基于单片机的智能小车的设计与制作.docVIP

基于Atmegal6L单片机的智能小车的设计与制作 　O 引言　　　 自工业革命以，随着电气发展，人类进入文明新阶段。机器人已经广泛于工业、农业、服务业、军事、机械、交通、航天航空等领域。智能机器人水平不断提，提劳动效率，减轻劳动强度。机器人人类并肩作战，征服自然，改造自然地过程发挥着重作。　　　 智能车集理论力学、机械结构、数字电路、模拟电路、传感器、单片机、控制理论算法等门学科体综合系统，其容涵盖机械、电子、自动控制原理、计算机、传感技术等个学科领域。　　　 本文设计基于ATmagel6L智能车就求其从起跑线出发，然通过自身自动调整向角车速，使其自动沿着条黑色引线行驶。 　　1 智能车硬设计方案　　　 本智能车控制系统结构如图1所示。其Atmegal6L单片机智能车控制模块，性能、功耗8位AVR微处理器，采先进 RISC结构，具有16K字节系统编程Flash512字节EEPROM。工作于16 MHz时，其性能达16 MIPS，并具有32个编程通I／0口于边界扫描JTAG接口，基本都能够满足设计求。电路稳压模块输入12 V电压。经过稳压电路得9 V、5 V两种电压，其9 V电压于电机驱动模块工作电压，5 V电压则于单片机工作。图2所示RPR220光电传感模块电路图，光电传感由10个RPR220型光电管组成。RPR220种体化反射型光电探测器，其发射器个砷化镓红发光二极管，而接收器则个灵敏度硅平面光电三极管。L298NINPUT、OUTPUT两端口于提供稳定电压以使电机转动。 　　查看原图（图）1．1 光电传感模块　　　 图2所示本系统光电传感模块电路图。寻线路径般刻白色平面3 cm黑线，车沿着黑线循径，当检测白线，即二极管发出光被白线反射回时，光电管三极管通，比较器6号端口输入电平，经过比较器，7号端口输出电平。当检测黑线时，光被吸收，光强度减弱，光电管三极管不通，比较器6号端输入电平，7号端输出电平。通过PC 端口电平(l0)反馈给单片机，经单片机处理于调整车头转向，以使黑线刚好10个光电探头间，从而使车平稳进。7号端串个0．1μF电容再接地，这样，经过滤波进入单片机方波就非常完美。这个光电管码盘相连，通过光电管不断扫描码盘格数，这样，当码盘转动且转速较时，6号端信号就变频率转速应方波。但，当码盘速度快时，6号端信号变频率转速应弦信号。放器LM324 作比较器，6号端处弦信号基准电压进行比较，然7号端产生频率转速应方波，单片机采集此信号，即根据公式计算出直流电机各个参数，从而精确地控制车转向位移。1．2 电机驱动模块　　　 图3所示L298N驱动模块电路连接图。L298N作电机驱动芯片，款电压电流全桥驱动芯片，频率，控制两个直流电机，而且具有控制使能端，工作电压通过4、9引脚分别输入9 V、5 V电压。ENA、ENB引脚两个使能端口，而INT、OUT则电机驱动引脚，通过改变OUT端逻辑电平控制电机、反、停止状态，表1所列直流电机控制逻辑。L298N5、6、7、10、ll、12六个引脚直接单片机PD端口相连，而通过单片机编程则以实现直流电机PWM调速。 　　查看原图（图） 　　l．3 单片机控制模块　　　 采Atmel公司Atmegal6L单片机车进行控制，该单片机具有32个功能强编程I／O接口4个PWM通道，并具有八路十位 ADC，车进行实时控制。该单片机PC0～PC7八个端口光电传感模块八个光电探头相连。设探头检测逻辑实际值P，假定值N，车轮运动状态分别forward-move、right-move、leftmove、hard-right-move、hard-left-move，通过实际值P假定值N(0b0011-1100)比较，得出如表2所列Atmegal6L单片机控制模块参数表，其x无关项。设计时， Atmegal6LPD2～PD3分别连接带码盘两个光电管，以于精确测量车轮转向位移；PD5PD4分别连电机驱动模块使能端 ENAENB。PDl、PD0、PD6PD7分别于电机驱动模块INl、IN2、IN3、IN4相连，INl、IN2口般于PWM输入，以便利PWM调速法，即由单片机输出系列频率固定方波，并通过功率放器驱动电机，再通过单片机编程改变输出方波占空比，这样就改变加电机平均电压，从而改变电机转速。 　　2 智能车软设计方案　　　 基于AVR单片机C语言编程系统软流程图如图4所示。 　　查看原图（图） 　　3 结束语　　　 本文着重讨论光电传感器、单片机控制稳压器原理及这几个模块间相互沟通协调关系，本系统采便宜红管，并以具有强功能 ATmagel6L单片机主控制器，同时以L298N驱动芯片通过C语言程序编调试软，从而完成能够智能循迹、自动避障、结构模块化、抗干扰能力强智能车设计。该系统通过车调试