课程的设计 智能小车循迹控制系统.docVIP

**大学能源与动力工程学院 本科生课程设计 题 目： 智能小车循迹控制系统 课 程： 电子技术 专 业： 测控技术与仪器 班 级： 测控1101 学 号： ********** 姓 名： **** 指导教师： **** 完成日期： 2013年11月26 日 目 录 1、任务及要求……………………………………………………………………3 2、整体方案及特点…………………………………………………………..4 3、各组成部分的电路结构及工作原理………………………………..4 4、系统硬件电路设计（各模块的硬件连接关系）……………..9 5、CPLD控制模块内各单元模块的设计……………………………..10 6、CPLD控制模块的顶层电路图………………………………………..13 7、系统总装配图……………………………………………………………..14 8、实验结果分析……………………………………………………………..14 9、调试中出现问题的解决………………………………………………..15 10、改进意见及收获体会…………………………………………………..15 11、器件与器材………………………………………………………………..16 12、使用仪器设备……………………………………………………………..17 13、参考文献…………………………………………………………………..17 一、任务及要求 1、课程任务及其功能 设计智能小车循迹控制系统 （1）小车可完成前进、转向等行驶方式； （2）小车在底盘安装四组红外传感器； （3）系统根据红外传感器提供的信息测算小车与地面深色路径的偏离程度； （4）当小车偏离地面深色路径时自动以转小弯、转大弯的运动方式调整小车的行进轨迹,完成自动循迹的运动方式。 2、设计要求 （1）要求用可编程逻辑器件（FPGA/CPLD）设计实现； （2）在实验箱上或印刷电路板上安装、调试出所设计的电路； （3）在EDA编程实验系统上完成硬件系统的功能仿真； （4）写出设计、调试、总结报告。 3、课程设计 2、设计的思路及其特点 在智能寻迹小车控制系统的设计中，以CPLD为核心，用L298N驱动两个减速电机，当产生信号驱动小车前进时，是通过寻迹模块里的红外对管是否寻到黑线产生的电平信号通过电压比较器LM339返回到CPLD，然后CPLD根据程序设计的要求做出相应的判断送给电机驱动模块，让小车来实现前进、左转、右转、停车等基本功能。 三、各组成部分的电路结构及工作原理 1、红外寻迹模块的设计 （1）电路结构 发射部分 接收部分 （2）工作原理 该系统中的寻线模块我们采用的是红外传感器。它有一个发射管（白色）和一个接收管（黑色），一般情况下接收管能收到发射管发送的红外光，但当遇到吸光介质（如黑色物体）时接收管便不能收到发射管的红外光。因为传感器输出端得到的是模拟电压信号，所以在输出端增加了电压比较器LM339，先将输出电压与2.5V进行比较（检测到黑线时输出低电平，发光二极管不亮；检测到白线时输出高电平，发光二级管亮），再送给CPLD处理和控制。本设计中，为使小车寻线稳定，最好选择差异较大的环境，例如在白地板上贴上黑线，可使红外寻线模块工作更加灵敏稳定。 2、电源模块的设计 利用L298稳压管输出一路电压，供给单片机和电机驱动，还供给寻迹模块。L298N是SGS公司的产品，内部包含4通道逻辑驱动电路。是一种二相和四相电机的专用驱动器，即内含二个H桥的高电压大电流双全桥式驱动器，接收标准TTL逻辑电平信号，可驱动46V、2A以下的电机。 3、CPLD控制模块设计 此部分是整个小车运行的核心部件，起着控制小车所有的运行状态作用。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 1) 正常前进 当寻迹板中间两个传感器检测到白线，小车都正常前进。 2）左小拐弯 当只有左端第2个传感器检测到黑线，其余3个传感器检测到白色时，小车应左小拐弯。 3）左大拐弯 当只要