1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)專心-專注-專業(yè)精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè) 簡易智能小車作品類別：第五類 引言本系統(tǒng)采用 AT89S52 作為主控制芯片，整合控制器模塊，金屬探測模塊，障礙物探測模塊，路面檢測模塊，光源探測模塊，電機驅(qū)動模塊，實現(xiàn)小車自動尋路，金屬探測，避障和尋光入庫。電路結構簡單，可靠性能高，無論在結構和技術上都具有較好的科學性，在無人區(qū)引導探測金屬礦源方面具有一定的應用前景。 方案設計設計要求：電動車從起跑線出發(fā)，沿引導線到達 B 點。在 “直道區(qū)”鋪設的白紙下沿引導線埋有 13 塊薄鐵片。電動車檢測到薄鐵片時需立即發(fā)出聲

2、光指示信息，并實時存儲、顯示在“直道區(qū)”檢測到的薄鐵片數(shù)目。 電動車到達 B 點以后進入“彎道區(qū)” ，沿圓弧引導線到達 C 點要求電動車到達 C 點檢處停車 5 秒，停車期間發(fā)出斷續(xù)的聲光信息。 電動車通過障礙區(qū)，在光源的引導下，進入車庫。 簡易路程圖方案選擇： 1.電機驅(qū)動方案的選擇與論證 方案一：使用繼電器對電機進行開關控制和調(diào)制。但缺點很明顯，這種電路不能和單片機直接連接，因為它返回“0”時，并沒有接到地上，所以單片機并不能識別，反而都會的還是0，其次繼電器響應慢而且機械結構容易壞。 方案二：使用三極管或者達林頓管，結合單片機輸出 PWM 信號實現(xiàn)調(diào)速 的目的，此方案易于實施，但若控制電

3、機轉動方向較為困難工作不是很穩(wěn)定。 方案三：使用PWM控制芯片來實現(xiàn)對電機的控制，控制就是對脈沖的寬度進行調(diào)制的技術，即通過對一系列脈沖的寬度進行調(diào)制，來等效地獲得所需要波形。2.路面尋線模塊 方案一：采用光敏傳感器，根據(jù) 白色背景和黑線反光程度的不同來判斷傳感器是否位于黑線上。 方案二：采用反射式紅外傳感器來進行探測。只要選擇數(shù)量和探測距離合適的紅外傳感器，可以準確的判斷出黑線的位置。 方案選擇：采用方案二。方案一受環(huán)境光的影響太大，效果不佳。而紅外光不易受到環(huán)境光的干擾。 3.金屬檢測模塊 采用金屬接近開關來檢測鐵片，當金屬接近時，高頻磁場在金屬中產(chǎn)生了渦流，使得LC 諧振回路的震蕩幅度下

4、降到閾值電壓，開關輸出信號。 4.尋光模塊 方案一：采用單一的光敏電阻，利用其在不同的光強下阻值不同，確定小車的轉向，保證其朝著光源最強的角度前進，這樣做電路實現(xiàn)簡單，但是精度不易控制。 方案二：采用多個光敏電阻，在小車車頭排列成為半圓狀結構。根據(jù)矢量合成原理，按照各個傳感器測量光強的不同，確定小車相對于光的位 。 方案選擇:采用方案二。此方案實現(xiàn)較為復雜但能取得良好的效果。 5.避障模塊 方案一：采用一體化紅外接收頭，在38KHz 附近，接收頭的靈敏度不同。依次在38KHz 發(fā)射頻段不同的紅外線，在距離障礙物一定距離時測出障礙物。 方案二：采用超聲波測距的方法，利用超聲波傳感器，監(jiān)視測量發(fā)射

5、脈沖和接受脈沖的時間差，計算超聲波和物體之間的距離。可以將避障和尋光模塊一起排列為環(huán)狀結構。 方案選擇：因超聲波測距有其性能上的優(yōu)勢，所以選擇方案二。 總體設計： 單片機 AT89C51 金屬探測模塊 障礙物探測模塊路面檢測模塊電動機驅(qū)動模塊 光源探測模塊單元電路設計： 1.控制器模塊： 本設計采用Atmel公司的AT89C51作為系統(tǒng)控制器的單片機方案，AT89C51主要用于控制實現(xiàn)電動車速度控制、循跡行駛、金屬探測、金屬數(shù)目數(shù)碼管顯示、躲避障礙物及探測光源尋光入庫的功能。（AT89C51電路圖） 2.金屬探測模塊：工作電壓直流DC636V,三線制，NPN,常閉，檢測距離8mm,電流200m

6、A;接線方式：電機驅(qū)動模塊: 電機的驅(qū)動芯片選用L298N 作為驅(qū)動芯片。工作穩(wěn)定電機驅(qū)動信號由單片機提供，信號經(jīng)過光耦隔離后，傳至PWM 控制芯片L298N，通過L298N 的輸出腳與兩個電機相連。電機 LA LB0 0 不轉0 1 前轉1 0 后轉1 1 不轉循跡模塊： 當小車在白色地面行駛時，裝在車下的紅外發(fā)射管發(fā)射紅外線信號，經(jīng)白色反射后，被接收管接收，一旦接收管接收到信號，輸出端將輸出低電平；當小車行駛到黑線時，紅外線信號被黑色吸收后，將輸出高電平，從而實現(xiàn)了通過紅線檢測信號的功能。將檢測到的信號送到單片機的 I/O 口，當 I/O 口檢測到的信號為高電平時，表明紅外光被地上的黑線吸

7、收了，表明小車處在黑色的引線上；同理，當 I/O 口檢測到的信號為低電平時，表明小車行駛在白色地面上。 反射式紅外傳感器 ST188 采用高發(fā)射功率紅外廣 電二極管和高靈敏度光電晶體管組成。檢測距離可調(diào)整范圍為 4 15mm；采用非接觸檢測方式LED（由左側的白色方塊表示）和探測器裝（在右側 ）。虛線表示光線從發(fā)射器 LED 中發(fā)出并反射回探測器；探測器檢測到的光強大小取決于物體表面的反射率 ，而這一光強就是傳感器的輸出值 。如圖所示，選通信號（高 電平 ）經(jīng)過三極管擴流后送到傳感器的 K 腳 ，如果檢測到黑線，傳感器C 腳輸出高電平；否則輸出為低電平 。 為了提高控制精度，要求傳感器排列緊密

8、，越緊越好 。但傳感器排列緊密，傳感器發(fā)射管的光線可能會從地面反射進入臨近傳感器的接收管。所以不能同時開啟這些傳感器。 避障模塊： 超聲波測距是通過不斷檢測超聲波發(fā)射后遇到障礙物所反射的回波，從而測出發(fā)射和接受 回波的時間差t，然后求出距離S=Ct/2,式中的C為超聲波波速。 6、電機驅(qū)動模塊： 本 L298N 驅(qū)動模塊，采用 ST 公司原裝全新的 L298N 芯片，采用SMT 工藝穩(wěn)定性高，采用高質(zhì)量鋁電解電容，使電路穩(wěn)定工作。可以直接驅(qū)動兩路 3-35V 直流電機，并提供了 5V 輸出接口 （輸入最低只要6V），可以給 5V單片機電路系統(tǒng)供電（低紋波系數(shù)）,支持3.3V MCU ARM 控

9、制，可以方便的控制直流電機速度和方向。 7、尋光模塊：光源探測電路如下圖所示，VT5為光敏三極管，三極管VT4、VT6構成達林頓管，三極管VT8是為了提高電路的負載能力，其中R1為可變電阻（0-5K），可調(diào)節(jié)光源探測靈敏度。單片機可直接對VT8輸出信號進行判斷。軟件設計： 1、循跡算法： 如果某時刻檢測到黑線偏左，就要向左轉彎；如果檢測到黑線偏右，就要向右轉。為了克服慣性，防止小車左右擺沖出黑線，采用PWM波控制小車速度，來使其平穩(wěn)運動。部分程序如下：void timer0() interrupt 1 /* T0中斷服務程序 */ if(tzkbz) en1=1; else en1=0; /*

10、 產(chǎn)生電機1的PWM信號 */ if(t=100) t=0; /* 1個PWM信號由100次中斷產(chǎn)生 */ void xunji(void) switch(a) case 0 x06:flag=0;s1=0;s2=1;s3=0;s4=1;zkbz=65;zkby=65;break; case 0 x02:flag=0;s1=0;s2=1;s3=0;s4=1;zkbz=65;zkby=15;break; case 0 x01:flag=0;s1=0;s2=1;s3=0;s4=1;zkbz=55;zkby=5;break; case 0 x04:flag=0;s1=0;s2=1;s3=0;s4=1

11、;zkbz=15;zkby=65;break; case 0 x08:flag=0;s1=0;s2=1;s3=0;s4=1;zkbz=5;zkby=60;break; case 0 x00:flag=1;s1=0;s2=1;s3=0;s4=1;zkbz=50;zkby=50;break; default:break; 2、金屬探測： 當探測到金屬片時，管腳返回低電平0，數(shù)碼管加一。程序如下：if ( b=0) c=0; Delaynms(160); b=1;c=1; d=d+1; P0=tabled;3、超聲波避障：當小車4個紅外探測器探測到黑線后，5s計時后進入避障階段，當前方有障礙物時，小

12、車做如下動作：左拐直走右拐直走。部分程序如下：void Conut(void) time=TH1*256+TL1; TH1=0; TL1=0; S=time*1.87/100; /算出來是CM 11。0592M晶振 if(flag=1) /超出測量 flag=0;s1=0;s2=1;s3=0;s4=1; else if(S=32) zkbz=80; zkby=80; s1=0;s2=1;s3=0;s4=1; else zkbz=60;zkby=60; s1=0;s2=1;s3=1;s4=1; Delaynms(1000); zkbz=60;zkby=75;s1=0;s2=1;s3=0;s4=1

13、;Delaynms(1000);zkbz=60;zkby=60;s1=0;s2=1;s3=0;s4=1;Delaynms(1500); s1=1;s2=1;s3=0;s4=1; Delaynms(2000); s1=0;s2=1;s3=0;s4=1;Delaynms(1500);e=e+1;if(e=2) e=0; 尋光入庫： 小車避障后進入尋光入庫階段，由尋光電路工作，尋找光源。部分程序如下：void quguang(void) switch(f) case 0 x40:s1=0;s2=1;s3=0;s4=1;zkbz=65;zkby=65;break; /*直走*/ case 0 x80:

14、s1=0;s2=1;s3=0;s4=1;zkbz=65;zkby=15;break; /*左拐*/ case 0 x20:s1=0;s2=1;s3=0;s4=1;zkbz=15;zkby=65; Delaynms(100);break; /*右拐*/ case 0 xC0:s1=0;s2=1;s3=0;s4=1;zkbz=55;zkby=15;break; /*小右拐*/ case 0 x60:s1=0;s2=1;s3=0;s4=1;zkbz=15;zkby=55;break; /*小左拐*/ case 0 x00:s1=0;s2=1;s3=0;s4=1;zkbz=65;zkby=15;break; /*左拐*/ default:break; Delaynms(10); 整體測試： 1.循跡： 循跡時，小車轉彎時候老沖出黑線，通過調(diào)節(jié)PWM波調(diào)節(jié)小車速度，當個PWM信號由100次中斷產(chǎn)生時，調(diào)節(jié)直線時，小車左右速度65，轉彎時候65、15，小車平穩(wěn)運動。 2.金屬探測： 金屬探測時，當金屬片據(jù)傳感器大于0.5 cm時候，金屬探測失靈，應把傳感器置于據(jù)金屬片0.5cm的高度上。 3.超聲波避障： 當規(guī)避動作在小于據(jù)障礙物距離S=15cm時，小車將不能完全避開障礙物，所以，應設定S30時，小車才能完全規(guī)避。 4.尋光入庫： 通過調(diào)節(jié)R1，來調(diào)節(jié)