智能循迹小车设计报告

PAGEPAGE1电子作品设计报告项目名称：智能循迹小车摘要：本组的智能循迹小车是采用自主设计的车体，以两个直流电机来驱动小车，各个模块自行设计。通过反射式红外光电传感器TCRT5000来采集跑道信息，传送至主控芯片STC12C5A60S2单片机，进行数据处理后，送进驱动芯片L298N以完成相应的操作,实现小车的自主循迹功能。关键词：STC12C5A60S2L298N反射式红外光电传感器TCRT5000自动循迹引言：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。汽车的智能化在提高汽车的行驶安全性，操作性等方面都有巨大的优势，在一些特殊的场合下也能满足一些特殊的需要。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，是未来汽车智能化是一个不可避免的大趋势。本文设计的智能小车以STC12C5A60S2单片机为控制核心，用反射式红外光电传感器TCRT5000作为检测元件实现小车的自主循迹前行功能。一、系统设计 本组智能小车的硬件主要有以STC12C5A60S2作为微处理器，小车主要由自动循迹模块，电机驱动模块，前轮转向模块，电源模块，比较器模块组成。电机驱动部分我们采用12V直流电源直接供电，其他部分由3个5V稳压模块供电。小车硬件系统结构示意图如下：1.1设计要求：（1）实现小车沿规定轨迹前进；（2）电路板自行设计，车体不可采用飞思卡尔车模；1.2车体方案论证与选择：根据比赛设计要求，我们的车模不可使用飞思卡尔或玩具车的整体车模，我们采用自主设计车体。一方面是符合比赛设计要求，另一方面是我们的车体要求不是很难，可以通过自己设计出来，节省大量资金，并且灵活性强。二、硬件设计及说明2.1原理图设计2.1.1稳压电源：电源电路为系统提供了基准电源，是整个系统工作稳定性关键所在，所以我们选用了1个LM2940-5.0和2个LM7805来稳定电压输出（5V），使用了电解电容来作为滤波电容。其原理图如下：2.1.2基本系统：基本系统控制电路采用单片机STC12C5A60S2作为微处理器，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。配置了12MHZ的外部晶振。单片机控制电路原理图如所示:2.1.3电机驱动：驱动电路主要采用驱动芯片L298N来直接驱动电机，L298N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，即内含二个H桥的高电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。。L298N从主控单片机STC12C5A60S2那里接受指令来直接控制电机的工作状态。可以对电机进行正反转，停止的操作，非常方便。其驱动电路原理图如下所示：2.1.6循迹部分主要由10个反射式红外光电传感器TCRT5000和3个LM339N比较器组成。采用TCRT5000型光电管完成系统循迹任务，循迹电路是用以实现小车沿着场地的白色轨迹进行前进和位置校正的，且小车不能偏离该轨迹。在本设计中采用TCRT5000型反射式红外光电传感器完成系统循迹任务，硬件电路实现比较简单，其灵敏度可以通过调节多圈电位器来实现。其电路原理图如下：2.2PCB设计2.2.1主板PCB图如下：图1.主板PCB图2.2.2循迹板PCB图2.循迹板PCB图三、软件设计及说明系统软件流程图如下图所示：四、系统测试过程测试工具：仪器名称用途电脑调试及下载程序数字万用表测量各种电路工作情况五、总结 本组设计的智能循迹小车，符合比赛设计要求，可以以较理想的速度在规定的轨道白色区域前进，并且很好的实现十字路口、S型弯道和上下坡的安全通过。当然我们的小车要想以更快更好的速度通过比赛轨道，还须进一步的改进传感器，软件等的设计。附录附件1：系统部分测试源程序#include<STC12C5A60S2.H>#include"PWM.H"#include"Control_Wheels.h"#include"inter.h"#defineucharunsignedchar#defineuintunsignedintsbitIN1=P1^0; //驱动位定义sbitIN2=P1^1;sbitIN3=P1^2;sbitIN4=P1^5;/***********************************函数功能：毫妙延时函数入口参数：z ***********************************/voiddelay_ms(uintr){ uinti,j; for(i=0;i<r;i++) for(j=0;j<120;j++);} /***********************************函数功能：电机初始化入口参数：无 ***********************************/voidDianJi_init(){ IN1=1;IN2=0; IN3=1;IN4=0; EN=1;IN5=0;IN6=0;}voidmain(){ PWM_init(); delay_ms(4000); DianJi_init(); speed(); Timer_Init(); while(1) { Check_Load(); Control_Wheels(); }Control_Wheels.h://速度和方向控制函数sbitIN5=P3^5;//转向位定义sbitIN6=P3^6;sbitEN=P3^7;/*sbitX1=P1^6; //最外传感器P16左边P17右边sbitX2=P1^7; */sbitTU1=P3^0; //调速位定义sbitTU2=P3^1;ucharLoad_Size=0; //赛道类型存储变量ucharLoad_Size2=0;ucharz=0,y=0; //速度调节变量/************************************函数功能：速度调节函数入口参数：无 ************************************/voidspeed(){ if(TU1==0&&TU2==1) //一级速度 { z=100;y=100; } if(TU1==1&&TU2==0) //二级速度 { z=80;y=80; } if(TU1==0&&TU2==0) //三级速度 { z=50;y=50; } if(TU1==1&&TU2==1) //四级速度 { z=0;y=0; } PWM_set(z,y);} voidCheck_Load(void){ Load_Size=P2; //读取P0端口，初步提取赛道信息 P0=Load_Size; // Load_Size2=P1; }/****************************************函数功能：处理赛道信息 传感器排列左边低4位，右边高4位入口参数：Load_Size *****************************************/voidControl_Wheels(void){ if((Load_Size&0xf0)!=0) { IN5=0;IN6=1; //左转; } if((Load_Size2&0x40)==0x40) { IN5=0;IN6=1; //左转 } if((Load_Size&0x0f)!=0) { I