基于單片機(jī)的智能循跡小車---答辯(1.0版)ppt課件

1、基于單片機(jī)的智能循跡小車的設(shè)計(jì),設(shè)計(jì)成員： 車京運(yùn)002號 董 蓮010號 付 蓉012號 胥志強(qiáng) 047號,1,主要內(nèi)容：,2,整個系統(tǒng)括單片機(jī)控制模塊、電機(jī)驅(qū)動模塊、循跡模塊、電源和小車車體。,1.系統(tǒng)概述,小車實(shí)物圖,3,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)動模塊改變兩個直流電機(jī)的工作狀態(tài) 最后實(shí)現(xiàn)小車循跡,循跡小車的工作原理,4,控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖,5,2.循跡小車硬件設(shè)計(jì),電機(jī)驅(qū)動模塊 循跡模塊,6,電機(jī)驅(qū)動模塊,L298N驅(qū)動芯片和直流電機(jī)接線原理圖,7

2、,L298N電機(jī)驅(qū)動板,L298N 是一個內(nèi)部有兩 個H橋的驅(qū)動芯片，這樣電 機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)只需要用三個信號 控制：兩個方向信號和一個 使能信號。,實(shí)物圖,注意：L298N 芯片的工作電壓需要兩路： 第一路： 輸出供給電機(jī)回路的工作電源第二路： 輸入邏輯控制回路電源 5V （ 電源出/入）,8,L298N接入直流電機(jī)的端口接法,9,循跡模塊,循跡原理： 利用紅外線對于不同顏色具有不同的反射性質(zhì)的特點(diǎn)。在小車行駛過程中傳感器的紅外發(fā)射二極管不斷發(fā)射紅外光，當(dāng)紅外光遇到白色地面時發(fā)生漫反射，紅外對管接收管接收反射光；如果遇到黑線則紅外光被吸收，則紅外管接收不到信號. 紅外對管采集回來的信號通過3路循跡傳

3、感器模塊里面的LM339比較器后輸出高或低電平，從而實(shí)現(xiàn)信號的檢測。,10,當(dāng)模塊檢測到前方障礙物信號時 電路板上紅色指示燈點(diǎn)亮，同時OUT 端口持續(xù)輸出低電平信號,該模塊檢測距離260cm， 檢測角度35,LM339比較器,紅外探頭電路,11,IN1-為定位器調(diào)節(jié)的電壓輸入端（V固定） IN1+為探頭輸出的電壓（探頭out與GND間電壓)Vout 檢測到白色時 R1減 小 VoutV固定 輸出 高電平 LED滅,以第一路為例 簡單分析,V固定,Vout,12,三路紅外探頭檢測狀態(tài)及其小車控制方法,13,所謂的差速，是指左右兩車輪的速度差，假如左邊車輪比右邊的快，則小車會偏向右。同時，左邊的車

4、輪轉(zhuǎn)速比右的慢，那么小車會向左邊轉(zhuǎn)動。 目前主要有以下兩種方式。 （1）小車向左轉(zhuǎn)，可是是左輪停止，左輪繼續(xù)轉(zhuǎn)動，這樣可實(shí)現(xiàn)左轉(zhuǎn)，這種方式實(shí)現(xiàn)小角度的轉(zhuǎn)彎，在角度不大時可采用此種方式。 （2）小車向左轉(zhuǎn)，可以是左輪反轉(zhuǎn)，右輪正轉(zhuǎn)，這樣可以實(shí)現(xiàn)大角度的左轉(zhuǎn)，甚至可以進(jìn)行原地打轉(zhuǎn)。 同理可推出小車如何向右轉(zhuǎn)向。,14,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、定時溢出中斷服務(wù)程序、外部中

5、斷服務(wù)程序。,2,Keil C51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WAVE 6000軟件進(jìn)行軟件編譯與調(diào)試,使用Microcontroller ISP Software及其配套的單片機(jī)對程序進(jìn)行燒錄。,15,主要程序功能,/*第一部分 管腳聲明*/ sbit Left_pwm=P16;/接驅(qū)動模塊ENA使能端，輸入PWM信號調(diào)節(jié)速度 Sbit Right_pwm=P17;/接驅(qū)動模塊

6、ENB使能端，輸入PWM信號調(diào)節(jié)速度 sbit P3_4=P34; /IN1 sbit P3_5=P35; /IN2 sbit P3_6=P36; /IN3 sbit P3_7=P37; /IN4 sbit HW1=P20; /三路尋跡模塊接口第一路 sbit HW2=P21; /三路尋跡模塊接口第二路 sbit HW3=P22; /三路尋跡模塊接口第三路 #define Left_go P3_4=0,P3_5=1; /當(dāng) P3_4=0,P3_5=1; 時左電機(jī)前進(jìn) #define Left_back P3_4=1,P3_5=0; /當(dāng) P3_4=1,P3_5=0; 時左電機(jī)后退 #defin

7、e Right_go P3_6=0,P3_7=1; /當(dāng) P3_6=0,P3_7=1; 時右電機(jī)前轉(zhuǎn) #define Right_back P3_6=1,P3_7=0; /當(dāng) P3_6=1,P3_7=0; 時右電機(jī)后退,16,void pwm_out_left(void) /左電機(jī)調(diào)速,調(diào)節(jié)push_val_left的值改變電機(jī)轉(zhuǎn)速,占空比 if(Left_stop) if(pwm_val_left=40) pwm_val_left=0; else Left_pwm=0; ,void pwm_out_right(void) /右電機(jī)調(diào)速 if(Right_stop) if(pwm_val_ri

8、ght=40) pwm_val_right=0; else Right_pwm=0; ,/*第二部分 PWM調(diào)速控制函數(shù)*/,17,/*第三部分 電機(jī)驅(qū)動函數(shù)*/ void forward(void)/前進(jìn) push_val_left=4; /PWM 調(diào)節(jié)參數(shù) 改這個值可以改變其速度 push_val_right=4; Left_go; Right_go; void rotate_left(void) /旋轉(zhuǎn)左轉(zhuǎn) push_val_left=3; push_val_right=4; Left_back; Right_go; ,18,void little_left(void) /小車前進(jìn)向左微

9、調(diào) Left_go; Right_go; push_val_left=2; push_val_right=5; void rotate_right(void) /旋轉(zhuǎn)右轉(zhuǎn) push_val_left=4; push_val_right=3; Left_go; Right_back; void little_right(void) /小車前進(jìn)向右微調(diào) Left_go; Right_go; push_val_left=4; push_val_right=2; ,19,void stop(void)/停止 push_val_left=0; push_val_right=0; /*第四部分 主函數(shù)*/

10、 void main() init(); while(1) if(HW3=0 ,20,if(HW3=0 ,21,if(HW3=0 ,22,/*第五部分 中斷服務(wù)函數(shù)*/ void init()/初始化 TMOD=0X01; TH0=(65536-1000)/256; /1ms定時 TL0=(65536-1000)%256; EA = 1; ET0= 1; TR0= 1; void timer0() interrupt 1 /TIMER0中斷服務(wù)子函數(shù)產(chǎn)生PWM信號 TH0=(65536-1000)/256; /1ms定時 TL0=(65536-1000)%256; /time+; pwm_va

11、l_left+; pwm_val_right+; pwm_out_left(); pwm_out_right(); ,23,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3個光電傳感器來探測周圍環(huán)境，同時對采集到的數(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，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