智能遥控循迹小车设计报告

1、智能遥控循迹小车报告课题名称：智能遥控循迹小车学 院：长沙民政电子信息工程学院专业：机电一体化班级：机电1034班成员： 刘佳谭佳兴游敬德曾向东指导老师：黄有全2011 年 12 月 29目录摘要 3项目分工 3时间安排3课题目标3设计要求4模块设计5软硬件调试9实训总结9附录10摘要:本次设计是一种基于单片机控制的简易智能寻迹小车系统，其中包括智能小车软硬件的设计、焊接、调试。智能小车以 AT89C51 为控制核心，利用红外探测法对路面黑色轨迹进行检测，从而路面检 测信号反馈给单片机予以分析判断，驱动电机调整小车前进方向，从 而使小车能够沿着黑色轨迹自动行驶，实现小车自动寻迹。项目分工：软件

2、编写：C51模块：曾向东 游敬德；FPGA模块：曾向东 游敬 德软硬件调试：刘佳谭佳兴设计报告：谭佳兴刘佳时间安排：十六周：材料购买及焊接十七周：软件编写十八周：软硬件调试和设计报告十九周：作品验收及答辩课题目标：1、 掌握基于单片机及FPGA的软件的编写。2、 通过智能小车的的软硬件调试掌握各种工具的运用。3、培养团队合作、沟通、创新能力设计要求1、电路原理方框图显示寻迹状态2、主要功能：寻迹板送过来的5路检测信号送到FPGA板，FPGA将此5 路信号送出至5个LED灯显示状态（检测至黑线灭，否则亮）；同 时将此5路信号送到单片机。FPGA发出一个启动信号给单片机， 从而启动小车。小车在接收

3、到FPGA送过来的启动指令后，读取寻 迹信号，根据寻迹信号确定小车的运行状态，将小车的运行状态送 至FPGA,同时根据相应算法，驱动小车的左右电机前进。并实现 前进、左拐弯、右拐弯、后退等功能。模块设计1、寻光的原理利用光敏电阻的特性，遇到光电阻减小。通过比较器 LM339进 行电压比较，测到光则输出高电平，没测到光则输出低电平。用三 个光电阻来实现寻找光源，左，中，右三个，左边测到则向左转， 中间测到直走，右边测到向右走。2、模块方案比较与论证根据设计要求，本系统主要由控制器模块、寻迹传感器模块、 直流电机及其驱动模块。1）车体设计方案1:购买玩具电动车。购买的玩具电动车具有组装完整的车 架

4、车轮、电机及其驱动电路。但是一般的说来，玩具电动车具有如 下缺点：首先，这种玩具电动车由于装配紧凑，使得各种所需传感 器的安装十分不方便。其次，这种电动车一般都是前轮转向后轮驱 动，不能适应该题目的方格地图，不能方便迅速的实现原地保持坐 标转90度甚至180度的弯角。再次，玩具电动车的电机多为玩具直 流电机，力矩小，空载转速快，负载性能差，不易调速。因此我们 放弃了此方案。方案2:通过网络购买买四轮专用车。经过反复考虑论证，四轮 车子行驶更平稳，所以我们选择了这种方案。2、控制器模块采用Atmel公司的AT89C51单片机作为主控制器。它是一个 低功耗，高性能的8位单片机，片内含32k 空间的

5、可反复擦写100,000次Flash只读存储器，具有4K 的随机存取数据存储器 (RAM ), 32 个I/O 口，2个8位可编程定时计数器，且可在线编 程、调试，方便地实现程序的下载与整机的调试。时钟电路和复位 电路如图3-1 (与单片机构成最小系统)单单单单单单单J4.4 HeaderP0.85 P0.6P0.7P1.10P1.314P1.2. 6P1.738P1.4HeaderP1.85P1.6P1.7J5J64 P2.5 P2.P2.7Header.4 Header6P3.798P3. 5P3.U6+5XT AL118XT AL1XT AL2RSTEA/VPP+5VRSPSENALET

6、 93 1 - -P3.0/RxD30P3.1/TxDP3.2/INT0P3.0P3.3/INT1P3.4/T0P3.5/T1r10P3.6/WRP3.7/RDP3.111VVCCP0.0/AD0393P0.1/AD1 3P0.2/AD23P0.3/AD33P0.4/AD43P0.5/AD53P0.6/AD63P0.7/AD7P1.0/T2P1.1/T2EXP1.2P1.340P0.0P0 1P0.2P0.4P0.5P0.6P0.7+5VP1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7P2.01P2.1P2.2P2.33P2.44P2.5AP2 612VSSP1.4P1.56P2.7P

7、3.3STC89C52RP1.67813P1.7P3.4C14P2.0/A82P3.5151P3.6c P2.1/A92162P3.7。P2.2/A1021734 P2.3/A11220匚 P2.4/A1252c P2.5/A13 627 P2.6/A142o P2.7/A15 82P3.1C121uFACK1C1 +C1-C2+C2-C13%0 1k432 T2IN 一11 U7T1IN10方J2 4亘GND+5VC20 110uFR5910KVDDVCCSW4SW-PBRSTC14FT1OUTT2OUTR1INR2INVEE713 RlinTlout+5R1OUTR2OUTJ8Y1XT A

8、L230pC11图3.1主控原理图3、寻迹方案的设计这里的寻迹是指小车在白色地板上，寻着黑线行走。方案一：用光敏电阻组成光敏探测器。光敏电阻的阻值可以跟 随周围环境光线的变化而变化。当光线照射到白线上面时，光线发 射强烈，光线照射到黑线上面时，光线发射较弱。因此光敏电阻在 白线和黑线上方时，阻值会发生明显的变化。将阻值的变化值经过比较器就可以输出高低电平。但是这种方案受光照影响很大，不能 够稳定的工作。方案二：用RPR22理光电对管，RPR22皿一种一体化反射型 光电探测器，其发射器是一个碎化钱红外发光二极管，而接受器是 一个高灵敏度，硅平面光电三极管。RPR22特点：(1)、塑料透镜可以提高

9、灵敏度(2)、内置可见光过滤器能减小离散光的影响(3)、体积小，结构紧凑当发光二极管发出的光反射回来时，三极管导通输出低电平。此光 电对管调理电路简单，工作性能稳定。综上所述，我们选择方案一，但是这种方案受光照影响很大，不能 够稳定的工作，所以用黑色布隔开一些外部光源，减少影响。原理图：光敏也邮极报是 者在轨逐线上元敬度博节士珞j 3旧不门电收器实物图:4、电源模块方案1：用9V的电池电源给电机供电，然后使用 7805稳压管 来把高电压稳成5V分别给单片机和电机驱动芯片供电。这种接法 比较简单，但小车的车体重量过大会导致电机动力不足。方案2:采用双电源。为了确保单片机控制部分和电机驱动的 部分

10、的电压不会互相影响，要把单片机的供电和驱动电路分开来， 即：用4节干电池6V为单片机系统和其他芯片供电。电机的电源 采用将220V交流电进行整流、滤波、稳压使输出值为 12V的电源。 结合车体重量和实际考虑，我们采用方案二。5、遥控模块1）控制流程图：西电0尹皿嚼萨右口 I!监2）器材选择超再生接收模块采用 LC振荡电路，内含放大整形，输出的数据信号为解码后的高电平信号，使用极为方便，并且价格低廉，所以被广泛使用。带四路解码 输出（同时也可改为六路点动或互锁输出），使用方便；数据脚输出 的电平是瞬时的而且和发射端是否发射相对应，有遥控信号时数据脚是高电平， 即驱动电机工作。遥控信号消失时数据脚

11、立即恢复为低电平， 驱动电机停止。各脚位名称以及功能说明：1 VT输出状态指示2 D3数据输出（前进）3 D2数据输出（后退）4 D1数据输出（右转）5 D0数据输出（左转）6 5V电源正极7 GND电源负极8 ANT接天线端6、小车各模块分布小车的总体布局应以尽量减少互相干扰为原则，兼顾美观整齐。 基于这两点，通过调试，在小车底板下面只安放了两个减速电机， 防止电机磁对电气信号的干扰。车头部分放置传感器模块，这样和 别的电流通路基本隔离，有利于信号的稳定。单片机置于车的中央 且用铜柱将其支起来，于电机、电源等干扰源远离，很好地保证单 片机的稳定可靠地运行。总体布局图如下图所示。控端模块循迹模

12、块遥拽模块 （由于杓根 角度-无法 显示.位于 电池邕F 面）片系和他片番 单机统其芯电软硬件调试：此次调试主要是在实训室进行的，通过实训室提供的各类工具 进行检测、试验。硬件调试的内容主要有循迹电路板的检测、小车 电机、开发板。软件调试则通过硬件部分实现。调试中遇到的问题及解决方案：1、 循迹板焊接处接口脱落：重新进行焊接2、 芯片引脚配置错误：正确配置引脚3、 小车行驶方向错误，无法正确循迹：检查程序并改正实训总结：这次的实训已不是大学里面的第一次实训，但绝对是我态度最认真，最看重的一次实训，当然也是付出最多的一次实训，至于收获那是 可想而知的，实训一般是一组为单位，小组成员分工合作的形式

13、完成的.我 的主要任务是完成报告的撰写，附加任务为在整个实训过程中配合其他成员完成实训I,表面上看起来，我的任务是最简单最轻松的，其实不 然，因为我需要参与整个过程，并熟悉每个流程的作用，要达到的目的 和效果，这次的实训覆盖面很广.它牵涉到很多的专业知识，如何设计 车体,如何编写程序，如何让它达到预期效果，每一步都要花费很多时 间去专研，去调试.虽然最后的结果不是让我们很满意，但在看到小车 跑起来的那一刻，每位小组成员内心都有洋溢着喜悦，这是一种前所未 有的体验，结果对我们已不是很重要，重要的是我们在整个实训过程中 的所感所悟，它让我们认识到学科之间的紧密联系，培养了我们的相 互合作协调的团队

14、意识，拓展了我们思维空间想象能力，还有调试中出 现的种种问题让我们学会独立思考，加强了我们解决问题的能力，在解 决问题的同时，同时还巩固了对专业知识的认知及加强了我们的求知欲,所以这次实训I目的不仅仅只是打一个好的分数为求不挂科，它对我们实现了一次专业知识综合运用能力的大考察，也是一次将理论结 合于实践的一次大演练，这样我们的学习不再局限于课本上的理论知 识，实践才会让我们收获更多.附录单片机程序：#include <reg52.h>#define uint unsigned int void delay()uint m,n;for (m=1;m<100;m+)for(n=1

15、;n<121;n+);void delay1 (uint a) uint i,j;for (i=a;i>0;i-)for (j=121;j>0;j-);void main()(/* if(P1=0xe4)/黑底白色轨迹赛道程序(P1=0xff;P2=0xff;while(1)/P1=0xff;switch(P1)case 0xe4:/前进，两灯灯P2=0x55; break;case0xe8:/左转，右灯亮P2=0x95; break;case0xf0:/左转，右灯亮P2=0x95;break;case0xe2:/右转，左灯亮P2=0x59;break;case0xe1:/右转，左灯亮P2=0x59;break;case0xff:/全速前进P2=0x55;break;case0xe0:/后退，两灯不亮P2=0xee;break;)delay();*/if(P1=0xfb)/白底黑色轨迹赛道程序P1=0xff;P2=0xff; while (1)前进，两灯灯前进，两灯灯switch (P1) case 0xfb:P2=0x55;break;case0xf9:P