智能小車實訓報告.doc

智能小車實訓報告摘要： 本課題是基于AT89C52單片機的智能小車的設計與實現，小車完成的主要功能是能夠自主識別黑色引導線并根據黑線走向實現快速穩(wěn)定的尋線行駛。小車系統(tǒng)以 AT89S52 單片機為系統(tǒng)控制處理器；采用紅外傳感獲取賽道的信息，來對小車的方向和速度進行控制。此外，對整個控制軟件進行設計和程序的編制以及程序的調試，并最終完成軟件和硬件的融合，實現小車的預期功能。一、實驗目的：通過設計進一步掌握單片機的應用，特別是在嵌入式系統(tǒng)中的應用。進一步學習單片機在系統(tǒng)中的控制功能，能夠合理設計單片機的外圍電路，并使之與單片機構成整個系統(tǒng)。二、設計方案 該智能車采用紅外傳感器對賽道進行道路檢測，單片機根據采集到的信號的不同狀態(tài)判斷小車當前狀態(tài)，通過電機驅動芯片L298N發(fā)出控制命令，控制電機的工作狀態(tài)以實現對小車姿態(tài)的控制。三報告內容安排本技術報告主要分為三個部分。第一部分是對整個系統(tǒng)實現方法的一個概要說明，主要內容是對整個技術原理的概述；第二部分是對硬件電路設計的說明，主要介紹系統(tǒng)傳感器的設計及其他硬件電路的設計原理等；第三部分是對系統(tǒng)軟件設計部分的說明，主要內容是智能模型車設計中主要用到的控制理論、算法說明及代碼設計介紹等。技術方案概要說明 本模型車的電路系統(tǒng)包括電源管理模塊、單片機模塊、傳感器模塊、電機驅動模塊。工作原理： 利用紅外采集模塊中的紅外發(fā)射接收對管檢測路面上的軌跡 將軌跡信息送到單片機 單片機采用模糊推理求出轉向的角度，然后去控制行走部分 最終完成智能小車可以按照路面上的軌跡運行。硬件電路的設計1、最小系統(tǒng)：小車采用atmel公司的AT89C52單片機作為控制芯片，圖1是其最小系統(tǒng)電路。主要包括：時鐘電路、電源電路、復位電路。其中各個部分的功能如下：1、時鐘電路：給單片機提供一個外接的16MHz的石英晶振。2、電源電路：給單片機提供5V電源。3、復位電路：在電壓達到正常值時給單片機一個復位信號。圖1 單片機最小系統(tǒng)原理圖2、電源電路設計：模型車通過自身系統(tǒng)，采集賽道信息，獲取自身速度信息，加以處理，由芯片給出指令控制其前進轉向等動作，各部分都需要由電路支持，電源管理尤為重要。在本設計中，51單片機使用5V電源，電機及舵機使用6V電源?？紤]到電源為充電電池組，額定電壓為7.2V，實際充滿電穩(wěn)壓后的5V電源供電，舵機及電機直接由電池供電。3、傳感器電路：光電尋線方案一般由多對紅外收發(fā)管組成，通過檢測接收到的反射光強，判斷黑白線。原理圖由紅外對管和電壓比較器兩部分組成，紅外對管輸出的模擬電壓通過電壓比較器轉換成數字電平輸出到單片機。4、電機驅動電路： 電機驅動芯片L298N是SGS公司的產品，內部包含4通道邏輯驅動電路。是一種二相和四相電機的專用驅動器，即內含二個H橋的高電壓大電流雙全橋式驅動器，接收標準TTL邏輯電平信號，可驅動46V、2A以下的電機。其引腳排列如圖1中U4所示，1腳和15腳可單獨引出連接電流采樣電阻器，形成電流傳感信號。L298可驅動2個電機，OUT1、OUT2和OUT3、OUT4之間分別接2個電動機。5、7、10、12腳接輸入控制電平，控制電機的正反轉，ENA，ENB接控制使能端，控制電機的停轉。也利用單片機產生PWM信號接到ENA，ENB端子，對電機的轉速進行調節(jié)。由于一片L298N可以直接驅動兩個電機，但是為了加大驅動力，我們采用兩路并聯(lián)的方式來驅動電機。軟件系統(tǒng)的實現小車循跡規(guī)則：若小車偏左的時候，車輪將向右偏轉；若小車偏右，車輪將向左偏轉；若沒有偏移，小車將繼續(xù)向前；若小車完全偏離黑色軌跡，小車后退以尋找黑色軌跡。心得總結根據本次設計要求，我們小組系統(tǒng)地閱讀了大量的資料，并認真分析了設計課題的需求，還系統(tǒng)學習了51系列單片機的工作原理及其使用方法，并獨自設計智能小車的整個項目。雖然條件艱苦，但經過不懈鉆研和努力，購買到了所有所需的元器件，并系統(tǒng)的進行了多項試驗，最終做出了整個小車的硬件系統(tǒng)，然后結合課題任務和小車硬件進行了程序的編制，本系統(tǒng)能夠基本滿足設計要求，能夠較快較平穩(wěn)的是小車沿引導線行駛，但由于經驗能力有限，該系統(tǒng)還存在著許多不盡人意的地方有待于進一步的完善與改進。通過本次課題設計，不僅是對我們課本所學知識的考查，更是對我的自學能力和收集資料能力以及動手能力的考驗。本次畢業(yè)設計使我們對一個項目的整體設計有了初步認識，還認識了幾種傳感器，并能獨立設計出其接口電路，再有對電路板的制作有了一定的了解，并學會了使用Protel設計電路。本次畢業(yè)設計使我們意識到了實驗的重要性，在硬件制作和軟件調試的過程中，出現了很多問題，最終都是通過實驗的方法來解決的。還有以前對程序只是一個很模糊的概念，通過這次的課題設計使我對程序完全有了一個新的認識，并能使用C熟練的進行編程了。通過本次課題設計，極大的鍛煉了我們的思考和分析問題的能力，并對單片機有了一個更深的認識?？傊?，在課題設計的過程中，無論是對于學習方法還是理論知識，我們都有了新的認識，受益匪淺，這將激勵我們在今后再接再厲，不斷完善自己的理論知識，提高實踐運作能力。感謝老師在本次實訓中對我們的指導。