课设报告基于Arduino单片机的实物设计

1、基于arduino单片机的实物设计 题目： 基于arduino的智能小车(乌龟)设计姓名： 学院： 专业： 班级： 学号： 指导教师： 设计时间： 目录一 、任务设计及要求3二、 arduino42.1 arduino简介42.2参数说明4三、 硬件设计43.1所需硬件清单43.2硬件设计说明53.3电机驱动模块53.3.1 l298n说明53.3.2 l298n连接图53.4循迹模块53.4.1寻线功能53.4.2寻线传感器与实验连接图53.5避碰模块73.5.1 超声波模块73.5.2 实验连接图73.6红外模块83.6.1红外模块说明83.6.2实物图8四、模块软件设计84.1循迹模块程

2、序84.2 红外模块程序104.3避碰模块程序11五、综合设计与调试115.1流程图115.2软件设计12六、总结146.1遇到问题及解决办法141、 硬件问题142、 软件问题156.2个人感悟15一 、任务设计及要求 利用arduino设计智能小车(乌龟)其功能： 1、实现循迹（利用tcrt5000 红外对管）； 2、避碰功能（利用超声波）； 3、红外遥控功能； 4、综合以上功能实现自动循迹、避障、红外控制的智能小车； 二、 arduino 2.1 arduino简介arduino 智能小乌龟是一款单片机学习应用开发系统,以 arduino 单片机系列 atmega-328为核心.完成寻线

3、,避障,红外遥控和蓝牙遥控的功能,.套件包含了大量的趣味程序，并可扩展外置的电路模块，从而增加小车的使用功能.旨在让使用者在学习 arduino 单片机时能脱离枯燥的理论知识，在玩乐中获取单片机系统开发的能力。 2.2参数说明 1.电机参数：电压范围：1.5-12v,电机轴长10mm,转速 100rpm/min. 2.控制电机选用l298n驱动模块，与单片机真正隔离. 3.三组寻线模块,检测黑白线，精度更高,也可用与防跌落控制. 4.红外遥控通信模块，组成智能小车遥控系统. 5.超声波模块,小车避障系统. 5.蓝牙无线模块,可以和手机蓝牙配对遥控机器人. 6.可接入外部712v的电压。并能搭载

4、多款传感器模块，根据您的想象力实现各种功能.三、 硬件设计3.1所需硬件清单1. 金属减速电机 2 个；2.优质轮胎 2 个；3.电机固定件 2 个；4 、牛眼万向轮；5.机器人底盘 2 片；6.l298n 电机驱动板 1 个；7.arduino uno328 控制板 1 个；8.arduino 传感器扩展板 1 个；9.云台 1 个；10.舵机 1 个；11.超声波模块 1 个；12.三组寻线模块；13.红外接收传感器；14.单片机遥控器；15.2000ma 18650 充电电池 2 节；16.18650 电池盒一个；17.18650 充电器一个。3.2硬件设计说明 结合实际、根据需要，将系

5、统分为四个模块，即电机驱动模块，循迹模块，避碰模块，红外模块，分开做，自后将其综合起来。3.3电机驱动模块 3.3.1 l298n说明 l298n是一个驱动模块，就是单片机的驱动电流太小无法驱动电动机，因此l298n其起到一个放大器作用。通过控制l298n i1 i2 i3 i4接口，控制电机的正转，反转，转弯和停止。 3.3.2 l298n连接图 如下图所示：3.4循迹模块 3.4.1寻线功能 使小车沿着黑线走，根据黑线的位置选着行走的状态。 3.4.2寻线传感器与实验连接图 tcrt5000红外对管的工作原理是利用红外线对颜色的反射率不一样，将 反射信号的强弱转化成电流信号。黑白寻迹模块在

6、检测到黑色高电平有效，检测到白色是为 低电平有效，检测高度为 03cm。使用方法1.传感器接口有3根排针，分别是gnd ，vcc，out。vcc和gnd为供电端，out是信 号输出端。 2.检测到物体，信号端输出低电平；未检测到物体，信号端输出高电平。 3.主要判断信号输出端是0或者1，就能判断物体是否存在。 性能参数： 1：检测距离，检测白纸时约为2厘米。视颜色的不同距离有所不同，白色最远。 2.供电电压：2.5v12v,不要超过12v。(注意：最好用低电压供电，供电电压太高传感器的寿命会变短。5v供电为佳。) 3.工作电流，5v时1820ma。经大量测试，传感器硬件设置为1820ma工作电

7、流时性能最 佳，主要表现在抗干扰能力上。4.检测到物体，信号端输出低电平；未检测到物体，信号端输出高电平。 5.传感器输出ttl电平，能直接与3.3v或者5v单片机io口相连。 黑线或者白线检测原理 1.利用黑色对光线的反射率小这个特点，当平面的颜色不是黑色时，传感器发射出去的红 外光被大部分反射回来。于是传感器输出低电平0。 2.当平面有一黑线，传感器在黑线上方时，因黑色的反射能力很弱，反射回来的红外光很 少，达不到传感器动作的水平，所以传感器还输出1。 3.我们只要用单片机判断传感器的输出端是0或者是1，就能检测黑线。 4.检测白线的原理和检测黑线的原理一样，检测白线时，白线周边的颜色也要

8、比较接近黑 色，然后调节红外传感器上面的可调电阻，将灵敏度调低，一直调到刚好周边的颜色检测 不到为止，那样就能检测白线了。连接参考图如下：3.5避碰模块 3.5.1 超声波模块超声波智能避障实现方便、计算简单、易于做到实时控制,并且在测量精度方面能达到实用的要求,因此成为常用的避障方法。 3.5.2 实验连接图3.6红外模块 3.6.1红外模块说明实验前须知：1.先把 irremote 函式库资料夹放进 arduino libraries 目录底下2.开启 irreceive.pde 测得自 己的红外线遥控的码（在 serial monitor 可显示 ircode） ， 再将ircode 记

9、录下来， 然后到程式里面修改成自 己的红外线码即可。3.6.2实物图四、模块软件设计4.1循迹模块程序 int motorright1=8;/in1int motorright2=9;/in2int motorleft1=7;/in4int motorleft2=6;/in3int speedpin=11;/定义 ea(pwm 调速)int speedpin1=10;/定义 eb(pwm 调速)接口const int sensorleft = 5; /左感測器輸入腳const int sensormiddle= 4 ; /中感測器輸入腳const int sensorright = 3; /右

10、感測器輸入腳int sl; /左感測器狀態int sm; /中感測器狀態int sr; /右感測器狀態void advance(int a) / 前进 digitalwrite(motorright1,low); digitalwrite(motorright2,high); digitalwrite(motorleft1,low); digitalwrite(motorleft2,high); delay(a*50); void left(int i) / 左转 digitalwrite(motorright1,low); digitalwrite(motorright2,high); di

11、gitalwrite(motorleft1,low); digitalwrite(motorleft2,low); delay(i*30); void right(int c) / 右转 digitalwrite(motorright1,low); digitalwrite(motorright2,low); digitalwrite(motorleft1,low); digitalwrite(motorleft2,high);delay(c*30); void stopp(int d) /停止 digitalwrite(motorright1,low); digitalwrite(motor

12、right2,low); digitalwrite(motorleft1,low); digitalwrite(motorleft2,low); delay(d * 10); void back(int g) /后退 digitalwrite(motorright1,high); digitalwrite(motorright2,low); digitalwrite(motorleft1,high); digitalwrite(motorleft2,low); delay(g * 100); void re(int x) /右大转 digitalwrite(motorright1,low);

13、digitalwrite(motorright2,high); digitalwrite(motorleft1,high); digitalwrite(motorleft2,low); delay(x * 25); void le(int h) /左打转 digitalwrite(motorright1,high); digitalwrite(motorright2,low); digitalwrite(motorleft1,low); digitalwrite(motorleft2,high); delay(h * 25); void setup()serial.begin(9600); p

14、inmode(motorright1, output); / 腳位 8 (pwm) pinmode(motorright2, output); / 腳位 9 (pwm) pinmode(motorleft1, output); / 腳位 7(pwm) pinmode(motorleft2, output); / 腳位 6 (pwm) pinmode(speedpin,output); pinmode(speedpin1,output); pinmode(sensorleft, input); /左感測器 pinmode(sensormiddle, input);/中感測器 pinmode(se

15、nsorright, input); /右感測器void loop() sl = digitalread(sensorleft); sm = digitalread(sensormiddle); sr = digitalread(sensorright); sl = digitalread(sensorleft); sm = digitalread(sensormiddle); sr = digitalread(sensorright);if (sm = high) if (sr = low & sl = high) / 向左 left(1); stopp(2); else if (sl =

16、low & sr = high) right(1);stopp(2); else if(sl = high & sr = high ) if(count=des) digitalwrite(motorright1,low); digitalwrite(motorright2,low); digitalwrite(motorleft1,low); digitalwrite(motorleft2,low); delay(50000); else advance(2) ; else / 直進 advance(1); if (sm=low) if(sr=low & sl=high) left(1);

17、stopp(2); else if(sl=low & sr=high) right(1); stopp(2); if(sl = low & sr = low & sm=low) le(1); 4.2 红外模块程序long advence = 0x00ff629d;long back = 0x00ffa857;long stopp = 0x00ff02fd;long left = 0x00ff22dd;long right = 0x00ffc23d;irrecv irrecv(recv_pin);decode_results results;void dump(decode_results *r

18、esults) int count = results-rawlen; if (results-decode_type = unknown)serial.println(could not decode message); elseif(results-decod_type=nec)serial.print(decoded nec: ); else if (results-decode_type =sony)serial.print(decoded sony: ); else if (results-decode_type = rc5) serial.print(decoded rc5: );

19、 else if (results-decode_type = rc6)serial.print(decoded rc6: );serial.print(results-value, hex) serial.print( ();serial.print(resuls-bits, dec); serial.println(bits); serial.print(raw(); serial.print(count, dec);serial.print(): );for (int i = 0; i rawbufi*usecpertick,dec); elseserial.print(-(int)re

20、sults-rawbufi*usecpertick, dec); serial.print( ); serial.println(); void setup() serial.begin(9600); irrecv.enableirin(); / start the receiver int on = 0;unsigned long last = millis();void(loop) i(irrecv.decode(&results) if (millis() - last 250) on = !on; digitalwrite(13, on ? high :low);dump(&resul

21、t)if (results.value= ? ) 4.3避碰模块程序主程序void loop() myservo.write(90); /测量 detection(); /测量角度 if(directionn = 2) /假如 directionn(方向) = 2(倒車) back(5); / 倒退 stopp(); /停止 while(1); if(directionn = 8) advance(2); 五、综合设计与调试5.1流程图 开始 红外信号 障碍物 路径1 路径2 终点 终点 开始5.2软件设计 #include #include int recv_pin = 12;int mot

22、orright1=8;/in1int motorright2=9;/in2int motorleft1=7;/in4int motorleft2=6;/in3int speedpin=11;int speedpin1=10;const int sensorleft = 2; const int sensormiddle= 4 ; const int sensorright = 5; int sl; int sm; int sr; int inputpin = a0;int outputpin =a1；int fspeedd = 0; int directionn = 0; servo myse

23、rvo; int delay_time = 250;int fgo = 8; int bgo = 2; int count=0;int des=0;int f=0;/*红外控制部分*long advence = 0x00ff629d;long b = 0x00ffa857;long s = 0x00ff02fd;long l = 0x00ff22dd;long r = 0x00ffc23d;irrecv irrecv(recv_pin);decode_results results;void dump(decode_results *results)int count = results-ra

24、wlen; if (results-decode_type = unknown) serial.println(could not decode message); else if (results-decode_type = nec)serial.print(decoded nec: ); else if (results-decode_type = sony) serial.print(decoded sony: ); else ifresults-decode_type = rc5) serial.print(decoded rc5: ); else if (results-decode

25、_type = rc6) serial.print(decoded rc6: );serial.print(results-value, hex); serial.print( (); serial.print(results-bits, dec);serial.println( bits); serial.print(raw (); serial.print(count, dec); serial.print(): ); for (int i = 0; i rawbufi*usecpertick, dec); elseserial.print(-(int)results-rawbufi*us

26、ecpertick, dec); serial.print( ); serial.println(); int on = 0;unsigned long last = millis();void setup()serial.begin(9600); pinmode(motorright1, output); pinmode(motorright2, output); pinmode(motorleft1, output); pinmode(motorleft2, output); pinmode(sensorleft, input); pinmode(sensormiddle, input)；

27、 pinmode(sensorright, input); pinmode(speedpin,output);pinmode(speedpin1,output);serial.begin(9600); irrecv.enableirin(); pinmode(inputpin, input); pinmode(outputpin, output); myservo.attach(3); void detection() int delay_time = 250; ask_pin_f(); if(fspeedd 250) on = !on;digitalwrite(13, on ? high :

28、 low);dump(&results); if (results.value = advence )digitalwrite(motorright1,low);digitalwrite(motorright2,high);digitalwrite(motorleft1,low);digitalwrite(motorleft2,high); des=3; if (results.value = b )digitalwrite(motorright1,low);digitalwrite(motorright2,high);digitalwrite(motorleft1,low);digitalw

29、rite(motorleft2,high); des=4;if (results.value = l )digitalwrite(motorright1,low);digitalwrite(motorright2,high);digitalwrite(motorleft1,low);digitalwrite(motorleft2,high); des=5; while(des!=0) myservo.write(90); detection(); if(directionn = 2) f=1; des=des+2;le(20); if(f=0) sl =digitalread(sensorle

30、ft);smdigitalread(sensormiddle);sr=digitalread(sensorright);if (sm = high)/ if (sr = low & sl = high) left(1); stopp(2); else if (sl = low & sr = high) right(1); stopp(2); else if(sl = high & sr = high ) if(count=des) digitalwrite(motorright1,low);digitalwrite(motorright2,low);digitalwrite(motorleft

31、1,low);digitalwrite(motorleft2,low);delay(50000); else advance(2) ; else advance(1); if (sm=low) if(sr=low & sl=high) left(1);stopp(2); else if(sl=low & sr=high) right(1);stopp(2); if(sl = low & sr = low & sm=low) le(1);if(f=1)sl = digitalread(sensorleft);sm =digitalread(sensormiddle)sr=digitalread(sensorright);if (sm = high) if (sr = low & sl = high) left(1);stopp(2) else if (sl = low & sr = high) right(1); stopp(2); else if(sl = high & sr = high ) if(countdes-1) advance(2); stopp(50);