单片机课程设计-智能循迹小车

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1、单片机课程设计——智能循迹小车学院：电子信息工程学院专业、班级：自动化姓名：王利民学号：1指导教师：金坤善2015年12月目录一、设计目的与要求……………………………………………………………1.1、设计目的…………………………………………………………………1.2、设计要求…………………………………………………………………二、系统原理及功能分析2.1、系统原理分析………………………………………………………………2.1.1、整体原理及系统框图………………………………………………2.1.2、循迹原理分析…………………………………………………2.1.3、电机

2、转速控制原理分析……………………………………2.2、功能分析……………………………………………………………三、系统设计……………………………………………………………3.1、系统硬件电路选取和设计3.1.1、MCU…………………………………………………………3.1.2、循迹模块…………………………………………………………3.1.3、驱动模块……………………………………………………………3.1.4、电源…………………………………………………………3.1.5、供电电源…………………………………………………………3.2、系统软件设计…………………………………

3、……………………………四、测试结果五、总结……………………………………………………………………………参考文献……………………………………………………………………………附录…………………………………………………………………………………一、设计目的与要求1.1、设计目的1、能够熟练使用51单片机编写程序。2、能够使用AltiumDesigner绘制出整体电路图，并明白各部分电路的工作原理。3、了解电机的控制原理和红外传感器的原理，能够熟练使用。4、了解循迹的方法和原理，找出最佳的循迹方案。1.2、设计要求1、设计一款智能小车，能够自动循黑线行驶。2、循迹

4、效果流畅，不存在大幅度摇摆，在运行时不会冲出赛道。3、能够做出小车实物，自行绘制赛道并当场演示。二、系统原理及功能分析2.1、系统原理分析2.1.1、整体原理及系统框图本智能小车采用四轮驱动，要实现自动循迹功能，循迹模块通过发射管发射红外线，通过判断接收管是否接受到，来判别是否检测到黑线，从而返回高或低电平，然后将采集到的电平信号传送给单片机。经过单片机的分析处理，把相应的指令信息传送给电机驱动模块，控制电机的转动。系统框图如图1所示。红外对管循迹L298N电机驱动89C51单片机图1系统框图2.1.2、循迹原理分析本项目采用四路循迹（由四个单独的循

5、迹模块组成），如图3所示，（以下从左到右是依次是第1、2、3、4个循迹模块，以下简称灯1、2、3、4)。直线行驶时灯2、3在黑线上方，灯1在黑线左侧，灯4在黑线右侧。在拐弯时：I左拐时：①只有灯2在黑线上方，灯3、4移动到黑线右侧；②灯1和灯2在黑线上方，灯3、4移动在黑线右侧；③只有灯1在黑线上方，灯2、3、4移动到黑线右侧；II右拐时①只有灯3在黑线上方，灯1、2移动到黑线左侧；②灯3、4在黑线上方，灯1、2移动到在黑线左侧；③只有灯4在黑线上方，灯1、2、3移动到黑线左侧。14四路循迹红外对管图2直行时循迹简图四个灯循迹能够保证循迹更加平滑，拐

6、弯时也更加流畅，不会左右不停的摇摆。2.1.3、电机转速控制原理分析电机转速采用PWM调速方法，根据小车在直行或者转弯时需要的不同速度，从而设定不同的阈值。通过控制电机的输入口00(或11)、01、10三种不同的组合，实现电机的停止、正转、反转，在拐弯时，结合电机转向控制方式和PWM阈值的不同从而使左、右侧轮的不同转向和转速，从而达到这样的效果：（左轮转速V1，右轮转速V2，正转V1、V2>0,反之相反）1、拐弯幅度小、速度慢或者只有灯2（或灯3）在黑线上时，V2>V1>0(或V1>V2>0)。2、拐弯幅度大、速度快或者只有灯1（或灯4）在黑线上时，

7、V2>>V1>0或V2>0,V1<=0(或V1>>V2>0或V1>0.V2<=0)。3、拐弯幅度大、速度快或者所有的灯都在黑线外侧，电机控制同2。2.2、功能分析小车在循迹时，电机转动需要较大的电流，而锂电池通常输出电流和电压不能很好的满足恒压和持续大电流的要求，且MCU也需要一个恒定5V电压供电，通过L298N驱动模块，给电机提供一个稳定的较大的电流，且可以输出恒定的5V；循迹功能的实现时，可以采用红外对管，红外循迹模块在检测黑线和白板时可以产生高低不同的电平信号，这两种功能的组合就可以实现小车自动循迹。三、系统设计3.1、系统硬件电路选取和设计3

8、.1.1、MCU本系统选用STC89C51单片机作为主控制器，其最小系统板（如图3）由L298N的降压芯片转