智能循跡小車設(shè)計(jì)報(bào)告(共17頁)

1、電子作品設(shè)計(jì)報(bào)告電子作品設(shè)計(jì)報(bào)告項(xiàng)目名稱：項(xiàng)目名稱： 智能小車智能小車 學(xué)院：學(xué)院： 機(jī)電工程學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院 專業(yè)：專業(yè)： 應(yīng)用電子技術(shù)應(yīng)用電子技術(shù) 班級(jí)：班級(jí)： 09 應(yīng)電（應(yīng)電（1）班）班 組別：組別： 第第 三三 組組姓名：姓名： 楊磊楊磊 賴煥寧賴煥寧 梁廣生梁廣生指導(dǎo)老師：指導(dǎo)老師： 楊青勇楊青勇 玉寧玉寧 目錄目錄摘要：摘要：.3關(guān)鍵詞：關(guān)鍵詞：.3引言：引言：.3一、系統(tǒng)設(shè)計(jì)一、系統(tǒng)設(shè)計(jì).31.11.1 設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)要求.41.21.2 車體方案認(rèn)證與選擇車體方案認(rèn)證與選擇.4二、硬件設(shè)計(jì)及說明二、硬件設(shè)計(jì)及說明.52.12.1 原理圖設(shè)計(jì)原理圖設(shè)計(jì).52.1.12.1.1 穩(wěn)

2、壓電源穩(wěn)壓電源.52.1.22.1.2 基本系統(tǒng)基本系統(tǒng).52.1.32.1.3 電機(jī)驅(qū)動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng).52.1.42.1.4 液晶顯示部分液晶顯示部分.62.1.5RS4852.1.5RS485 數(shù)據(jù)總線數(shù)據(jù)總線.62.1.62.1.6 循跡部分循跡部分.72.2PCB2.2PCB 設(shè)計(jì)設(shè)計(jì).72.2.12.2.1 主板主板 PCBPCB.72.2.22.2.2 循跡板循跡板 PCBPCB.8三、軟件設(shè)計(jì)及說明三、軟件設(shè)計(jì)及說明.8四、系統(tǒng)測試過程四、系統(tǒng)測試過程.10五、總結(jié)五、總結(jié).11六、附錄六、附錄.11附錄一：系統(tǒng)元器件清單附錄一：系統(tǒng)元器件清單.11附件二：系統(tǒng)測試源程序附件二：系統(tǒng)

3、測試源程序.12摘要：摘要：本組的智能小車是采用凌陽的車架，是以兩個(gè)電機(jī)來驅(qū)動(dòng)小車，主板部分自行設(shè)計(jì)。通過接收器 MAX1483 來采集信息，傳送進(jìn)主控芯片 PIC16F886 單片機(jī)， 進(jìn)行數(shù)據(jù)處理后，送進(jìn)驅(qū)動(dòng)芯片 L293D 以完成相應(yīng)的操作。采用反射式紅外光電傳感器 ST178 來實(shí)現(xiàn)小車自動(dòng)循跡功能，并且整個(gè)過程采用液晶顯示屏 RT1602 來顯示相應(yīng)的數(shù)據(jù)。關(guān)鍵詞：關(guān)鍵詞：PIC16F886 L293D 反射式紅外光電傳感器 ST178 自動(dòng)循跡引言：引言：近現(xiàn)代，隨著電子科技的迅猛發(fā)展， 人們對(duì)技術(shù)也提出了更高的要求。汽車的智能化在提高汽車的行駛安全性，操作性等方面都有巨大的優(yōu)勢，

4、在一些特殊的場合下也能滿足一些特殊的需要。智能小車系統(tǒng)涉及到自動(dòng)控制，車輛工程，計(jì)算機(jī)等多個(gè)領(lǐng)域，是未來汽車智能化是一個(gè)不可避免的大趨勢。本文設(shè)計(jì)的小車以PIC16f886 為控制核心，用反射式紅外光電傳感器作為檢測元件實(shí)現(xiàn)小車的自動(dòng)循跡前行，并顯示等功能。一、系統(tǒng)設(shè)計(jì) 本組智能小車的硬件主要有以PIC16f886 作為核心的主控器部分、自動(dòng)循跡部分、顯示部分、電機(jī)驅(qū)動(dòng)部分。其中電機(jī)驅(qū)動(dòng)部分和其他部分分別由兩個(gè)不同的電源分開供電。小車硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖如下：1.11.1 設(shè)計(jì)要求：設(shè)計(jì)要求： （1）基本要求：實(shí)現(xiàn)小車的前進(jìn)后退，左轉(zhuǎn)右轉(zhuǎn)（按照程序預(yù)設(shè)） （2）擴(kuò)展部分：實(shí)現(xiàn)小車自動(dòng)循跡功能，避

5、障功能。1.21.2 車體方案論證與選擇：車體方案論證與選擇：方案一：自己動(dòng)手制作電動(dòng)車，一方面材料缺少，另一方面制作過程要花費(fèi)大量的時(shí)間，而且同學(xué)中手藝也不好，制作出來的小車還可能機(jī)械性能不好?？紤]到時(shí)間與性能這兩方面，我們放棄了這一方案方案二：購買凌陽小車，購買的凌陽小車具有組裝完整的車架車輪、電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)電路。易改裝，好控制。機(jī)械性能有保障。其小車圖片如下: 綜合考慮，我們選擇了方案一二、硬件設(shè)計(jì)及說明二、硬件設(shè)計(jì)及說明2.1 原理圖設(shè)計(jì)原理圖設(shè)計(jì)2.1.1 穩(wěn)壓電源：穩(wěn)壓電源：電源電路為系統(tǒng)提供了基準(zhǔn)電源，是整個(gè)系統(tǒng)工作穩(wěn)定性關(guān)鍵所在，同時(shí)又考慮到節(jié)省空間的問題，所以我們選用了 LT1

6、117-5.0 來穩(wěn)定電壓輸出（5V），使用了電解電容 C1、C2 來作為濾波電容。其原理圖如下：2.1.2 基本系統(tǒng)：基本系統(tǒng)：基本系統(tǒng)控制電路采用單片機(jī) PIC16F886 作為主控單元，負(fù)責(zé)整個(gè)電路的資源分配以及對(duì)各路信號(hào)的采集、分析和處理。配置了 20MHZ 的外部晶振以及蜂鳴器。同時(shí)還配置了四個(gè)端口作功能擴(kuò)展。（可以用來連接小車循跡模塊）單片機(jī)控制電路原理圖如所示: :2.1.3 電機(jī)驅(qū)動(dòng)：電機(jī)驅(qū)動(dòng)：驅(qū)動(dòng)電路主要采用驅(qū)動(dòng)芯片 L293D 來直接驅(qū)動(dòng)電機(jī)，L293D 為單塊集成電路、高電壓、高電流、四通道驅(qū)動(dòng)，其額定工作電流為 1A，最大可達(dá) 1.5A，Vss電壓最小 4.5V，最大可

7、達(dá) 36V，可直接的對(duì)電機(jī)進(jìn)行控制，無須隔離電路。L293D 從主控單片機(jī) PIC16F886 那里接受指令來直接控制電機(jī)的工作狀態(tài)。可以對(duì)電機(jī)進(jìn)行正反轉(zhuǎn)，停止的操作，非常方便。發(fā)光二極管作為電源的指示燈。其驅(qū)動(dòng)電路原理圖如下所示：2.1.4 液晶顯示部分：液晶顯示部分：主要用 RT1602 來顯示數(shù)據(jù)，二極管 1N4148 用來調(diào)節(jié)顯示器的對(duì)比度，電阻 R2 用來調(diào)節(jié)顯示器的背光亮度。（LCD 液晶具有功耗低、顯示內(nèi)容豐富、清晰，顯示信息量大，顯示速度較快等特點(diǎn)）2.1.5 RS485 數(shù)據(jù)總線數(shù)據(jù)總線主要用到的接收器是 MAX1483由于 MAX1483 是用于 RS-485 和 RS-4

8、22 通信的低功耗收發(fā)器。這種類型的擺率限制的驅(qū)動(dòng)器，能夠減小 EMI 和由于不恰當(dāng)?shù)碾娎|端接所引起的反射。保證數(shù)據(jù)速率高達(dá) 250kbps。MAX1483 僅繪制的供應(yīng)電流為 20A。此外，還有一個(gè)低電流關(guān)斷模式，僅消耗 0.1A。這兩種模式都工作在+5 V 單電源。驅(qū)動(dòng)器具有短路電流限制，并通過將驅(qū)動(dòng)器輸出設(shè)置為高阻抗?fàn)顟B(tài)的熱功耗關(guān)斷電路來保護(hù)功耗不會(huì)過大。當(dāng)輸入為開路，接收器輸入具有失效保護(hù)功能，保證了邏輯高電平輸出。MAX1483 具有 1/8 單位負(fù)載輸入阻抗，保證總線上多達(dá) 256 個(gè)收發(fā)器。2.1.6 循跡部分循跡部分主要由四個(gè)反射式紅外光電傳感器 ST178 和四個(gè)電位器組成。

9、采用 ST178型光電管完成系統(tǒng)循跡任務(wù)，循跡電路是用以實(shí)現(xiàn)小車沿著場地的黑色弧形引導(dǎo)軌跡進(jìn)行前進(jìn)和位置校正的，且小車不能偏離該軌跡。在本設(shè)計(jì)中采用ST178 型反射式紅外光電傳感器完成系統(tǒng)循跡任務(wù)，硬件電路實(shí)現(xiàn)比較簡單，其靈敏度可以通過調(diào)節(jié)多圈電位器來實(shí)現(xiàn)。其電路原理圖如下：2.2 PCB 設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)2.2.1 主板主板 PCB 圖如下：圖如下：圖 1.主板 PCB 圖2.2.2 循跡板循跡板 PCB圖 2.循跡板 PCB 圖三、軟件設(shè)計(jì)及說明三、軟件設(shè)計(jì)及說明系統(tǒng)軟件流程圖如下圖所示系統(tǒng)軟件流程圖如下圖所示：(系統(tǒng)程序的具體代碼見附錄 2)主程序流程圖循跡子函數(shù)流程圖四、系統(tǒng)測試過程四、系統(tǒng)

10、測試過程測試工具：測試工具：儀器名稱用途電腦 調(diào)試及下載程序數(shù)字萬用表測量各種電路工作情況 測試過程：測試過程：1. 我們嘗試著先用 PIC12F683 來控制小車的前進(jìn)、后退、左右轉(zhuǎn)向。結(jié)果試驗(yàn)成功，小車能正常的跑動(dòng)起來。這個(gè)小試驗(yàn)，是為了檢測小車的機(jī)械性能。達(dá)到了我們預(yù)期目的。2. 制作主板3. 主板通電前檢查：電路安裝完畢，我們首先直觀檢查電路各部分生產(chǎn)線是否正確，檢查電源、地線、信號(hào)線、元器件引腳之間有無短路，器件有無接錯(cuò)。結(jié)果發(fā)現(xiàn) L293 芯片的 5 和 12 管腳沒有接地，查看發(fā)現(xiàn)原來是原理圖沒注意改正才導(dǎo)致的。4. 通電檢查：給電機(jī)通電，觀察電機(jī)是否工作正常。電機(jī)正常工作時(shí)，后

11、驅(qū)工作電流為 320 mA，電壓為 5.4V；前驅(qū)電機(jī)工作電流為 180mA，電壓為 5.41V。給主板通電，觀察電路各部分器件有無異?，F(xiàn)象。5. 主板安裝調(diào)試（主控芯片用 PIC16F886） ，在調(diào)試的過程中我們發(fā)現(xiàn)了原理圖中有一個(gè)小小的錯(cuò)誤。這個(gè)錯(cuò)誤導(dǎo)致小車的穩(wěn)壓芯片過熱。一起討論之后決定，修改原理圖，調(diào)換小車驅(qū)動(dòng)芯片的位置。改動(dòng)之后，小車電源穩(wěn)壓芯片過熱現(xiàn)象消失。小車也能實(shí)現(xiàn)了基本的功能。 （由于我們沒能在制板之前發(fā)現(xiàn)這個(gè)問題，導(dǎo)致了主板在修整后變得不太美觀了。 ）6. 制作并調(diào)試小車循跡板，傳感器采用反射式紅外傳感器ST178，當(dāng) Vcc=5V 時(shí)，工作電流為17mA,VR1=3.8

12、3V,VD=1.17V,RD=68.8 歐。電路圖如下： 在調(diào)試的過程中卻發(fā)現(xiàn)小車不循跡，經(jīng)過了 4 天的努力，終于發(fā)現(xiàn)了問題的所在，原來是焊錯(cuò)了一個(gè)電阻導(dǎo)致（錯(cuò)將 1K 電阻當(dāng)成 220 歐的來用） 。改正后調(diào)試，終于也能實(shí)現(xiàn)了循跡功能。五、總結(jié)五、總結(jié)測試結(jié)果表明：本組智能小車能很好的完成了基本功能和循跡功能，跑道是由黑色膠布在白色地面上拉線完成，小車可以從 O 型跑道的任何段為起點(diǎn)，跑完全程。本組智能小車目前只能完成在沒有任何交叉路口的跑道上，要想跑在有“十”字路口的跑道上，還須要對(duì)循跡程序進(jìn)行補(bǔ)充和修改。我們保留了各種硬件接口和軟件子程序接口，方便以后的擴(kuò)展和進(jìn)一步的開發(fā)。六、附錄六、

13、附錄附錄一：系統(tǒng)元器件清單如表附錄一：系統(tǒng)元器件清單如表 1 所示所示 主板元件清單 循跡板元件清單 附件二：系統(tǒng)測試源程序附件二：系統(tǒng)測試源程序#include #fuses HS,NOWDT,NOPROTECT,PUT,NOBROWNOUT,MCLR#use delay(clock=20M)#zero_ram#use fast_io(A) /IO 直接操作直接操作#use fast_io(B) /IO 直接操作直接操作#use fast_io(C) /IO 直接操作直接操作#define PORTA 0 x05#define PORTB 0 x06#define PORTC 0 x07/=

14、電機(jī)定義電機(jī)定義=#bit M1=PORTC.5#bit M2=PORTC.4#bit M3=PORTC.3#bit M4=PORTC.0#bit PWM1=PORTC.2#bit PWM2=PORTC.1 /=循跡定義循跡定義=#bit IN1=PORTB.4#bit IN2=PORTB.5#bit PGC=PORTB.6#bit PGD=PORTB.7/=液晶屏定義液晶屏定義=#bit EN=PORTA.0 #bit RW=PORTA.1#bit RS=PORTA.2/=宏定義宏定義=#define TIME 1000 /動(dòng)作延時(shí)動(dòng)作延時(shí)#define MAX 200 /占空比設(shè)定占空比設(shè)

15、定#define MED 185#define MIN 170/定義定義 I0 端口檢測端口檢測#define SENSE1 bit_test(*PORTB,4)#define SENSE2 bit_test(*PORTB,5)#define SENSE3 bit_test(*PORTB,6)#define SENSE4 bit_test(*PORTB,7)#include lcd_1602_4bit.hvoid init() set_tris_C(0X00); set_tris_B(0 xf0); set_tris_A(0 x10); port_b_pullups(0 xff); /關(guān)閉關(guān)閉

16、 B 口內(nèi)部弱上拉口內(nèi)部弱上拉 setup_timer_2(T2_DIV_BY_1,200,1); /set t2 setup_ccp1(ccp_pwm); /set cpp -pwm mode setup_ccp2(ccp_pwm); lcd_init();/傳感檢測結(jié)果表達(dá)傳感檢測結(jié)果表達(dá)void sense_detect() lcd_gotoxy(1,1); lcd_putc( NCVT Ver1.1 ); lcd_gotoxy(7,2); /指定開始顯示的坐標(biāo)指定開始顯示的坐標(biāo) if(SENSE1) lcd_putc(1); else lcd_putc(0); if(SENSE2) l

17、cd_putc(1); else lcd_putc(0); if(SENSE3) lcd_putc(1); else lcd_putc(0); if(SENSE4) lcd_putc(1); else lcd_putc(0);/前進(jìn)前進(jìn)void go() M1=0; M2=1; M3=0; M4=0; set_pwm2_duty(0); /set pwm 占空比占空比 set_pwm1_duty(MAX);/后退后退void back() M1=1; M2=0; M3=0; M4=1; set_pwm2_duty(MAX); /set pwm 占空比占空比 set_pwm1_duty(MAX)

18、; delay_ms(100);/停止停止void stop() M1=0; M2=0; M3=0; M4=0; set_pwm1_duty(0); /set pwm 占空比占空比 set_pwm2_duty(0);/右小轉(zhuǎn)右小轉(zhuǎn)void run_MIN_right() M1=0; M2=1; M3=0; M4=1; set_pwm1_duty(MAX); /set pwm 占空比占空比 set_pwm2_duty(MIN);/右中轉(zhuǎn)右中轉(zhuǎn)void run_MED_right() M1=0; M2=1; M3=0; M4=1; set_pwm1_duty(MAX); /set pwm 占空比占

19、空比 set_pwm2_duty(MED);/右大轉(zhuǎn)右大轉(zhuǎn)void run_MAX_right() M1=0; M2=1; M3=0; M4=1; set_pwm1_duty(MAX); /set pwm 占空比占空比 set_pwm2_duty(MAX);/左小轉(zhuǎn)左小轉(zhuǎn)void run_MIN_left() M1=0; M2=1; M3=1; M4=0; set_pwm1_duty(MAX); /set pwm 占空比占空比 set_pwm2_duty(MIN);/左中轉(zhuǎn)左中轉(zhuǎn)void run_MED_left() M1=0; M2=1; M3=1; M4=0; set_pwm1_duty(MAX); /set pwm 占空比占空比 set_pwm2_duty(MED);/左大轉(zhuǎn)左大轉(zhuǎn)void run_MAX_left() M1=0; M2=1; M3=1; M4=0; set_pwm1_duty(MAX); /set pwm 占空比占空比 set_pwm2_duty(MAX);/尋跡判斷尋跡判斷void trace()