基于單片機(jī)的智能循跡小車-答辯課件

沈陽理工大學(xué)2012年

學(xué)士學(xué)位論文答辯基于單片機(jī)的智能循跡小車的研究與設(shè)計(jì)指導(dǎo)老師：劉義杰報(bào)告人：于海日期：2012.4.14主要內(nèi)容：

選題背景1循跡小車總體設(shè)計(jì)2循跡小車硬件設(shè)計(jì)3循跡小車軟件設(shè)計(jì)4總結(jié)5選題背景:第一代可編程的示教在線型

循跡小車第二代

離線編程型

循跡小車第三代智能型循跡小車以多種外部傳感器構(gòu)成感官系統(tǒng)，通過采集外部的環(huán)境信息，精確地描述外部環(huán)境的變化。裝有簡單的傳感器，可以感覺到自身的的運(yùn)動(dòng)位置，速度等其他物理量，電路是一個(gè)閉環(huán)反饋的控制系統(tǒng)，能適應(yīng)一定的外部環(huán)境變化。不裝載任何傳感器，只是采用簡單的開關(guān)控制，通過編程來設(shè)置循跡小車的路徑與運(yùn)動(dòng)參數(shù)。世界上誕生第一臺(tái)循跡小車誕生于1959年，至今已有50多年的歷史，機(jī)器人技術(shù)也取得了飛速的發(fā)展和進(jìn)步，現(xiàn)已發(fā)展成一門包含：機(jī)械、電子、計(jì)算機(jī)、自動(dòng)控制、信號處理，傳感器等多學(xué)科為一體的性尖端技術(shù)。循跡小車共歷了三代技術(shù)創(chuàng)新變革：循跡小車總體設(shè)計(jì):

循跡小車控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖

本系統(tǒng)采用簡單明了的設(shè)計(jì)方案。通過高發(fā)射功率紅外光電二極管和高靈敏度光電晶體管組成的傳感器循跡模塊判斷黑線路經(jīng)，然后由STC89C52單片機(jī)通過IO口控制L298N驅(qū)動(dòng)模塊改變兩個(gè)直流電機(jī)的工作狀態(tài)，最后實(shí)現(xiàn)小車循跡。

晶振電路:

1在STC89S52單片機(jī)上內(nèi)部有一個(gè)用于構(gòu)成振蕩器的高增益反相放大器，引腳XTAL1和XTAL2分別是此放大器的輸入端和輸出端。

2在XTAL1和XTAL2引腳上外接定時(shí)元件，內(nèi)部振蕩器就產(chǎn)生自激振蕩。

3本設(shè)計(jì)選用12MHZ無源晶振、2個(gè)22pF電容，使得一個(gè)機(jī)器周期是1μs。晶振的作用是為系統(tǒng)提供基本的時(shí)鐘信號，兩個(gè)電容則是起到并聯(lián)諧振的作用。晶振電路圖復(fù)位電路:

189系列單片機(jī)的復(fù)位信號是從RST引腳輸入到芯片內(nèi)的施密特觸發(fā)器中的。當(dāng)系統(tǒng)處于正常工作狀態(tài)時(shí)，且振蕩器穩(wěn)定后，如果RST引腳上有一個(gè)高電平并維持2個(gè)機(jī)器周期(24個(gè)振蕩周期)以上，則CPU就可以響應(yīng)并將系統(tǒng)復(fù)位。

2當(dāng)系統(tǒng)上電后，由于電容充電，使RST持續(xù)一段高電平時(shí)間。當(dāng)單片機(jī)已在運(yùn)行之中時(shí)，按下復(fù)位鍵也能使RST持續(xù)一段時(shí)間的高電平，從而實(shí)現(xiàn)上電且開關(guān)復(fù)位的操作。復(fù)位電路圖循跡傳感器:

1TC端是傳感器工作控制端，為高電平時(shí)，發(fā)光二極管不工作，傳感器休眠，為低電平時(shí)，傳感器啟動(dòng)。

2Signal端為檢測信號輸出，當(dāng)遇到黑線，黑線吸收大量的紅外線，反射的紅外線很弱，光敏三極管不導(dǎo)通，Signal輸出高電平；當(dāng)遇到白線，與黑線相反，反射的紅外線很強(qiáng)，使光敏三極管導(dǎo)通，Signal輸出低電平。

循跡傳感器電路圖循跡小車軟件設(shè)計(jì):

1本設(shè)計(jì)采用C語言來編譯程序。模塊化結(jié)構(gòu)程序的設(shè)計(jì)，可以使系統(tǒng)軟件便于調(diào)試與優(yōu)化，也使其他人更好地理解和閱讀系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)。因此，軟件的設(shè)計(jì)上，運(yùn)用了模塊化程序的結(jié)構(gòu)對軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)，使得程序變得更加直觀易懂。程序的主要模塊有：主程序、定時(shí)溢出中斷服務(wù)程序、外部中斷服務(wù)程序。

2KeilC51單片機(jī)軟件開發(fā)系統(tǒng)可用于編輯C或匯編源文件。然后分別由C51編譯器編譯生成目標(biāo)文件（.OBJ）。目標(biāo)文件與庫文件一起經(jīng)LIB51連接定位生成絕對目標(biāo)文件（.ABS）。ABS文件由OH51轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的Hex文件。

3在軟件調(diào)試中，使用功能強(qiáng)大且的WAVE6000軟件進(jìn)行軟件編譯與調(diào)試,使用MicrocontrollerISPSoftware及其配套的單片機(jī)對程序進(jìn)行燒錄。voidback1()//電機(jī)1后退{(lán)IN1=1;IN2=0;}voidback2()//電機(jī)2后退{(lán)IN3=1;IN4=0;}/*********************第三部分主函數(shù)*********************/voidmain(){intnum=0;TMOD=0x01;//中斷模式設(shè)置EA=1;TH0=(65536-1000)/256;//定時(shí)1ms結(jié)論：本課題研究的內(nèi)容主要是智能小車的循跡系統(tǒng)。以實(shí)驗(yàn)組裝小車為基礎(chǔ)，使用了4個(gè)光電傳感器來探測周圍環(huán)境，同時(shí)對采集到的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行融合。取得了以下成果：

2經(jīng)過多次的測試證明，循跡傳感器呈M型布局時(shí)更適合檢測多彎道的軌跡。由于傳感器不在同一直線上，故小車轉(zhuǎn)彎時(shí)，左右兩邊后部的傳感器有較大的采樣空間，兩邊前端的傳感器則對采集的信號有更好的前瞻性。整個(gè)布局有利于在彎道處提高小車速度。但相對一字型布局，M型布局容易產(chǎn)生不穩(wěn)定信號，從而產(chǎn)生信號震蕩，影響小車行駛的穩(wěn)定性。

3小車保留了擴(kuò)展功能。循跡小車在完成設(shè)計(jì)預(yù)想的前提下，考慮到車體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的簡單化，降低了制作成本，使之更具有普及性。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)。1小車可以實(shí)現(xiàn)按照預(yù)定軌道在無外部環(huán)境影響或改變時(shí)，小車將一直在軌道上循跡。展望：智能循跡小車屬于應(yīng)用開發(fā)項(xiàng)目，涉及了多種學(xué)科，由于本課題的試驗(yàn)性和不完