北郵電子工藝實習(xí)實驗報告-智能循跡小車

北京郵電大學(xué)實習(xí)報告實習(xí)名稱電子工藝實習(xí)——智能尋跡小車學(xué)院信息與通信工程學(xué)院學(xué)生姓名**班級學(xué)號實習(xí)時間2013.7.1-2013.7.12實習(xí)地點主樓510實習(xí)內(nèi)容（實習(xí)題目、實習(xí)進度安排等）實習(xí)題目：電子工藝實習(xí)——智能尋跡小車實習(xí)進度安排：7.1了解實驗安排，準(zhǔn)備實驗材料7.2-7.4學(xué)習(xí)焊接技術(shù)，完成焊接小實驗，完成小車焊接7.5購買傳感器，了解單片機知識，學(xué)習(xí)使用KeiluVision47.8-7.10編寫程序，進行調(diào)試，完成小車外殼設(shè)計7.11進行驗收，書寫實驗報告學(xué)生實習(xí)總結(jié)詳見附頁實習(xí)成績評定遵照實習(xí)大綱并根據(jù)以下三方面按五級分制（優(yōu)秀、良好、中等、及格、不及格）綜合評定成績：1、思想品德、實習(xí)態(tài)度、實習(xí)紀(jì)律等2、技術(shù)業(yè)務(wù)考核、筆試、口試、實際操作等3、實習(xí)報告、分析問題、解決問題的能力實習(xí)評語:實習(xí)成績:指導(dǎo)教師簽名：實習(xí)單位公章年月日智能循跡小車摘要：本設(shè)計是一種基于單片機控制的簡易自動尋跡小車系統(tǒng)，包括小車系統(tǒng)構(gòu)成軟硬件設(shè)計方法。小車以AT90C52為控制核心,用單片機控制小車速度。利用紅外光電傳感器對路面黑色軌跡進行檢測,并將路面檢測信號反饋給單片機。單片機對采集到的信號予以分析判斷,及時控制驅(qū)動電機以調(diào)整小車轉(zhuǎn)向,從而使小車能夠沿著黑色軌跡自動行駛,實現(xiàn)小車自動尋跡的目的，并且可以實現(xiàn)用七段數(shù)碼管顯示時間。關(guān)鍵詞：單片機AT90C52紅外傳感器直流電機智能循跡小車1.任務(wù)及要求1.1任務(wù)設(shè)計一個基于直流電機的自動尋跡小車，使小車能夠自動檢測地面黑色軌跡，并沿著黑色車軌跡行駛。系統(tǒng)方案方框圖如圖1-1所示。檢測（黑線）檢測（黑線）驅(qū)動電機軟件控制控制小車圖1-1系統(tǒng)方案方框圖2.系統(tǒng)設(shè)計方案2.1小車循跡原理循跡是指小車在白色地板上循黑線行走，由于黑線和白色地板對光線的反射系數(shù)不同，根據(jù)接收到的反射光的強弱來判斷“道路”。利用紅外線在不同顏色的物體表面具有不同的反射性質(zhì)的特點，在小車行駛過程中不斷地向地面發(fā)射紅外光。單片機就是否收到反射回來的紅外光為依據(jù)來確定黑線的位置和小車的行走路線。2.2控制系統(tǒng)總體設(shè)計自動循跡小車控制系統(tǒng)由主控制電路模塊、穩(wěn)壓電源模塊、紅外檢測模塊、電機及驅(qū)動模塊等部分組成,控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖如圖2-1所示。圖2-1控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖穩(wěn)壓電圖2-1控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖穩(wěn)壓電源模塊主控芯片電機驅(qū)動芯片減速電機光電傳感器電壓比較器主控制電路模塊：用AT90C52單片機、復(fù)位電路，時鐘電路紅外檢測模塊：紅外傳感器電機及驅(qū)動模塊:電機驅(qū)動芯片、兩個直流電機3.系統(tǒng)方案3.1尋跡傳感器模塊

我們使用的紅外線傳感器安有五個探頭，可以很好的提高小車的靈敏度。五個探頭從左至右依次為S1,S2,S3,S4,S5。黑線略寬于S2,S3,S4的長度和，但小于五個探頭的長度。當(dāng)中間三個檢測到黑線時，小車走直線。當(dāng)小車偏離軌道時，即S2,S3為黑線，S4,S5為白線（或S3,S4為黑線，S1,S2為白線），小車進行向左（向右）調(diào)整。當(dāng)小車遇到轉(zhuǎn)彎（小角度）或偏離程度過大時，即S1為黑線,S2為白線（或S5為黑線，S4為白線），小車向左（向右）轉(zhuǎn)彎。當(dāng)小車遇到轉(zhuǎn)彎（大角度）時，即S1，S2為黑線，S3，S4，S5為白線（S4，S5為黑線，S1，S1，S3為白線）時，小車圓周左轉(zhuǎn)（圓周右轉(zhuǎn)）。根據(jù)跑道情況，設(shè)置了當(dāng)五個探頭全黑時，小車圓周右轉(zhuǎn)。為防止小車因速度過大沖出跑道無法找回跑道，設(shè)計了當(dāng)五個探頭檢測到全白時，小車停止一段時間（防止電機由正轉(zhuǎn)變?yōu)榉崔D(zhuǎn)時，無法反應(yīng)），然后后退到黑線上繼續(xù)行進，這樣可以提高小車的穩(wěn)定性和可靠性，有效的防止了小車在軌道轉(zhuǎn)彎過大時沖出彎道或原地打轉(zhuǎn)。3.2控制器模塊采用Atmel公司的AT90C52單片機作為主控制器。它是一個低功耗，高性能的8位單片機，片內(nèi)含32k空間的可反復(fù)擦寫100,000次Flash只讀存儲器，具有4K的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器（RAM），32個I/O口，2個8位可編程定時計數(shù)器，且可在線編程、調(diào)試，方便地實現(xiàn)程序的下載與整機的調(diào)試。采用外部時鐘，晶振頻率為12MHZ。采用按鍵復(fù)位3.3電機及驅(qū)動模塊3.3.1電機電機采用直流減速電機，直流減速電機轉(zhuǎn)動力矩大，體積小，重量輕，裝配簡單，使用方便。由于其內(nèi)部由高速電動機提供原始動力，帶動變速（減速）齒輪組，可以產(chǎn)生較大扭力。3.3.2驅(qū)動驅(qū)動模塊采用專用芯片作為電機驅(qū)動芯片，將單片機與電機驅(qū)動芯片相連接，P1.0，P1.1控制左電機，P1.4,P1.5控制右電機，通過對單片機的編程就可實現(xiàn)兩個直流電機的控制。3.4顯示模塊使用數(shù)碼管顯示行駛時間。數(shù)碼管具備數(shù)字接口，顯示清晰，價格較低，作為時間顯示的器件性價比非常高，方便易行。本實驗中利用七段數(shù)碼管，與單片機連接，通過單片機語言編寫顯示行駛時間。3.5自動循跡小車總體設(shè)計當(dāng)紅外傳感器開始接受信號，通過比較器將信號傳如單片機中。小車進入尋跡模式，即開始不停地掃描與探測器連接的單片I/O口，一旦檢測到某個I/O口有信號變化，就執(zhí)行相應(yīng)的判斷程序，把相應(yīng)的信號發(fā)送給電動機從而糾正小車的狀態(tài)。單片機利用延時函數(shù)控制電機轉(zhuǎn)動時間。4.軟件設(shè)計4.1總體軟件流程圖小車進入尋跡模式后，即開始不停地掃描與探測器連接的單片I/O口，一旦檢測到某個I/O口有信號變化，就執(zhí)行相應(yīng)的判斷程序，把相應(yīng)的信號發(fā)送給電動機從而糾正小車的狀態(tài)。軟件的主程序流程圖如圖4-1所示：系統(tǒng)初始化判斷小車位置循跡子函數(shù)是否完成系統(tǒng)初始化判斷小車位置循跡子函數(shù)是否完成本次任務(wù)？開始NY圖4-1主程序流程圖我們使用的紅外線傳感器安有五個探頭，可以很好的提高小車的靈敏度。五個探頭從左至右依次為S1,S2,S3,S4,S5。黑線略寬于S2,S3,S4的長度和，但小于五個探頭的長度。當(dāng)中間三個檢測到黑線時，小車走直線。當(dāng)小車偏離軌道時，即S2,S3為黑線，S4,S5為白線（或S3,S4為黑線，S1,S2為白線），小車進行向左（向右）調(diào)整。當(dāng)小車遇到轉(zhuǎn)彎（小角度）或偏離程度過大時，即S1為黑線,S2為白線（或S5為黑線，S4為白線），小車向左（向右）轉(zhuǎn)彎。當(dāng)小車遇到轉(zhuǎn)彎（大角度）時，即S1，S2為黑線，S3，S4，S5為白線（S4，S5為黑線，S1，S1，S3為白線）時，小車圓周左轉(zhuǎn)（圓周右轉(zhuǎn)）。根據(jù)跑道情況，設(shè)置了當(dāng)五個探頭全黑時，小車圓周右轉(zhuǎn)。為防止小車因速度過大沖出跑道無法找回跑道，設(shè)計了當(dāng)五個探頭檢測到全白時，小車停止一段時間（防止電機由正轉(zhuǎn)變?yōu)榉崔D(zhuǎn)時，無法反應(yīng)），然后后退到黑線上繼續(xù)行進，這樣可以提高小車的穩(wěn)定性和可靠性，有效的防止了小車在軌道轉(zhuǎn)彎過大時沖出彎道或原地打轉(zhuǎn)。圖4-2循跡流程圖啟動循跡模式圖4-2循跡流程圖啟動循跡模式探測黑線是否檢測到黑線判斷處理程序圓周左轉(zhuǎn)Circleleft左轉(zhuǎn)Turnleft向右調(diào)整Correctright右轉(zhuǎn)Turnright后退NY繼續(xù)前進向左調(diào)整Correctleft圓周右轉(zhuǎn)Circleright4.3單片機測序#include<reg52.h>#defineuintunsignedint#defineucharunsignedcharsbitIN1=P1^0;//控制左電機前進sbitIN2=P1^1;//控制左電機后退sbitIN3=P1^4;//控制右電機前進sbitIN4=P1^5;//控制右電機后退sbitLED1=P2^6;//定義LED燈sbitLED2=P2^7;sbitS1=P3^2;//此處是傳感器管腳位聲明 sbitS2=P3^3; sbitS3=P3^4; sbitS4=P3^5; sbitS5=P3^6; sbitBEEP=0xec;externunsignedcharg_motoCounter;externbdataunsignedcharg_trackResult;uintgate=0;ucharpos[]={0xdf,0xef,0xf7,0xfb,0xfd,0xfe};ucharseg_data[]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90};ucharg_hour,g_min,g_sec;ucharg_msec=0;//************************************************//延時函數(shù)，在12MHz的晶振頻率下//大約50us的延時//************************************************voiddelay_50us(uintt){ ucharj; for(;t>0;t--) for(j=19;j>0;j--);}voidgo()//小車前進{ LED1=0;LED2=0; IN1=0;IN2=1;IN3=1;IN4=0;} voidstop() //小車停止{ LED1=0;LED2=0; IN1=0;IN2=0;IN3=0;IN4=0;}voidcorrectleft()//左修正34you{ LED1=1;LED2=0; IN1=0;IN2=0;IN3=1;IN4=0; delay_50us(10); IN1=0;IN2=1;IN3=0;IN4=0; delay_50us(3);}voidcorrectright() //右修正{ LED1=1;LED2=0; IN1=0;IN2=1;IN3=0;IN4=0; delay_50us(10); IN1=0;IN2=0;IN3=1;IN4=0; delay_50us(5);}voidturnleft()//小車左轉(zhuǎn){ LED1=0;LED2=1; IN1=1;IN2=0;IN3=0;IN4=1; delay_50us(1); IN1=0;IN2=0;IN3=1;IN4=0; delay_50us(3);}voidturnright() //小車右轉(zhuǎn){ LED1=1;LED2=0; IN1=1;IN2=0;IN3=0;IN4=1; delay_50us(1); IN1=0;IN2=1;IN3=0;IN4=0; delay_50us(3);}voidcircleleft()//圓周左轉(zhuǎn){ LED1=0;LED2=1; IN1=1;IN2=0;IN3=0;IN4=1; delay_50us(3); IN1=0;IN2=0;IN3=1;IN4=0; delay_50us(20); IN1=1;IN2=0;IN3=0;IN4=0; delay_50us(3);}voidcircleright() //圓周右轉(zhuǎn){ LED1=1;LED2=0; IN1=1;IN2=0;IN3=0;IN4=1; delay_50us(3); IN1=0;IN2=1;IN3=0;IN4=0; delay_50us(20); IN1=0;IN2=0;IN3=0;IN4=1; delay_50us(3);}voidback(){LED1=0;LED2=0;IN1=1;IN2=0;IN3=0;IN4=1;delay_50us(30);}voidshow_datetime(){staticunsignedcharindex=0;staticunsignedcharj=0;chari=0;switch(index){case0:i=g_hour/10;break;case1:i=g_hour%10;break;case2:i=g_min/10;break;case3:i=g_min%10;break;case4:i=g_sec/10;break;case5:i=g_sec%10;break;default:i=0;}P2=pos[index];P0=seg_data[i];j++; if(j<10)return; j=0;index++; if(index>5)index=0;}voidtime(){if(g_msec<99){g_msec++;return;}g_msec=0;if(g_sec==59){g_sec=0;if(g_min==59){g_min=0;if(g_hour==23){g_hour=0;}else{g_hour++;}}else{g_min++;}}else{g_sec++;}}voidtimer_init(){TMOD=0x11;/*T1工作模式:TR1=1可啟動定時器，與INT1~無關(guān)T1定時16位計數(shù)器T0工作模式:TR0=1可啟動定時器，與INT0~無關(guān)T0定時16位計數(shù)器*/TH1=0xd8;//T1初值十進制為：55536晶振:12Mhz溢出周期:10msTL1=0xf0;TH0=0xd8;//T0初值十進制為：55536晶振:12Mhz溢出周期:10msTL0=0xf0;TR1=1;//T1軟啟動TR0=1;//T0軟啟動TCON=0x50;//控制寄存器ET0=1;ET1=1;}voidint0_int()interrupt0{}voidint1_int()interrupt2{}voidtimer0_int()interrupt1{TH0=0xd8;//T0初值十進制為：55536晶振:12Mhz溢出周期:10msTL0=0xf0;time();if(g_motoCounter<100){g_motoCounter++;}else{g_motoCounter=0;}}voidtimer1_int()interrupt3{}voiddelay(unsignedintt){unsignedinti;for(i=0;i<t;i++);}voidmain(void){ g_hour=0;g_min=0;g_sec=0;g_msec=0;timer_init(); EA=1; while(1) { if(S1==0&&S2==0&&S3==0&&S4==0&&S5==0) { stop(); delay_50us(20); back(); } elseif(S1==1&&S2==1&&S3==1&&S4==1&&S5==1) turnright(); elseif (S1==1&&S2==0) turnleft(); elseif (S4==0&&S5==1) turnright(); elseif (S1==1&&S2==1&&S3==0&&S4==0&&S5==0) circleleft(); elseif (S1==0&&S2==0&&S3==0&&S4==1&&S5==1) circleright(); elseif(S4==1&&S2==1&&S3==1) go(); elseif (S2==1&&S3==1&&S4==0&&S5==0) correctleft(); elseif (S1==0&&S2==0&&S3==1&&S4==1) correctright(); else go(); show_datetime(); }}4.4測試結(jié)果小車跑完兩圈軌道的時間為36秒，且計時器可良好的顯示時間。4.5遇到問題及改進編寫代