自循迹小车论文

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1、2012年福建省大学生电子设计竞赛自平衡小车（D题）【本科组】2012年9月8日自平衡小车设计报告摘要：本设计是基于STC12C5A60S2单片机的自平衡小车的设计与实现，小车完成的基本耍求是三轮着地，可沿引导线逆时针方向运行一周，冇加速减速，循迹的功能。发挥部分为两轮直立沿引导线逆时针方向运行一周。其中循迹用光电传感器(ST178)模块电路來完成，小车驱动出L298N驱动屯路完成，速度由单片机输出的PWM波控制，直立平衡由9轴气压指南针模块电路完成。关键字：STC12C5A60S2L298NST178自动循迹直立自平衡循迹Summary

2、：ThisdesignisbasedonSTC12C5A60S2SCMselfbalancingdesignandrealizationofthecar,thecarfinisharebasicrequirementsofthethreetouchdown，canguidethe1inealongthecounterclockwiseoperationweek,acceleratedspeed,trackingfunction.Playapartintwowheeluprightalongtheguidelinecounterclockw

3、iserunningaweek.Thetraceusingphotoelectricsensor(ST178)modulecircuittocomplete,thecardrivenbyL298Ndrivecircuitcompleted,speedbysingle-chipmicrocomputeroutputPWMwavetocontrol,verticalbalanceby9axispressurecompassmodulecircuitfinish.Keywords:STC12C5A60S2L298NST178automatict

4、rackinguprightselfbalancingtrace—、任务与要求：11」基木要求：21.2发挥部分：2二、系统方案设计：32」系统总体方案设计：32.2小车系统硬件设计与比较:4三、硬件电路设让：63」单片机最小系统的设计：63.2光电传感循迹模块的设计：63.3电机驱动模块的设计:7四、软件设计：94.1程序总统设计说明：94.2PWM控制：94.3总体软件流程图：104.3小车循迹，加速，减速流程图:114.4中断程序流程图:124.4系统程丿芋：12五、测试方法与测试结果：135.1测试方案与测试条件:135.2测试结

5、果完整性:13六、结束语:14七、参考文献:15八、附录：16、任务与要求:设计并制作一个自平衡小车。两轮驱动、一轮为万向轮，如图1所示。车体重心必须在驱动轮轴与万向轮之间，小车可以按图3的所场地运行一周。□f万向轮车体L图1小车结构示意驱动轮—w_k驱动轮图2小车直立状态示意单位:cm图3场地示意图1.1基本要求：(1)三轮着地，万向轮在前，可沿引导线逆吋针方向运行一周，全程吋间不超过3分钟。(2)引导线的A、B点之间为加速区，B、C区为减速区，车速应有明显变化(时间比约l:2)o(3)D、E两点为引导线断开区域，小车经过D点时能正常运

6、行，并能寻迹至E点后继续行驶。(4)E点到F点区域必须按S形路线行驶。1.2发挥部分：(1)由人手持小车为直立状态(两轮着地)开始保持平衡，放手后沿引导线逆时针方向运行一周。(2)(2)(3)(4)项与基木要求的(2)(3)(4)一致。(5)其他创新功能。二、系统方案设计:2.1系统总体方案设计：我们将系统分为电机驱动模块、小车控制模块、红外对管（ST178）循迹模块以及9轴气压指南针模块这四大模块。方案一：系统方块图如下：鉴于该小车的功能与使用内存要求较高，为了制作的成本与方便，因此，选择方案一。2・2小车系统硬件设计与比较：2.2.1

7、单片机芯片的比较与选择方案一：用STC89C52作为小车的主控制芯片，可以完成基本部分，可是其1/0的输入输出功能不大强，存在一定的局限性，较难扩展功能。方案二用STC12C5A60S2作为小车的主控制芯片,该芯片有足够的存储，可以方便下载程序到该芯片，能够满足该系统软件的需要，该芯片提供了足够的计时器中断,采用该芯片可以比较灵活的选择各个模块控制芯片，能够准确的计算出时间，冇很好的实时性。基于以上分析，选择了方案二，采用STC12C5A60S2作为小车的主控制芯片。2.2.2电机的比较与选择方案一：采用步进电机作为该系统的驱动电机。由于

8、其转过的角度可以精确的定位，可以实现小车的前进路程和位置的精确定位，虽然采用步进电机有诸多优点，步进电机的输出力矩较低，随转速的升高而下降，11在较高转速时会几句下降，不适用与小车等一定速度要