单片机课程设计-智能循迹小车精选.doc

单片机课程设计 ——智能循迹小车 学院：电子信息工程学院 专业、班级：自动化 姓名： 王利民 学号： 1 指导教师： 金坤善 2015年12月 目录 设计目的与要求…………………………………………………………… 1.1、设计目的………………………………………………………………… 1.2、设计要求………………………………………………………………… 二、系统原理及功能分析 2.1、系统原理分析……………………………………………………………… 2.1.1、整体原理及系统框图……………………………………………… 2.1.2、循迹原理分析………………………………………………… 2.1.3、电机转速控制原理分析 …………………………………… 2.2、功能分析…………………………………………………………… 三、系统设计…………………………………………………………… 3.1、系统硬件电路选取和设计 3.1.1、MCU………………………………………………………… 3.1.2、循迹模块………………………………………………………… 3.1.3、驱动模块…………………………………………………………… 3.1.4、电源………………………………………………………… 3.1.5、供电电源………………………………………………………… 3.2、系统软件设计 ………………………………………………………………四、测试结果 五、总结 …………………………………………………………………………… 参考文献 …………………………………………………………………………… 附录………………………………………………………………………………… 一、设计目的与要求 1.1、设计目的 1、能够熟练使用51单片机编写程序。 2、能够使用Altium Designer绘制出整体电路图，并明白各部分电路的工作原理。 3、了解电机的控制原理和红外传感器的原理，能够熟练使用。 4、了解循迹的方法和原理，找出最佳的循迹方案。 1.2、设计要求 设计一款智能小车，能够自动循黑线行驶。 2、循迹效果流畅，不存在大幅度摇摆，在运行时不会冲出赛道。 3、能够做出小车实物，自行绘制赛道并当场演示。 二、系统原理及功能分析 2.1、系统原理分析 2.1.1、整体原理及系统框图 本智能小车采用四轮驱动，要实现自动循迹功能，循迹模块通过发射管发射红外线，通过判断接收管是否接受到，来判别是否检测到黑线，从而返回高或低电平，然后将采集到的电平信号传送给单片机。经过单片机的分析处理，把相应的指令信息传送给电机驱动模块，控制电机的转动。系统框图如图1所示。 图1 系统框图 2.1.2、循迹原理分析 本项目采用四路循迹（由四个单独的循迹模块组成），如图3所示，（以下从左到右是依次是第1、2、3、4个循迹模块，以下简称灯1、2、3、4)。直线行驶时灯2、3在黑线上方，灯1在黑线左侧，灯4在黑线右侧。在拐弯时： I 左拐时：①只有灯2在黑线上方，灯3、4移动到黑线右侧； ②灯1和灯2在黑线上方，灯3、4移动在黑线右侧； ③只有灯1在黑线上方，灯2、3、4移动到黑线右侧； II右拐时 ①只有灯3在黑线上方，灯1、2移动到黑线左侧； ② 灯3、4在黑线上方，灯1、2移动到在黑线左侧； ③只有灯4在黑线上方，灯1、2、3移动到黑线左侧。 1 4 四路循迹红外对管 图2 直行时循迹简图 四个灯循迹能够保证循迹更加平滑，拐弯时也更加流畅，不会左右不停的摇摆。 2.1.3、电机转速控制原理分析 电机转速采用PWM调速方法，根据小车在直行或者转弯时需要的不同速度，从而设定不同的阈值。通过控制电机的输入口00(或11)、01、10三种不同的组合，实现电机的停止、正转、反转，在拐弯时，结合电机转向控制方式和PWM阈值的不同从而使左、右侧轮的不同转向和转速，从而达到这样的效