循迹避障带上位机红外超声波功能智能小车..doc

青岛滨海学院 项目设计报告 项目：超声波避障小车的设计与制作 专 业 计算机应用技术 学生姓名 刘少鹏 班 级 14微高 学 号 20141080523 指导教师 郭志卓 完成日期 2015.05.12 摘 要 STC89C52单片机是一款八位单片机，他的易用性和多功能性受到了广大使用者的好评。本文提出一种智能避障，循迹小车的设计方法，利用红外技术检测障碍物，轨迹信息，采用STC89C52单片机进行实时控制，实现智能避障，循迹。再利用无线通信实现上位机与下位机的通信，智能小车采用前轮驱动，两轮各用一个直流电机控制，避障,循迹用的传感器采用红外反射式传感器。整个系统的电路结构简单，可靠性能较高。实验测试结果满足要求，本文着重介绍了该系统的硬件设计方法及程序设计。 采用的技术主要有： PWM调速； 红外传感器； 无线通信及串口通信； 上位机. LCD 超声波传感器 目录 摘要 0 前言 2 功能概述 3 硬件设计 言 随着生产自动化的发展需要，机器人已经越来越广泛地应用到生产自动化上，随着科技发展要实现自动避障功能就必须要感知障碍物，感知障碍物相给一个视觉功能。障碍物目前 ,在自动控制领域中 ,经常要实现上位机和下位机的通信。有时甚至要求上位机和多台下位机建立通信。因此人们常常将工控机和ＰＣ机结合起来构成主从式控制系统。在这过程中 ,上位机主要负责人机接口管理和系统资源的高层控制。下位机主要完成数据采集、处理、接收89C52为核心的控制板可以达到其基本功能，再辅加由反射式光电开关E18-D80NK组成的避障电路，由TCRT5000光电对管和LM324设计的循迹电路，基于PWM技术的转速控制、基于LM2940电源电路、基于L298N的电机驱动电路以及基于NRF24L01的无线通信系统就可以完成整个硬件设计。 一. 功能概述 智能小车采用前轮驱动，前轮左右两边各用一个电机驱动，分别控制两个轮子的转动从而达到转向的目的，后轮是万向轮，起支撑的作用。避障部分，将3个红外线光电传感器分别装在车体的左中右，当车的左边的传感器检测到障碍物时，主控芯片控制右轮电机停止左轮转动，车向右方转向，当车的右边传感器检测到障碍物时，主控芯片控制左轮电机停止转动，车向左方转向，当前面有障碍物时规定车右转。而当小车同时有两个传感器接收到信号时，采用倒退方式转弯以避免碰到障碍物，于此同时测定速度并显示，在避障小车前进的同时,通过无线通信系统，把小车的速度和路程传到上位机显示。 循迹部分，采用七个红外传感器置于车身前下方，中间五个主要用于循迹普通道路，外边两个略比中间的靠前，主要用来检测直角弯道。车向左偏时右拐，右偏时左拐，左右拐又分为校正和转弯两档。遇到直角时极易冲出跑道，故给车施加一个反向脉冲。行驶过程中上位机显示车速及路程。 二．硬件设计 三. 避障电路 1.?障碍物探测方案的选择? 光电开关是通过把光强度的变化转换成电信号的变化来实现控制的。光电开关在一般情况下，有三部分构成，它们分为：发送器、接收器和检测电路。 避障电路功能表： 传感器 避障电路输出（上升沿动作） 待执行命令 左 中 右 左转信号(P2.1) 右转信号（P2.0） 0 0 　 √ 后右转 0 0 1 　 √ 右转 0 1 0 　 √ 右转 0 1 1 　 √ 右转 1 0 0 √ 　 左转 1 0 1 　 √ 右转 1 1 0 √ 　 左转 1 1 1 　 　 前进 注解（“0”表示有障碍物； “1”表示无障碍物） 四.循迹模块 TCRT5000传感器 小车循迹原理是小车在画有黑线的白纸 “路面”上行驶，由于黑线和白纸对光线的反射系数不同，可根据接收到的反射光的强弱来判断“道路”—黑线。笔者在该模块中利用了简单、应用也比较普遍的检测方法——红外探测法。　　红外探测法，即利用红外线在不同颜色的物理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，当红外光遇到白色地面时发生漫发射，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，则小车上的接收管接收不到信号，再通过LM324作比较器来采集高低电平，从而实现信号的检测。避障亦是此原理。电路图如图3.4。 市面上有很多红外传感器，在这里我选用TCRT5000型光电对管。 图3.4循迹原理图 循迹模块儿功能表 　 1 2 3 4 5 6 7 左拐 1 0 0 0 0 0 0 　 1 1 0 0 0 0 0