循迹小车原理

寻迹小车在历届全国大学生电子设计比赛中多次消失了集光.机.电于一体的简略单纯智能小车标题.笔者经由过程论证.比较.实验之后制造出了简略单纯小车的寻迹电路体系.全部体系基于通俗玩具小车的机械构造,并运用了小车的底盘.前后轮电机及其主动回复复兴装配,可以或许安稳跟踪路面黑色轨迹运行.总体计划全部电路体系分为检测.掌握.驱动三个模块.起首运用光电对管对路面旌旗灯号进行检测,经由比较器处理之后,送给软件掌握模块进行及时掌握,输出响应的旌旗灯号给驱动芯片驱动电机迁移转变,从而掌握全部小车的活动.体系计划方框图如图1所示.图1智能小车寻迹体系框图传感检测单元小车循迹道理该智能小车在画有黑线的白纸“路面”上行驶,因为黑线和白纸对光线的反射系数不合,可依据接收到的反射光的强弱来断定“道路”—黑线.笔者在该模块中运用了简略.运用也比较广泛的检测办法——红外探测法.红外探测法,即运用红外线在不合色彩的物理概况具有不合的反射性质的特色.在小车行驶进程中不竭地向地面发射红外光,当红外光碰到白色地面时产生漫发射,反射光被装在小车上的接收管接收;假如碰到黑线则红外光被接收,则小车上的接收管接收不到旌旗灯号.传感器的选择市场上用于红外探测法的器件较多,可以运用反射式传感器外接简略电路克己探头,也可以运用构造简略.工作机能靠得住的集成式红外探头.ST系列集成红外探头价钱便宜.体积小.运用便利.机能靠得住.用处广泛,所以该体系中最终选择了ST168反射传感器作为红外光的发射和接收器件,其内部构造和外接电路均较为简略,如图2所示图2ST168检测电路ST168采取高发射功率红外光.电二极管和高敏锐光电晶体管构成,采取非接触式检测方法.ST168的检测距离很小,一般为8~15毫米,因为8毫米以下是它的检测盲区而大于15毫米则很轻易受干扰.笔者经由多次测试.比较,发明把传感器装配在距离检测物概况10毫米时,检测后果最好.R1限制发射二极管的电流,发射管的电流和发射功率成正比,但受其极限输入正向电流50mA的影响,用R1=150的电阻作为限流电阻,Vcc=5V作为电源电压，测试发明发射功率完万能知足检测须要;可变电阻R2可限制接收电路的电流,一方面呵护接收红外管;另一方面可调节检测电路的敏锐度.因为传感器输出端得到的是模仿电压旌旗灯号,所以在输出端增长了比较器,先将ST168输出电压与2.5V进行比较,再送给单片机处理和掌握.传感器的装配准确选择检测办法和传感器件是决议循迹后果的主要身分,并且准确的器件装配办法也是循迹电路利害的一个主要身分.从简略.便利.靠得住等角度动身,同时在底盘装设4个红外探测头,进行两级偏向改正掌握,将大大进步其循迹的靠得住性,具体地位散布如图3所示.__1:左？：左？■:右□右1左i1H2!右轮ixxii■1iL.J轮图3红外探头的散布图图中循迹传感器全体在一条直线上.个中X1与Y1为第一级偏向掌握传感器,X2与Y2为第二级偏向掌握传感器，并且黑线统一边的两个传感器之间的宽度不得大于黑线的宽度.小车进步时,始终保持（如图3中所示的行走轨迹黑线）在XI和Y1这两个第一级传感器之间,当小车偏离黑线时,第一级传感器就能检测到黑线,把检测的旌旗灯号送给小车的处理.掌握体系,掌握体系发出旌旗灯号对小车轨迹予以改正.第二级偏向探测器现实是第一级的后备呵护它的消失是斟酌到小车因为惯性过大会依旧偏离轨道,再次对小车的活动进行改正,从而进步了小车循迹的靠得住性软件掌握单元单片机选型及程序流程此部分是全部小车运行的焦点部件,起着掌握小车所有运行状况的感化.掌握办法有许多,大部分都采取单片机掌握.因为51单片机具有价钱低廉是运用简略的特色，这里选择了ATMEL公司的扫描I/O口是否有变化AT89S51作为掌握焦点部件,其程序掌握方框图如图扫描I/O口是否有变化AT89S51作为掌握焦点部件,其程序掌握方框图如图4所示.进入判斷程序丫输岀相应的信号按制电机启动（开始前进）初始优程序"O口图4体系的程序流程图小车进入循迹模式后,即开端不断地扫描与探测器衔接的单片机I/O口,一旦检测到某个I/O口有旌旗灯号变更,程序就进入断定程序,把响应的旌旗灯号发送给电念头从而改正小车的状况.车速的掌握车速调节的办法有两种：一是用步进电机代替小车上原有的直流电机;二是在原有直流电机的基本上,采取pwm调速法进行调速.斟酌到机械装配便利于修正等身分,这里选择后者,运用单片机输出端输出高电平的脉宽及其占空比的大小来掌握电机的转速,从而掌握小车的速度.经由多次实验,最终肯定适合的脉宽和占空比,基本性包管小车在所须要的速度规模内安稳前行.电机驱动单元从单片机输出的旌旗灯号功率很弱,即使在没有其它外在负载时也无法带动电机,所以在现实电路中我们参加了电机驱动芯片进步输入电机旌旗灯号的功率,从而可以或许依据须要掌握电机迁移转变.依据驱动功率大小以及衔接电路的简化请求选择L298N,其外形.管脚分布如图5所示.0^kpijT4JO_T«^rf4甘⑺3UOOK：0^kpijT4JO_T«^rf4甘⑺3UOOK：SUW1YVCkLTj&GE叶W*ijTtggj1Multiw<tt15图5L298N管脚散布图从图中可以知道，一块L298N芯片可以或许驱动两个电机迁移转变,它的使能端可以外接高下电平,也可以运用单片机进行软件掌握，极大地知足各类庞杂电路须要.别的,L298N的驱动功率较大,可以或许依据输入电压的大小输出不合的电压和功率，解决了负载才能不敷这个问题.结语此计划选择的器件比较简略,现实中也很轻易实现.经由多次测试,成果标明在必定的弧度规模内,小车可以或许沿着黑线轨迹行进,达到了预期目的.缺少之处,因为小车采取直流电机,其速度掌握不敷准确和稳固,不克不及实现急转和大弧度的拐弯.程序#include<reg51.h>#defineucharunsignedchar#defineuintunsignedintucharpro_left,pro_right,i,j;//阁下占空比标记sbitleftl二P2飞；sbitleft2二P2^1;sbitrightl二P22sbitright2二P2";sbiten1=P10;sbiten2=P11;//循迹口三个红别传感器sbitleft_red二P「2;//白线地位sbitmid_red二P「3;//黑线地位sbitright_red二P「4;//白线地位voiddelay(uintz){uchari;while(z){for(i=0;i<121;i++);}}voidinit(){left_red=0;//白线地位mid_red=1;//黑线地位right_red=0;TMOD=0X01;//准时器0选用方法1TH0=(65536100)/256;TL0=(65536100)%256;EA=1;ET0=1;TR0=1;en1=1;en2=1;}voidtime0(void)interrupt1{i++;j++;if(i<=pro_right){en1=1;}elseen1=0;if(i==40){en1=~en1;i=0;}if(j<=pro_left){en2=1;}elseen2=0;if(j==40){en2=~en2;j=0;}TH0=(65536100)/256;TL0=(65536100)%256;}voidstraight()//走直线函数{pro_right=39;pro_left=39;left1=0;left2=1;right1=1;right2=0;}voidturn_left()//左转弯函数{pro_right=5;pro_left=39;left1=0;left2=1;right1=1;right2=0;}voidturn_right()//右转弯函数{pro_right=39;pro_left=5;left1=0;left2=1;right1=1;right2=0;}voidturn_back()//撤退退却(反转)函数{left1=1;left2=0;right1=0;right2=1;pro_right=39;pro_left=39;}voidinfrared()//循迹{ucharflag;if(left_red==1){flag=1;}elseif(right_red==1){flag=2;}elseif((left_red==0)&(mid_red==0)&(right_red==0)){flag=3;}elseflag=0;switch(flag){case0:strai