1、基于arduino單片機的實物設計 題目： 基于arduino的智能小車(烏龜)設計姓名： 學院： 專業： 班級： 學號： 指導教師： 設計時間： 目錄一 、任務設計及要求3二、 arduino42.1 arduino簡介42.2參數說明4三、 硬件設計43.1所需硬件清單43.2硬件設計說明53.3電機驅動模塊53.3.1 l298n說明53.3.2 l298n連接圖53.4循跡模塊53.4.1尋線功能53.4.2尋線傳感器與實驗連接圖53.5避碰模塊73.5.1 超聲波模塊73.5.2 實驗連接圖73.6紅外模塊83.6.1紅外模塊說明83.6.2實物圖8四、模塊軟件設計84.1循跡模塊程

2、序84.2 紅外模塊程序104.3避碰模塊程序11五、綜合設計與調試115.1流程圖115.2軟件設計12六、總結146.1遇到問題及解決辦法141、 硬件問題142、 軟件問題156.2個人感悟15一 、任務設計及要求 利用arduino設計智能小車(烏龜)其功能： 1、實現循跡（利用tcrt5000 紅外對管）； 2、避碰功能（利用超聲波）； 3、紅外遙控功能； 4、綜合以上功能實現自動循跡、避障、紅外控制的智能小車； 二、 arduino 2.1 arduino簡介arduino 智能小烏龜是一款單片機學習應用開發系統,以 arduino 單片機系列 atmega-328為核心.完成尋線

3、,避障,紅外遙控和藍牙遙控的功能,.套件包含了大量的趣味程序，并可擴展外置的電路模塊，從而增加小車的使用功能.旨在讓使用者在學習 arduino 單片機時能脫離枯燥的理論知識，在玩樂中獲取單片機系統開發的能力。 2.2參數說明 1.電機參數：電壓范圍：1.5-12v,電機軸長10mm,轉速 100rpm/min. 2.控制電機選用l298n驅動模塊，與單片機真正隔離. 3.三組尋線模塊,檢測黑白線，精度更高,也可用與防跌落控制. 4.紅外遙控通信模塊，組成智能小車遙控系統. 5.超聲波模塊,小車避障系統. 5.藍牙無線模塊,可以和手機藍牙配對遙控機器人. 6.可接入外部712v的電壓。并能搭載

4、多款傳感器模塊，根據您的想象力實現各種功能.三、 硬件設計3.1所需硬件清單1. 金屬減速電機 2 個；2.優質輪胎 2 個；3.電機固定件 2 個；4 、牛眼萬向輪；5.機器人底盤 2 片；6.l298n 電機驅動板 1 個；7.arduino uno328 控制板 1 個；8.arduino 傳感器擴展板 1 個；9.云臺 1 個；10.舵機 1 個；11.超聲波模塊 1 個；12.三組尋線模塊；13.紅外接收傳感器；14.單片機遙控器；15.2000ma 18650 充電電池 2 節；16.18650 電池盒一個；17.18650 充電器一個。3.2硬件設計說明 結合實際、根據需要，將系

5、統分為四個模塊，即電機驅動模塊，循跡模塊，避碰模塊，紅外模塊，分開做，自后將其綜合起來。3.3電機驅動模塊 3.3.1 l298n說明 l298n是一個驅動模塊，就是單片機的驅動電流太小無法驅動電動機，因此l298n其起到一個放大器作用。通過控制l298n i1 i2 i3 i4接口，控制電機的正轉，反轉，轉彎和停止。 3.3.2 l298n連接圖 如下圖所示：3.4循跡模塊 3.4.1尋線功能 使小車沿著黑線走，根據黑線的位置選著行走的狀態。 3.4.2尋線傳感器與實驗連接圖 tcrt5000紅外對管的工作原理是利用紅外線對顏色的反射率不一樣，將 反射信號的強弱轉化成電流信號。黑白尋跡模塊在

6、檢測到黑色高電平有效，檢測到白色是為 低電平有效，檢測高度為 03cm。使用方法1.傳感器接口有3根排針，分別是gnd ，vcc，out。vcc和gnd為供電端，out是信 號輸出端。 2.檢測到物體，信號端輸出低電平；未檢測到物體，信號端輸出高電平。 3.主要判斷信號輸出端是0或者1，就能判斷物體是否存在。 性能參數： 1：檢測距離，檢測白紙時約為2厘米。視顏色的不同距離有所不同，白色最遠。 2.供電電壓：2.5v12v,不要超過12v。(注意：最好用低電壓供電，供電電壓太高傳感器的壽命會變短。5v供電為佳。) 3.工作電流，5v時1820ma。經大量測試，傳感器硬件設置為1820ma工作電

7、流時性能最 佳，主要表現在抗干擾能力上。4.檢測到物體，信號端輸出低電平；未檢測到物體，信號端輸出高電平。 5.傳感器輸出ttl電平，能直接與3.3v或者5v單片機io口相連。 黑線或者白線檢測原理 1.利用黑色對光線的反射率小這個特點，當平面的顏色不是黑色時，傳感器發射出去的紅 外光被大部分反射回來。于是傳感器輸出低電平0。 2.當平面有一黑線，傳感器在黑線上方時，因黑色的反射能力很弱，反射回來的紅外光很 少，達不到傳感器動作的水平，所以傳感器還輸出1。 3.我們只要用單片機判斷傳感器的輸出端是0或者是1，就能檢測黑線。 4.檢測白線的原理和檢測黑線的原理一樣，檢測白線時，白線周邊的顏色也要

8、比較接近黑 色，然后調節紅外傳感器上面的可調電阻，將靈敏度調低，一直調到剛好周邊的顏色檢測 不到為止，那樣就能檢測白線了。連接參考圖如下：3.5避碰模塊 3.5.1 超聲波模塊超聲波智能避障實現方便、計算簡單、易于做到實時控制,并且在測量精度方面能達到實用的要求,因此成為常用的避障方法。 3.5.2 實驗連接圖3.6紅外模塊 3.6.1紅外模塊說明實驗前須知：1.先把 irremote 函式庫資料夾放進 arduino libraries 目錄底下2.開啟 irreceive.pde 測得自 己的紅外線遙控的碼（在 serial monitor 可顯示 ircode） ， 再將ircode 記

9、錄下來， 然后到程式里面修改成自 己的紅外線碼即可。3.6.2實物圖四、模塊軟件設計4.1循跡模塊程序第 9 頁 int motorright1=8;/in1int motorright2=9;/in2int motorleft1=7;/in4int motorleft2=6;/in3int speedpin=11;/定義 ea(pwm 調速)int speedpin1=10;/定義 eb(pwm 調速)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 =

10、3; /右感測器輸入腳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) / 前進 digitalwrite(motorright1,low); digitalwrite(motorright2,high); digitalwrite(motorleft1,low); digitalwrite(motorleft2,high); delay(a*50); void left(int i) / 左轉 digitalwrite(motorright1,low); digitalwrite(motorright2,high

11、); digitalwrite(motorleft1,low); digitalwrite(motorleft2,low); delay(i*30); void right(int c) / 右轉 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(

12、motorright2,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) /右大轉 digitalwrite(motorright1,l

13、ow); digitalwrite(motorright2,high); digitalwrite(motorleft1,high); digitalwrite(motorleft2,low); delay(x * 25); void le(int h) /左打轉 digitalwrite(motorright1,high); digitalwrite(motorright2,low); digitalwrite(motorleft1,low); digitalwrite(motorleft2,high); delay(h * 25); void setup()serial.begin(960

14、0); pinmode(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 pinmo

15、de(sensorright, 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 (

16、sl = 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

17、(1); stopp(2); else if(sl=low & sr=high) right(1); stopp(2); if(sl = low & sr = low & sm=low) le(1); 第 16 頁4.2 紅外模塊程序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

18、_results *results) 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(deco

19、ded rc5: ); 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.pri

20、nt(-(int)results-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);

21、dump(&result)if (results.value= ? ) 4.3避碰模塊程序主程序void loop() myservo.write(90); /測量 detection(); /測量角度 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、綜合設計與調試5.1流程圖 開始 紅外信號 障礙物 路徑1 路徑2 終點 終點 開始5.2軟件設計 #include #include int recv_pin =

22、 12;int motorright1=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;

23、 servo myservo; int delay_time = 250;int fgo = 8; int bgo = 2; int count=0;int des=0;int f=0;/*紅外控制部分*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 =

24、 results-rawlen; 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 (res

25、ults-decode_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

26、-rawbufi*usecpertick, 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(sensormidd

27、le, input)； 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,

28、on ? high : 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,lo

29、w);digitalwrite(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 =digitalre

30、ad(sensorleft);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);digitalwrit

31、e(motorleft1,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);