基于单片机C语言的循迹小车设计科技文化节作品教程方案.doc

机械与电子工程学院 应用电子技术 循迹小车 题 目： 循迹小车 学院名称： 机械与电子工程学院 班 级： 09应电1班 报告性质： 设计报告 学生姓名： 邱锐新、潘广茂 联系电话: 695238 2011.05.25 目录 摘要 - 1 - 一、系统设计 - 2 - 1、设计要求 - 2 - 2、小车循迹的原理 - 2 - 3、模块方案比较与论证 - 2 - 4、最终方案 - 5 - 二、硬件实现及单元电路设计 - 6 - 1、微控制器模块的设计 - 6 - 2、光电对管电路的设计 - 6 - 4、电机驱动电路的设计 - 7 - 三、软件实现 - 8 - 1主程序流程图 - 8 - 2 传感器数据处理及寻迹程序流程 - 9 - 四、结束语 - 10 - 五、参考文献 - 10 - 六、附件……………………………………………………………… -11- 摘要 智能作为现代的新发明，是以后的发展方向，他可以按照预先设定的模式在一个环境里自动的运作，不需要人为的管理，可应用于科学勘探等等的用途。智能电动车就是其中的一个体现。本次设计的简易智能电动车，采用STC89C52单片机作为小车的检测和控制核心；采用红外传感器TRCR5000来检测路上感应到的跑道上的黑带，从而把反馈到的信号送单片机，使单片机按照预定的工作模式控制小车在各区域按预定的速度行驶，并且单片机选择的工作模式不同也可控制小车顺着S形铁片行驶；还有摇控功能，可以控制到前、后、左、右、停止动能，还有避障动能，遇到障碍物会自动避开，本设计结构简单，较容易实现，但具有高度的智能化、人性化，一定程度体现了智能。 关键词：STC89C52 直流电机 红外传感器 自动寻迹电动车 一、系统设计 1、设计要求 （1）自动寻迹小车从安全区域启动。 （2）小车按指定路线运行，自动区分直线轨道和弯路轨道，在指定弯路处拐弯，实现灵活前进、转弯、倒退等功能，在轨道上划出设定的地图。 2、小车循迹的原理 这里的循迹是指小车在黑色地板上循白线行走，通常采取的方法是红外探测法。 红外探测法，即利用红外线在不同颜色的物体表面具有不同的反射性质的特点，在小车行驶过程中不断地向地面发射红外光，当红外光遇到白色纸质地板时发生漫反射，反射光被装在小车上的接收管接收；如果遇到黑线则红外光被吸收，小车上的接收管接收不到红外光。单片机就是否收到反射回来的红外光为依据来确定黑线的位置和小车的行走路线。红外探测器探测距离有限，一般最大不应超过3cm。 3、模块方案比较与论证 根据设计要求，本系统主要由控制器模块、电源模块、寻迹传感器模块、直流电机及其驱动模块、电压比较模块等模块构成。 为较好的实现各模块的功能，我们分别设计了几种方案并分别进行了论证。 3.1车体设计 方案1：购买玩具电动车。购买的玩具电动车具有组装完整的车架车轮、电机及其驱动电路。但是一般的说来，玩具电动车具有如下缺点：首先，这种玩具电动车由于装配紧凑，使得各种所需传感器的安装十分不方便。其次，这种电动车一般都是前轮转向后轮驱动，不能适应该题目的方格地图，不能方便迅速的实现原地保持坐标转90度甚至180度的弯角。再次，玩具电动车的电机多为玩具直流电机，力矩小，空载转速快，负载性能差，不易调速。而且这种电动车一般都价格不菲。因此我们放弃了此方案。 方案2：自己制作电动车。经过反复考虑论证，我们制定了左右两轮分别驱动，后万向轮转向的方案。即左右轮分别用两个转速和力矩基本完全相同的直流电机进行驱动，车体尾部装一个万向轮。这样，当两个直流电机转向相反同时转速相同时就可以实现电动车的原地旋转，由此可以轻松的实现小车坐标不变的90度和180度的转弯。 在安装时我们保证两个驱动电机同轴。当小车前进时，左右两驱动轮与后万向轮形成了三点结构。这种结构使得小车在前进时比较平稳，可以避免出现后轮过低而使左右两驱动轮驱动力不够的情况。为了防止小车重心的偏移，后万向轮起支撑作用。 对于车架材料的选择，我们经过比较选择了有机玻璃。用有机玻璃做的车架比塑料车架更加牢固，比铁制小车更轻便，美观。 综上考虑，我们选择了方案2。 小车底盘如图2所示： 图2 车体底盘图 3.2控制器模块 方案1：采用可编程逻辑期间CPLD 作为控制器。CPLD可以实现各种复杂的逻辑功能、规模大、密度高、体积小、稳定性高、IO资源丰富、易于进行功能扩展。采用并行的输入输出方式，提高了系统的处理速度，适合作为大规模控制系统的控制核心。但本系统不需要复杂的逻辑功能，对数据的处理速度的要求也不是非常高。且从使用