师的询问了解，我们对循迹小车有 了大致的掌握和认识。在制作报告书的过程之中，我们还是遇到了不少的困难。首先是无法把智能 循迹小车的专业知识整理得更加彻底和完善。毕竟曾经在学习的过程中没有完全 接触过此内容，所以大家在报告书的制作中遇到很大的问题。其次是对电脑的专 业知识还是有所欠缺的。对报告书和ppt的制作需要我们能够对word和 powerpoint可以有熟练的运用，但是我们在这块上面还是有待提高的。所以在 项目最后的格式修改之中我们寻求了老师和同学的帮助。每学期的学期项目，是对学生专业知识以及口语表达交流的考核。在整个项 目完成过程之中，我们需要通过书本和媒体等途径对资料进行查找，还要能够运 用良好的口语表达技巧和老师同学进行交流。最后的项目汇报需要我们可以在老 师面前大胆并且专业的介绍我们的课题。总而言之，我觉