【注】本课程设计既可以作为传感器课程设计也可以作为单片机课程设计，只需稍加修改偏向
课程设计报告书
课程名称：
题目：基于光电传感器的智能小车寻迹模块
设计
系（院）：
学期：
专业班级：
姓名：
学号：
目录
一、设计目的 (1)
二、题目的具体设计要求 (1)
三、系统的总体实现原理、方案设计 (1)
1.国内外发展现状 (1)
2.文献综述 (1)
3.系统的总体实现原理 (2)
4.总体方案设计 (2)
4.1主控模块选用方案对比 (2)
4.2传感器选用方案对比 (3)
4.3传感器的安装方案对比 (3)
四、传感器选用 (4)
1.选用型号及特点 (4)
2.内部结构及工作原理 (4)
3.传感器工作电路设计及说明 (5)
五、其它各部分单元电路设计 (6)
1.控制模块 (6)
2.电源模块 (7)
3.电机及驱动模块 (7)
3.1电机 (7)
3.2驱动 (7)
六、系统总电路原理图(见附录三) (9)
1.系统总体说明 (9)
2.软件设计 (10)
2.1小车循迹流程图 (10)
2.2中断程序流程图 (11)
七、仿真与调试（见附录四） (11)
八、总结与心得体会 (12)
参考文献 (12)
附录一：元器件清单 (13)
附录二：单片机测试程序 (13)
附录三：系统总电路原理图 (15)
附录四：Proteus原理仿真图 (16)
1.直行 (17)
2.二级右转 (18)
3.二级左转 (19)
智能小车寻迹模块设计报告
一、设计目的
1. 能较全面地巩固和应用“传感器及检测技术”课程中所学的基本理论和基本方法，并初步掌握小型数字系统设计的基本方法。
2. 通过《传感器及检测技术》课程设计，掌握传感器及检测系统设计的方法和设计原则及相应的硬件调试的方法。进一步理解传感器及检测系统的设计和应用。
3. 培养独立思考、独立准备资料、独立设计规定功能的数字系统的能力。
4. 培养书写综合设计报告的能力。
二、题目的具体设计要求
1.设计一个基于光电传感器的自动寻迹小车，使小车能够自动检测地面黑色轨迹，并沿着黑色轨迹行驶。
2.当地面黑线方向发生变化时，小车要能够及时作出调整，进行恰当的转向。
三、系统的总体实现原理、方案设计
1.国内外发展现状
世界上许多国家都在积极进行智能车辆的研究和开发设计，智能小车在各个领域都具有广泛的应用前景。在工业生产中，可以代替人类完成恶劣环境下的货物搬运、设备检测等任务；在军事上，可以在危险地带代替人类完成侦察、排雷等任务；在民用上，可以作为导盲车为盲人提供帮助；在科学研究方面，可以代替人类完成外星球勘探或者矿藏勘探等。目前智能行走机器人——智能小车的研究正向复杂型、智能型、自主型发展，智能车与人类生活联系得越来越紧密，是一个相当活跃的研究领域。
2.文献综述
本设计是基于光电传感器的简易自动寻迹小车系统。小车利用光电传感器对路面黑色轨迹进行检测,并将路面检测信号反馈给单片机，并以AT89C51单片机
为控制核心,对采集到的信号予以分析判断,并产生PWM波，控制小车左右轮速度使小车及时转向,从而使小车沿着黑色轨迹自动行驶,实现小车自动寻迹的目的。
3.系统的总体实现原理
这里的循迹是指小车在白色地板上循黑线行走，由于黑线和白色地板对光线的反射系数不同，可以根据传感器接收到反射光的强弱来判断“道路”。
本设计包括硬件和软件设计两个部分。模块划分为电源模块、光电传感器检测模块、主控电路模块、电机及驱动模块等子模块。
系统的结构框图如图2-1 所示。
图2-1系统的结构框图
4.总体方案设计
根据要求，确定如下方案：在小车上加装四个红外光电传感器，实现对电动车的位置、运行状况的检测，并将测量数据传送至AT89C51单片机进行处理，然后由单片机根据所检测的数据实现对智能小车的控制。这种方案能对智能小车的运动状态进行实时控制，控制灵活、可靠，精度高，可满足课题要求。
4.1主控模块选用方案对比
方案一：
选用一片CPLD作为系统的核心部件，实现控制与处理的功能。CPLD具有速度快、编程容易、资源丰富、开发周期短等优点，可利用VHDL语言进行编写开发。虽然CPLD的处理速度非常快，但小车的行进速度不可能太高，那么对系统处理信息的要求也就不会太高，若采用该方案，不仅在控制上会遇到许许多多不必要增加的难题，而且成本较高，造成资源的浪费。
方案二：
采用单片机作为整个系统的核心，用其控制行进中的小车，以实现其既定的性能指标。系统的关键在于实现小车的自动控制，而在这一点上，单片机就显现出来它的优势——控制简单、方便、快捷。这样一来，单片机就可以充分发挥其资源丰富、有较为强大的控制功能及可位寻址操作功能、价格低廉等优点。因此，这种方案是一种较为理想的方案。
AT89C51单片机具有功能强大的位操作指令，I/O口均可按位寻址，程序空间多达8K，对于本设计也绰绰有余，而且AT89C51单片机价格非常低廉，具有较高的性价比。综合考虑后决定选用AT89C51单片机作为主控芯片。
4.2传感器选用方案对比
方案一：
采用光敏电阻作光电传感器。光敏电阻的阻值可以跟随周围环境光线的变化而变化。当光线照射到白线上面时，光线发射强烈，光线照射到黑线上面时，光线发射较弱。因此光敏电阻在白线和黑线上方时，阻值会发生明显的变化。将阻值的变化值经过比较器就可以输出高低电平。但是这种方案受外界光照影响很大，不能够稳定的工作。
方案二：
采用ST系列反射式光电传感器。这个系列的传感器种类齐全、价格便宜、体积小、使用方便、质量可靠、用途广泛。
采用ST188作为红外光电传感器，当检测到黑色区域，二极管发射的红外线没有反射到光敏接收三极管，三极管截止；若检测到白色区域，接收三极管接收到二极管发射的红外线，三极管导通，满足要求，故选用性价比较高的ST188红外光电传感器。
4.3传感器的安装方案对比
方案一：
采用两个红外光电传感器，分别放置在电动车车头的左、右两个方向，用来控制小车的行走方向。此方案虽然可以较好地循迹，但由于转向后的惯性，小车会沿着黑线大幅摆动。
方案二：
采用三个红外传感器，一个置于轨道中间，两个置于轨道外侧，当小车脱离轨道时，置于中间的一个红外传感器接收到光线，等待外面任一个检测到黑线后，做出相应的转向调整，直到中间的红外传感器重新检测到黑线再恢复正向行驶。此方案能使小车较稳定地沿黑线行驶，但小车在遇到大幅转弯时会直接冲出轨道。
方案三：
采用4个红外传感器，具体位置如图2.2.3所示。
四个循迹传感器全部在一条直线上。其中X1与Y1为第一级方向控制传感器，X2与Y2为第二级方向控制传感器，并且黑线同一边的两个传感器之间的宽度不大于黑线的宽度。小车前进时，始终保持在X1和Y1这两个第一级传感器之间，当小车偏离黑线时，第一级传感器就能检测到黑线，把检测的信号送给单片机，单片机发出信号对小车轨迹予以纠正。若小车回到了轨道上，即4个传感器都接收到光线，则小车会继续行走；若小车由于惯性过大依旧偏离轨道，越出了第一级两个传感器的探测范围，这时第二级传感器检测到并加大偏转力度，使小车迅速回到正确轨道上去。第二级传感器作为第一级的后备保护，使小车纠正方向的速度显著提高，大大减小冲出跑道的可能，从而提高了小车循迹的可靠性，故采用此方案。
四、传感器选用
1.选用型号及特点
红外传感器ST188，采用高发射功率红外光电二极管和高灵敏度光电晶体管组成，检测距离可调整范围大，4-13mm 可用，采用非接触检测方式。
2.内部结构及工作原理
含一个反射模块（发光二极管）和一个接收模块（光敏三极管）。通过发射红外信号，看接收信号变化判断检测物体状态的变化。A、K之间接发光二极管，C、E之间接光敏三极管（二者在电路中均正接，但要串联一定阻值的电阻）
图 4-1 ST188实物图
发光器和收光器在同一个装置内，利用反射原理完成光电控制作用。正常情况下，发光器发出的光反射回来被收光器收到；一旦光路被检测物挡住，收光器收不到光时，光电开关就动作，输出一个开关控制信号。
图 4-2 ST188管脚图及内部电路
3.传感器工作电路设计及说明
图 4-3传感器模块电路图
发光二极管不断发光，当照射到黑色线时，光电管接收不到反光，电路相当于断开，电压比较器的正输入端为高电平，经过LM234比较器整形后，输出一个
高电平以传入单片机。照射到白色时，发光二极管发射的光线被光电管接收到，电路相当于闭合，输出低电平。其中滑动变阻器可以调节LM324的门限电压。
LM324为四运放集成电路，采用14脚双列直插塑料封装。内部有四个运算放大器，有相位补偿电路。电路功耗很小，工作电压范围宽，可用正电源3～30V，或正负双电源±1．5V～±15V工作。
在黑线检测电路中用来确定红外接收信号电平的高低，以电平高低判定黑线有无。在电路中，LM324的一个输入端需接滑动变阻器，通过改变滑动变阻器的阻值来提供合适的比较电压。
图 4-5 LM324内部电路图 4-6 集成运放的管脚图
五、其它各部分单元电路设计
1.控制模块
图5-1 时钟电路和复位电路
AT89C51单片机是美国Atm el公司生产低电压，高性能CMOS 8位单片机，片内含4KB的可反复擦写的只读程序存储器（EPROM）和128 B的随机存取数据存储器(RAM)，器件采用Atm el公司的高密度、非易失性存取技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器（CPU）和Flash 存储单元，功能强大。AT89C51单片机可提供许多高性价比的应用场合，可灵活应用于各种控制领域。在这一块芯片上，集成了一台微型计算机的主要组成部分，其中包括CPU、存储器、可编程I/O口、定时器/计数器、串行口等，各部分通过内部总线相连。
时钟电路和复位电路如图5-1（与单片机构成最小系统）
1）采用外部时钟，晶振频率为12MHZ
2）采用按键复位
2.电源模块
电源采用双路开关电源。明伟牌D-30W双路开关电源。输出（5V、12V）。实物图如图5-2所示。
图5-2双路开关电源
该开关电源尺寸为129X98X38mm，交流输入转换由开关选择，具有过流短路保护功能，能自冷散热。低价位、高可靠。
3.电机及驱动模块
3.1电机
电机采用直流减速电机，直流减速电机转动力矩大，体积小，重量轻，装配简单，使用方便。由于其内部由高速电动机提供原始动力，带动变速（减速）齿轮组，可以产生较大扭力。
可选用减速比为1：74 的直流电机，减速后电机的转速为100r/min。若车轮直径为6cm，则小车的最大速度可以达到0.314m/s能够较好的满足系统的要求。
3.2驱动
驱动模块采用专用芯片L298N 作为电机驱动芯片，L298N 是一个具有高电压大电流的全桥驱动芯片，其响应频率高，一片L298N可以分别控制两个直流电机。以下为L298N的引脚图和输入输出关系表。
图3-9 L298N外部引脚表2 L298N输入输出关系
停止是步进电机内的磁场不再旋转，这一固定的磁场所产生的力矩也称为静力矩迫使步进电机不再转动。刹车是为了确保步进电机的定位准确性，在静力矩之外再增加磨擦力迫使电机不再转动，由快到慢分别为正转、停止、刹停和反转。本设计用到电机的正转和停止，即一级转向为一个车轮高速正转，一个车轮低速正转；二级转向为一个车轮高速正转，一个车轮停转。
驱动电路的设计如图3-10 所示：
图3-10 L298N电机驱动电路
L298N 的5、7、10、12 四个引脚接到单片机上，通过对单片机的编程就可
实现两个直流电机的PWM调速控制。
六、系统总电路原理图(见附录三)
1.系统总体说明
当光电传感器开始接受信号，通过比较器将信号传入单片机中。小车进入寻迹模式，即开始不停地扫描与探测器连接的单片I/O 口，一旦检测到某个I/O 口有信号变化，就执行相应的判断程序，把相应的信号发送给电动机从而纠正小车的运行轨迹。单片机采用T0定时计数器，通过产生PWM波，控制电机转速。
系统采用PWM来调节直流电机的速度。PWM是通过控制固定电压的直流电源开关频率,从而改变负载两端的电压,进而达到控制要求的一种电压调整方法。PWM可以应用在许多方面,如电机调速、温度控制、压力控制等。
在PWM驱动控制的调整系统中,按一个固定的频率来接通和断开电源,并根据需要改变一个周期内“接通”和“断开”时间的长短。通过改变直流电机电枢上电压的“占空比”来改变平均电压的大小,从而控制电动机的转速。因此,PWM 又被称为“开关驱动装置”。
在脉冲作用下,当电机通电时,速度增加；电机断电时,速度逐渐减少。只要按一定规律,改变通、断电的时间,即可让电机转速得到控制。
本系统中通过控制51单片机的定时器T0的初值，从而可以实现P0.4和P0.5输出口输出不同占空比的脉冲波形。定时计数器若干时间（比如0.1ms）中断一次, 就使P0.4或P0.5产生一个高电平或低电平。将直流电机的速度分为100个等级, 因此一个周期就有个100脉冲, 周期为100个脉冲的时间。速度等级对应一个周期的高电平脉冲的个数。占空比为高电平脉冲个数占一个周期总脉冲个数的百分数。一个周期加在电机两端的电压为脉冲高电压乘以占空比。占空比越大, 加在电机两端的电压越大, 电机转动越快。电机的平均速度等于在一定的占空比下电机的最大速度乘以占空比。当我们改变占空比时, 就可以得到不同的电机平均速度, 从而达到调速的目的。精确地讲, 平均速度与占空比并不是严格的线性关系, 在一般的应用中, 可以将其近似地看成线性关系。
2.软件设计
2.1小车循迹流程图
小车进入循迹模式后，即开始不停地扫描与探测器连接的单片机I/O口，一旦检测到某个I/O口有信号，即进入判断处理程序，先确定4个探测器中的哪一个探测到了黑线，如果左面第一级传感器或者左面第二级传感器探测到黑线，即小车左半部分压到黑线，车身向右偏出，此时应使小车向左转；如果是右面第一级传感器或右面第二级传感器探测到了黑线，即车身右半部压住黑线，小车向左偏出了轨迹，则应使小车向右转。在经过了方向调整后，小车再继续向前行走，并继续探测黑线重复上述动作。循迹流程图如图4-2所示
由于第二级方向控制为第一级的后备，则两个等级间的转向力度必须相互配合。第二级通常是在超出第一级的控制范围的情况下发生作用，它也是最后一层保护，所以它必须要保证小车回到正确轨迹上来，则使第二级转向力度大于第一
级，其大小通过改变单片机输出的占空比的大小来改变，具体数值在实地实验中得到。
2.2中断程序流程图
这里利用的是51单片机的T0定时计数器，从而让单片机P0口的P0.4和P0.5引脚输出占空比不同的方波, 然后经驱动芯片放大后控制直流电机。定时计数器若干时间（比如0.1ms）比如中断一次, 就使P0.4或P0.5产生一个高电平或低电平。中断程序流程图如图4-3所示
七、仿真与调试（见附录四）
本设计通过利用Proteus仿真，将所编写的程序用Keil C软件编译，所仿真原理图见附录四。
当红外光电传感器没有检测到黑线，左右车轮高速转动，小车直行；当左边一级红外光电传感器检测到黑线时，小车左轮高速正转，右轮低速正转，实现一
级左转；当左边二级红外光电传感器检测到黑线时，小车左轮高速正转，右轮停
止转动，实现二级右转；当右边一级红外光电传感器检测到黑线时，小车右轮高
速正转，左轮低速正转，实现一级右转；当右边二级红外光电传感器检测到黑线
时，小车右轮高速正转，左轮停止转动，实现二级左转。
八、总结与心得体会
根据本次设计要求，我们小组并认真分析了设计课题的需求，系统地阅读了大量的相关资料，比较成功地实现了了设计要求，虽然存在一些不足，比如小车只能在一定范围内循迹，因为选用的光电传感器探测距离有限，如果完全脱离轨迹跑出黑线后很难自动重回轨迹，但是我还是有很大的收获。我不仅复习了这学期刚学过的C51单片机的工作原理及其使用方法，尝试编写程序并调试成功，还对光电传感器的特点与选用做了深入的分析和研究，对电路以及模电知识做了一个简单的回顾，也学习了利用protel和proteus进行系统电路的绘制与仿真，使以前所学的相关专业知识得到了综合与运用，让它们相互关联，发挥各自所长。在设计过程中我体会到理论结合实际的重要性，只有综合性能、体积、价格等多方面的因素，才能选用高性价比的元件，电路在能实现系统功能的前提下要尽可能的简明易连，需经过反复查阅和修改才能不断完善。在今后我会再接再厉，不断完善自己的理论知识，提高实践动手能力并努力做得更好。
参考文献
[1]童诗白华成英.模拟电子技术基础（第四版）[M].高等教育出版社，2006
[2]朱定华戴颖颖李川香.单片微机原理、汇编与C51及接口技术[M]. 清华大学出版社，2013
[3]魏学业.传感器与检测技术[M].人民邮电出版社，2012
[4]阎石.数字电子技术基础(第五版)[M].高等教育出版社.2006
[5]高锋.单片微型计算机原理与接口技术[M].科学出版社.2003
[6] 宋健姜军生赵文亮. 基于单片机的直流电动机PWM调速系统[J].农机化研究.2006,(1):102-103
[7] 王晶翁显耀梁业宗.自动寻迹小车的传感器模块设计[M].武汉理工大学自动化学院
[8] 刘迎春.传感器原理设计与应用[M].国防科技大学出版社.1992
附录一：元器件清单
小车模型1辆
黑色胶布1卷
AT89C51单片机1块
ST188作为红外检测传感器4个
LM324比较器1块
明伟牌D-30W双路开关电源1个
直流减速电机1个
L298N电机驱动芯片1块
导线、不同值的电阻、电容若干
附录二：单片机测试程序
#include
#define uchar unsigned char
#define uint unsigned int
unsigned char zkb1=0 ; //**左边电机的占空比**// unsigned char zkb2=0 ; //**右边电机的占空比**// unsigned char t=0; //**定时器中断计数器**// sbit RSEN2=P1^0;
sbit RSEN1=P1^1;
sbit LSEN1=P1^2;
sbit LSEN2=P1^3;
sbit IN1=P0^0;
sbit IN2=P0^1;
sbit IN3=P0^2;
sbit IN4=P0^3;
sbit ENA=P0^4;
sbit ENB=P0^5;
//****************延时函数****************//
void delay(int z)
{ while (z--); }
//**********初始化定时器，中断***********//
void init()
{ TMOD=0x01;
TH0=(65536-100)/256;
TL0=(65536-100)%256;
EA=1;
ET0=1;
TR0=1;
}
//***********中断函数+脉宽调制***********//
void timer0() interrupt 1
{ if(t ENA=1; else ENA=0; if(t ENB=1; else ENB=0; t++; if(t>=100) {t=0;} } //******************直行******************// void qianjin() { zkb1=30; zkb2=30; } //***************左转函数1***************// void turn_left1() { zkb1=0; zkb2=50; } //***************左转函数2***************// void turn_left2() { zkb1=0; zkb2=60; } //***************右转函数1***************// void turn_right1() { zkb1=50; zkb2=0; } //***************右转函数2***************// void turn_right2() { zkb1=60; zkb2=0; } //***************循迹函数*****************// void xunji() { uchar flag; if((RSEN2==1)&&(RSEN1==1)&&(LSEN2==1)&&(LSEN1==1)) { flag=0; }//*******直行*******// else if((RSEN2==0)&&(RSEN1==1)&&(LSEN2==1)&&(LSEN1==1)) { flag=1;} //***左偏2,右转2***// else if((RSEN2==0)&&(RSEN1==0)&&(LSEN2==1)&&(LSEN1==1)) { flag=2;} //***左偏1,右转1***// else if((RSEN2==1)&&(RSEN1==1)&&(LSEN2==0)&&(LSEN1==0)) { flag=3; }//***右偏1，左转1***// else if((RSEN2==1)&&(RSEN1==1)&&(LSEN2==0)&&(LSEN1==1)) { flag=4; }//***右偏2，左转2***// switch (flag) { case 0:qianjin(); break; case 1:turn_right1(); break; case 2:turn_right2(); break; case 3:turn_left1(); break; case 4:turn_left2(); break; default: break; } } //****************主程序****************// void main() { init(); zkb1=30; zkb2=30; while(1) { IN1=1; //******给电机加电启动******// IN2=0; IN3=1; IN4=0; ENA=1; ENB=1; while(1) { xunji(); //*********寻迹**********// } } } 附录三：系统总电路原理图 附录四：Proteus原理仿真图 16 1.直行 17 宁波大学 创新性开放实验报告题目基于光电传感器的自动寻迹小车 学号： 姓名： 专业： 指导教师： 目录 光电感应智能车............................................................................................. 错误！未定义书签。 一、硬件系统…………………………………………………………………………………错误！未定义书签。 （一)硬件框图 (3) 1、电源模块 (4) 2、寻迹模块 (4) 3、驱动模块 (5) 4、测速模块 (6) 二、软件系统 (7) （一）主程序流程图 (7) 1、电机驱动 (8) 2、舵机驱动 (10) 参考文献 (13) 光电感应自动寻迹智能车 【摘要】如果把自动寻迹小车成比例的扩大数倍，就成为真正有意义上的智能车，可以运用于军事、民用领域，对未来汽车行业的发展有一定的借鉴意义。通过光电传感器来寻找轨迹，以所编写的程序为软件支持，通过单片机计算生成相应的控制参数，驱动电机来使小车按照轨迹运动。其中小车在直线行驶过程控制参数保持不变，匀速行驶，而在小车要转弯之前则要先减速以防止小车过弯时冲出赛道，弯道过去之后在加速行驶以减少行驶时间。 【关键词】红外传感器；PID控制；自动寻迹 一、硬件系统 （一）智能小车的整体结构图 智能车通过单片机来接受和发出参数状态信号，电源模块是给智能车各个模块提供电压以使模块可以正常运作，寻迹模块则是包含着参数输送给单片机的作用，驱动模块是小车动起来的根源，测速模块是为了控制车速以使智能车平稳的沿着车道运行。 智能循迹小车___设计报告 智能循迹小车设计 专业：自动化 班级：自动化132 姓名：罗植升莫柏源梁 桂宾 指导老师： 2014年4月——2010年6月 本课题是基于STC89C52单片机的智能小车的设计与实现，小车完成的主要功能是能够自主识别黑色引导线并根据黑线走向实现快速稳定的寻线行驶。小车系统以 STC89C52单片机为系统控制处理 器； 采用红外传感获取赛道的信息，来对小车的方向和速度进行控制。此外，对整个控制软件进行设计和程序的编制以及程序的调试，并最终完成软件和硬件的融合，实现小车的预期功能。 当今世界，传感器技术和自动控制技术正在飞速发展，机械、电气和电子信息已经不再明显分家，自动控制在工业领域中的地位已经越来越重要，“智能”这个词也已经成为了热门词汇。现在国外的自动控制和传感器技术已经达到了很高的水平，特别是日本，比如日本本田制作的机器人，其仿人双足行走已经做得十分逼真，而且具有一定的学习能力，还据说其智商已达到6岁儿童的水平。 作为机械行业的代表产品—汽车，其与电子信息产业的融合速度也显著提高，呈现出两个明显的特点：一是电子装置占汽车整车（特别是轿车）的价值量比例逐步提高，汽车将由以机械产品为主向高级的机电一体化方向发展，汽车电子产业也很有可能成为依托整车制造业和用车提升配置而快速成为新的增长点；二是汽车开始向电子化、多媒体化和智能化方向发展，使其不仅作为一种代步工具、同时能具有交通、娱乐、办公和通讯等多种功能。 无容置疑，机电一体化人才的培养不论是在国外还是国内，都开始重视起来，主要表现在大学生的各种大型的创新比赛，比如：亚洲广播电视联盟亚太地区机器人大赛（ABU ROBCON）、全国大学生“飞思卡尔”杯智能汽车竞赛等众多重要竞赛都能很好的培养大学生对于机电一体化的兴趣与强化机电一体化的相关知识。但很现实的状况是，国内不论是在机械还是电气领域，与国外的差距还是很明显的，所以作为机电一体化学生，必须加倍努力，为逐步赶上国外先进水平并超过之而努力。 为了适应机电一体化的发展在汽车智能化方向的发展要求，提出简易智能小车的构想，目的在于：通过独立设计并制作一辆具有简单智能化的简易小车，获得项目整体设计的能力，并掌握多通道多样化传感器综合控制的方法。所以立“智能循迹小车”一题作为尝试。 此项设计是在以杨老师提供的小车为基础上，采用AT89C52单片机作为控制核心，实现能够自主识别黑色引导线并根据黑线走向实现快速稳定的寻线行驶。 #include 基于STC89C52单片机红外智能循迹小车 实验报告册 学院：电气工程学院 协会：电子科技协会 班级：电气1206 班 姓名：蔡申申 学号：201223910625 联系方式：151 **** **** 摘要 本报告论述了自己参加第八届河南工业大学科技创新大赛——基于STC89C52RC单片机红外智能循迹小车的方案论证、制作过程、调试过程。设计采用STC89C52RC单片机为核心控制器件，采用TCRT5000红外反射式开关传感器作为小车的循迹模块来识别白色路面中央的黑色引导线，采集信号并将信号转换为能被单片机识别的数字信号，单片机获取路面信息后，进行分析、处理，最后控制减速电机转动实现转向。实验表明：该系统抗干扰能力强、电路结构简单、制作成本低，运行平稳、可靠性好。 关键词：STC89C52单片机、反射式光电对管、PWM调速 减速电机 目录 摘要 (2) 1 绪论 (4) 1.1 智能循迹小车概述 (4) 1.1.1 循迹小车的发展历程回顾 (4) 1.1.2 智能循迹分类 (4) 1.1.3 智能循迹小车的应用 (5) 2 智能循迹小车总体设计方案 (5) 2.1 整体设计方案 (5) 2.1.1 系统设计步骤 (5) 2.1.2 系统基本组成 (5) 2.2 整体控制方案确定 (6) 3 系统的硬件设计 (6) 3.1 单片机电路的设计 (6) 3.1.1 单片机的功能特性描述 (6) 3.1.2 晶振电路 (7) 3.1.3 复位电路 (7) 3.2 光电传感器模块 (8) 3.2.1 传感器分布 (8) 3.3 电机驱动电路 (9) 3.3.1 L298N引脚结构 (9) 3.3.2 电机驱动原理 (9) 4 系统的软件设计 (10) 4.1 软件设计的流程 (10) 4.2 本系统的编译器 (10) 5 系统的总体调试 (11) 5.1 硬件的测试 (11) 5.2 系统的软件调试 (11) 结论 (11) 致谢 (11) 参考文献 (12) 附录A 原理图与模块电路图 (12) 附录B 程序代码 (13) 附录C 硬件实物图 (15) 电子作品设计报告 项目名称：智能小车 学院：机电工程学院 专业：应用电子技术 班级：09应电（1）班 组别：第三组 姓名：杨磊赖焕宁梁广生 指导老师：杨青勇玉宁 目录 摘要： (3) 关键词： (3) 引言： (3) 一、系统设计 (3) 1.1设计要求 (4) 1.2车体方案认证与选择 (4) 二、硬件设计及说明 (5) 2.1原理图设计 (5) 2.1.1稳压电源 (5) 2.1.2基本系统 (5) 2.1.3电机驱动 (5) 2.1.4液晶显示部分 (6) 2.1.5RS485数据总线 (6) 2.1.6循迹部分 (7) 2.2PCB设计 (7) 2.2.1主板PCB (7) 2.2.2循迹板PCB (8) 三、软件设计及说明 (8) 四、系统测试过程 (10) 五、总结 (11) 六、附录 (11) 附录一：系统元器件清单 (11) 附件二：系统测试源程序 (12) 摘要：本组的智能小车是采用凌阳的车架，是以两个电机来驱动小车，主板部 分自行设计。通过接收器MAX1483来采集信息，传送进主控芯片PIC16F886单片机，进行数据处理后，送进驱动芯片L293D以完成相应的操作。采用反射式红外光电传感器ST178来实现小车自动循迹功能，并且整个过程采用液晶显示屏RT1602来显示相应的数据。 关键词：PIC16F886 L293D 反射式红外光电传感器ST178 自动循迹引言： 近现代，随着电子科技的迅猛发展，人们对技术也提出了更高的要求。汽车的智能化在提高汽车的行驶安全性，操作性等方面都有巨大的优势，在一些特殊的场合下也能满足一些特殊的需要。智能小车系统涉及到自动控制，车辆工程，计算机等多个领域，是未来汽车智能化是一个不可避免的大趋势。本文设计的小车以PIC16f886 为控制核心，用反射式红外光电传感器作为检测元件实现小车的自动循迹前行，并显示等功能。 一、系统设计 本组智能小车的硬件主要有以PIC16f886 作为核心的主控器部分、自动循迹部分、显示部分、电机驱动部分。其中电机驱动部分和其他部分分别由两个不同的电源分开供电。 小车硬件系统结构示意图如下： 智能循迹小车设计 专业：自动化 班级：0804班 姓名： 指导老师： 2018年8月——2018年10月 摘要： 本课题是基于AT89C52单片机的智能小车的设计与实现，小车完成的主要功能是能够自主识别黑色引导线并根据黑线走向实现快速稳定的寻线行驶。小车系统以 AT89S52 单片机为系统控制处理器；采用红外传感获取赛道的信息，来对小车的方向和速度进行控制。此外，对整个控制软件进行设计和程序的编制以及程序的调试，并最终完成软件和硬件的融合，实现小车的预期功能。 引言 当今世界，传感器技术和自动控制技术正在飞速发展，机械、电气和电子信息已经不再明显分家，自动控制在工业领域中的地位已经越来越重要，“智能”这个词也已经成为了热门词汇。现在国外的自动控制和传感器技术已经达到了很高的水平，特别是日本，比如日本本田制作的机器人，其仿人双足行走已经做得十分逼真，而且具有一定的学习能力，还据说其智商已达到6岁儿童的水平。 作为机械行业的代表产品—汽车，其与电子信息产业的融合速度也显著提高，呈现出两个明显的特点：一是电子装置占汽车整车<特别是轿车）的价值量比例逐步提高，汽车将由以机械产品为主向高级的机电一体化方向发展，汽车电子产业也很有可能成为依托整车制造业和用车提升配置而快速成为新的增长点；二是汽车开始向电子化、多媒体化和智能化方向发展，使其不仅作为一种代步工具、同时能具有交通、娱乐、办公和通讯等多种功能。 无容置疑，机电一体化人才的培养不论是在国外还是国内，都开始重视起来，主要表现在大学生的各种大型的创新比赛，比如：亚洲广播电视联盟亚太地区机器人大赛 简单电子系统设计报告 ---------智能循迹小车 学号201009130102 年级10 学院理学院 专业电子信息科学与技术姓名马洪岳 指导教师刘怀强 摘要 本实验完成采用红外反射式传感器的自寻迹小车的设计与实现。采用与白色地面色差很大的黑色路线引导小车按照既定路线前进，在意外偏离引导线的情况下自动回位。 本设计采用单片机STC89C51作为小车检测、控制、时间显示核心，以实验室给定的车架为车体，两直流机为主驱动，附加相应的电源电路下载电路，显示电路构成整体电路。自动寻迹的功能采用红外传感器，通过检测高低电平将信号送给单片机，由单片机通过控制驱动芯片L298N驱动电动小车的电机，实现小车的动作。 关键词：STC89C51单片机；L298N；红外传感器；寻迹 一、设计目的 通过设计进一步掌握５１单片机的应用，特别是在控制系统中的应用。进一步学习５１单片机在系统中的控制功能，能够合理设计单片机的外围电路，并使之与单片机构成整个系统。 二、设计要求 该智能车采用红外传感器对赛道进行道路检测，单片机根据采集到的信号的不同状态判断小车当前状态，通过电机驱动芯片L298N发出控制命令，控制电机的工作状态以实现对小车姿态的控制，绕跑到行驶一周。 三、软硬件设计 硬件电路的设计 1、最小系统： 小车采用atmel公司的AT89C52单片机作为控制芯片，图1是其最小系统电路。主要包括：时钟电路、电源电路、复位电路。其中各个部分的功能如下： （1）、电源电路：给单片机提供5V电源。 （2）、复位电路：在电压达到正常值时给单片机一个复位信号。 图1 单片机最小系统原理图 2、电源电路设计： 模型车通过自身系统，采集赛道信息，获取自身速度信息，加以处理，由芯片给出指令控制其前进转向等动作，各部分都需要由电路支持，电源管理尤为重要。在本设计中，51单片机使用5V电源，电机及舵机使用5V电源。考虑到电源为电池组，额定电压为4.5V，实际充满电后电压则为4-4.5V，所以单片机及传感器模块采用最小系统模块稳压后的5V电源供电，舵机及电机直接由电池供电。 3、传感器电路： 光电寻线方案一般由多对红外收发管组成，通过检测接收到的反射光强，判断黑白线。原理图由红外对管和电压比较器两部分组成，红外对管输出的模拟电压通过电压比较器转换成数字电平输出到单片机。 ~ 目录 1.项目设计目的 (1) 2.项目设计正文 (3) ．项目分析及方案制定 (3) ．设计步骤及流程图 (4) 寻迹设计步骤 (4) 流程图 (4) ( ．主要模块介绍 (4) LM393的主要特点 (4) LM393引脚图及内部框图 (5) LM393 功能简介 (5) 89C2051 (5) 89C2051简介 (5) 89C2051 主要性能参数 (5) 89C2051 功能特性概述 (6) 。 ．电路设计及PCB绘制 (6) 电源电路 (6) 红外收发电路 (6) 电机驱动电路 (7) 单片机最小系统 (7) 整体电路 (8) PCB板的绘制 (8) . 成品展示 (9) \ 3．项目设计总结 (9) 4．参考文献 (10) 智能寻迹小车 ——CDIO三级项目 王君杰 （电子信息工程 1501 6） 一、项目设计目的 在科技飞速发展的今天，智能化的概念已经渗入到各行各业，自动控制系统也出现在生活的方方面面，早到工厂的机械化生产，近到目前的自动驾驶。越来越多的领域涉及到电控制技术。特别是使用单片机一类的MCU的控制，在生活中越来越常见。因此，基于单片机控制的电路的学习和时间对于我们来说就显得尤为重要。同时，对于单片机作为软件主控单元，结合模电数电的硬件电路支持的综合项目开发，也是作为大学生需要了解并且熟练运用的基础。掌握了这些知识，对于我们以后的职业发展也有着莫大的帮助。 二、? 三、项目设计正文 、项目分析及方案制定 首先对于“智能寻迹小车”这个标题而言，我们可以分为两个部分：小车和智能寻迹。“小车”决定了硬件电路的大致构成：电源、电容、电阻、开关、电机、LED。而“智能”则决定了一些高级电路的选用：MCU、传感器、电机驱动、电位器及一些IC。 其次，假如去掉“智能”两字，仅关注如何做成一个能够行驶的小车，那么电路的搭建将会变得尤为简单。假如做一个“上电即跑”的小车，那么连开关都不需要，仅需要电源（干电池即可），两个电机 （3V/100mA）和两个限流电阻按图一方式连接即可。当然，这样的 小车只能实现向一个方向前进，无法实现跑道的自动识别和转向。 不过，这个电路也是所有行驶工具的基础，所有的行驶工具，都是 在这个电路的基础上按照想要实现的功能进行拓展开发。 接着让我们来到“智能”的环节。所谓智能，也就是需要小车 有人的思想，正如同课题所述——寻迹。智能的小车需要具备自动识别跑道的能力。同时，在采集到跑道信息后要做出相应的处理。在我们这个课题中，也就是需要及时并 智能循迹小车总体设计方案 1.1 整体设计方案 本系统采用简单明了的设计方案。通过高发射功率红外光电二极管和高灵敏度光电晶体管组成的传感器循迹模块黑线路经，然后由AT89S52通过IO口控制L298N驱动模块改变两个直流电机的工作状态，最后实现小车循迹。 1.2系统设计步骤 （1)根据设计要求，确定控制方案； （2)将各个模块进行组装并进行简单调试； （3)画出程序流程图，使用C语言进行编程； （4)将程序烧录到单片机内； （5)进行调试以实现控制功能。 1.2.1系统基本组成 智能循迹小车主要由AT89S52单片机电路、循迹模块、L298N驱动模块、直流电机、小车底板、电源模块等组成。 (1)单片机电路：采用AT89S52芯片作为控制单元。AT89S52单片机具有低成本、高性能、抗干扰能力强、超低功耗、低电磁干扰，并且与传统的8051单片机程序兼容，无需改变硬件，支持在系统编程技术。使用ISP可不用编程器直接在PCB板上烧录程序，修改、调速都方便。 （2）循迹模块：采用脉冲调制反射红外发射接收器作为循迹传感器，调制信号带有交流分量，可减少外界的大量干扰。信号采集部分就相 当于智能循迹小车的眼睛，有它完成黑线识别并产生高、低平信号传送到控制单元，然后单片机生成指令来控制驱动模块来控制两个直流电机的工作状态，来完成自动循迹。 （3）L298N驱动模块：采用L298N作为点击驱动芯片。L298N具有高电压、大电流、响应频率高的全桥驱动芯片，一片L298N可以分别控制两个直流电机，并且带有控制使能端。该电机驱动芯片驱动能力强、操作方便、稳定性好，性能优良。L298N的使能端可以外接电平控制，也可以利用单片机进行软件控制，满足各种复杂电路的需要。另外，L298N的驱动功率较大，能够根据输入电压的大小输出不同的电压和功率，解决了负载能力不够的问题。 时间：周三上午 组号：5 创新性实验报告 题目寻迹小车 学院电子信息学院 专业xxx 班级xxx 学号xxx 学生姓名xxx 指导教师xxx 完成日期2014年5月 目录 1 摘要 (3) 2 引言 (3) 3系统总体设计 (3) 4硬件电路设计 (5) 5 制作与调试 (6) 5.1 硬件电路的布线与焊接 (6) 第一步：电路部分基本焊接 (6) 第二步：机械组装 (6) 第三步：安装光电回路 (7) 5.2 调试 (7) 整车调试： (7) 6 结论及建议 (7) 7 附录 (8) 1 摘要 本实验完成采用红外反射式传感器的自寻迹小车的设计与实现。采用与白色地面色差很大的黑色路线引导小车按照既定路线前进。LM393随时比较着两路光敏电阻的大小，当出现不平衡时（例如一侧压黑色跑道）立即控制一侧电机停转，另一侧电机加速旋转，从而使小车修正方向，恢复到正确的方向上，整个过程是一 个闭环控制，因此能快速灵敏地控制。 关键词：红外反射式传感器，自寻迹小车，闭环控制 2 引言 随着素质教育的越来越被重视，很多学校都把制作智能小车作为首选课题，智能小车生动有趣还牵涉到机械结构、电子基础、传感器原理、自动控制甚至单片机编程等诸多学科知识，学生通过动手实践能大大提高解决实际问题的能力，而且智能小车还是一个很好的硬件平台，只要增加一些控制电路就能完成循迹小车、救火机器人、足球机器人、避障机器人、遥控汽车等课题。 我们制作的是一款由数字电路来控制的智能循迹小车，在组装过程中我们不但能熟悉机械原理还能逐步学习到：光电传感器、电压比较器、电机驱动电路等相关电子知识。 3 系统总体设计 本系统的整体框图如图1所示。它包括传感器电路、电压比较电路、电 机驱动电路、电源电路。 1 方案与论证 1.1控制芯片的选择 方案一：选用AVR单片机Atmega128L，Atmega128L是高性能、低功耗的AVR ? 8 位微处理器，64引脚。采用先进的RISC 结构，具有133 条指令，大多数可以在一个时钟周期内完成。它具有两个独立的预分频器和比较器功能的8 位定时器/计数器和两个具有预分频器、比较功能和捕捉功能的16 位定时器/计数器及具有独立预分频器的实时时钟计数器。片内带有模拟比较器。具有上电复位以及可编程的掉电检测功能。 其片内资源丰富，具有：8个外部中断，4个定时计数器，53个I/O口，可解除I/O口资源不足的困难。其引脚大多数都有具有第二功能，功能强大。. 方案二：采用AT89S52单片机，AT89S52 单片机是一种低功耗、高性能CMOS 8位微控制器，具有8K 在系统可编程存储器。使用Atmel 公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业80C51 产品指令和引脚完全兼容。片上Flash允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。AT89S52有5个中断源，和3个定时计数器。 方案三：采用FPGA（现场可编辑门列阵）作为系统控制器。FPGA可以实现各种复杂的逻辑功能，规模大，集成度高，体积小，稳定性好，并且可利用EDA 软件进行仿真和调试。FPGA采用并行工作方式，提高了系统的处理速度，常用于大规模实时性要求较高的系统。 方案比较：由三种方案可以看出，以Atmega 128L核心可以方便地实现对各个部分的控制和外接，而AT89S52而需要外扩大量的I/O口才能满足需要，而FPGA的高速处理能力得不到充分发挥且价格较贵，所以我们选择方案一。 （2）轨道行程控制方案的选择 为了使电动车能够识别黑线不跑离轨道，我们在系统中加装了光电传感器和金属传感器。 1.2 路面检测 我们采用检测黑线的方法来控制智能小车的行走轨迹，使用了两个红外对管来检测黑线，同时用超声波传感器检测小车周围的障碍物。 方案一：采用热探测器。热探测器是利用所接收到的红外辐射后，会引起温度的变化，温度的变化引起电信号输出，且输出的电信号与温度的变化成比例，温度变化是因为吸收热辐射能量引起的，与吸收红外辐射的波长没有关系，即对红外 综合电子设计与实践 课程实验报告 课题名称：循迹小车的制作 班级：XXXXXX 实验者:XXXXXX 实验时间：XXXXX 摘要 本设计主要有三个模块包括信号检测模块、主控模块、电机驱动模块。信号检测模块采用红外光对管，用以对黑线进行检测。主控电路采用宏晶公司的8051核心的STC89C52单片机为控制芯片。电机驱动模块采用意法半导体的L298N专用电机驱动芯片，单片控制与传统分立元件电路相比，使整个系统有很好的稳定性。信号检测模块将采集到的路况信号传入STC89C52单片机，经单片机处理过后对L298N发出指令尽心相应的调整。小车速度由单片机输出的PWM波控制。控制电动小车的速度及转向，从而实现自动循迹的功能。 关键词：智能小车STC89C52单片机L298N 红外光对管 一．绪论 （一）智能小车的作用和意义 自第一台工业机器人诞生以来，机器人的发展已经遍及机械、电子、冶金、交通、宇航、国防等领域。近年来机器人的智能水平不断提高，并且迅速地改变着人们的生活方式。人们在不断探讨、改造、认识自然的过程中，制造能替代人劳动的机器一直是人类的梦想。随着科学技术的发展，机器人的感系统，对于视觉的各种技术而言图像处理技术已相当发达，而基于图像的理解技术还很落后，机器视觉需要通过大量的运算也只能识别一些结构化环境简单的目标。视觉传感器的核心器件是摄像管或CCD，目前的CCD已能做到自动聚焦。但CCD传感器的价格、体积和使用方式上并不占优势，因此在不要求清晰图像只需要粗略感觉的系统中考虑使用接近觉传感器是觉传感器种类越来越多，其中视觉传感器成为自动行走和驾驶的重要部件。视觉的典型应用领域为自主式智能导航一种实用有效的方法。机器人要实现自动导引功能和避障功能就必须要感知导引线和障碍物，感知导引线相当给机器人一个视觉功能。避障控制系统是基于自动导引小车（A VG—auto-guide vehicle）系统，基于它的智能小车实现自动识别路线，判断并自动避开障碍，选择正确的行进路线。使用传感器感知路线和障碍并作出判断和相应的执行动作。该智能小车可以作为机器人的典型代表。它可以分为三大组成部分：传感器检测部分、CPU、执行部分。机器人要实现自动避障功能，还可以扩展循迹等功能，感知导引线和障碍物。可以实现小车自动识别路线，选择正确的行进路线，并检测到障碍物自动躲避。基于上述要求，传感检测部分考虑到小车一般不需要感知清晰的图像，只要求粗略感知即可，所以可以舍弃昂贵的CCD传感器而考虑使用价廉物美的红外反射式传感器来充当。智能小车的执行部分，是由直流电机来充当的，主要控制小车的行进方向和速度。单片机驱动直流电机一般有两种方案：第一，勿需占用单片机资源，直接选择有PWM功能的单片机，这样可以实现精确调速；第二，可以由软件模拟PWM输出调制，需要占用单片机资源，难以精确调速，但单片机型号的选择余地较大。考虑到实际情况，本文选择第二种方案。CPU使用STC89C52单片机，配合软件编程实现 （二）智能小车的现状 现智能小车发展很快，从智能玩具到其它各行业都有实质成果。其基本可实现循迹、避障、检测贴片、寻光入库、避崖等基本功能，这几节的电子设计大赛智能小车又在向声控系 H a r b i n I n s t i t u t e o f T e c h n o l o g y 课程设计说明书（论文） 课程名称：单片机课程设计 设计题目：智能循迹小车 院系：电气学院测控系 班级：光电五班 设计者：谢鹏、于鸿杰 学号：1110100426、 指导教师：胡瑞强 设计时间：2014.9.10 哈尔滨工业大学 哈尔滨工业大学课程设计任务书 开题报告 1 绪论 1.1课题目的 《单片机原理及应用》是一门应用设计类课程，也是一门工程实践性很强的课。做到理论与实践相结合，灵活运用、融会贯通，提高实际动手能力，是我们学习这门课的最终目的。在这次的单片机课程设计中，我们的主要目的是： （1）设计一辆电动小车，使它能够从起始端出发，自动地沿着黑线行驶。 （2）在此基础上适当地进行功能扩展，扩展目标初步定为：增加红外遥控功能。 进一步学习单片机原理及其应用，了解红外探测器的工作原理。 1.2 课题意义 电动智能小车的研究、开发和应用涉及传感技术、电气控制工程、智能控制等学科。智能控制技术是一门跨学科的综合性技术，当代研究十分活跃，应用日益广泛的领域。本课题所设计的智能电动小车能沿着黑线自动行驶，既具有操作机(机械本体)、控制器、直流电机驱动器和检测传感装置，是一种仿人操作、自动控制、可重复编程、能在三维空间完成灵活运动的自动化电子生产设备。 随着工业电子自动化的不断发展,工业机器人被广泛应用于工业生产的各个部门,如采掘、喷涂、焊接、医疗等各大领域。由于工业机器人的出现,它不断替代了人们的繁重劳动,大大提高了劳动生产率,减轻了人们的劳动强度,此外,它能在高温、低温、深水、宇宙、放射性和其他有毒、污染环境条件下进行操作,日益体现出它的优越性。 电动智能控制小车模拟机器人的运作，可以通过自己的动手排除故障，更加可以给学生一个实践操作的空间，加强学生的动手能力和思维能力。在制作的产品中，发现一些比较符合实际应用的电动小车玩具，而且成本低廉，能够运用于实际生产并且有一定的新颖度，在社会有一定的需求。在制作中提高自身对社会需求方向的灵敏度，发现商机，为自己以后实现创业这个宏伟的目标中打下一个坚实的基础。 1.3 设计要求 （1）自动循迹小车从安全区域启动。 （2）小车按指定路线运行，自动区分直线轨道和弯道轨道，在指定弯路处拐弯，实现灵活前进、转弯等功能。 （3）小车完成指定运行任务。 （4）小车完成扩展部分功能：红外遥控。 //T0产生双路PWM信号，L298N为直流电机调速，接L298N时相应的管脚上最好接上10K 的上拉电阻。 /* 晶振采用12M,产生的PWM的频率约为100Hz */ #include 项目名称：智能小车 系别：信息工程系 专业：11电气工程及其自动化：亮、占闯、康 指导老师：王蕾 目录 摘要： ............................................................................................ ...3关键词： ............................................................................................ .3 绪论： ............................................................................................ (3) 一、系统设 计 (4) 1.1、任务及要求 (4) 1.2车体方案认证与选择 (4) 二、硬件设计及说 明 (5) 2.1循迹+避障模块 (5) 2.2主控模块 (6) 2.3电机驱动模块 (6) 2.4机械模块 (7) 2.5 电源模块 (7) 三、自动循迹避障小车总体设计 (7) 四、软件设计及说 明 (8) 4.1系统软件流程图 (9) 4.2系统程序 (9) 五、系统测试过 程 (12) 六、总 结 (13) 七、附录：系统元器 件 (13) 摘要 本设计主要有三个模块包括信号检测模块、主控模块、电机驱动模块。信号检测模块采用红外光对管，用以对有无障碍与黑线进行检测。主控电路采用宏晶公司的8051核心的STC89C52单片机为控制芯片。电机驱动模块采用意法半导体的L298N专用电机驱动芯片，单片控制与传统分立元件电路相比，使整个系统有很好的稳定性。信号检测模块将采集到的路况信号传入STC89C52单片机，经单片机处理过后对L298N发出指令进行相应的调整。通过有无光线接收来控制电动小车的转向，从而实现自动循迹避障的功能。 关键词：智能循迹避障小车，STC89C52单片机，L298N驱动芯片， 单片机系统课程设计轮式移动机器人的设计 学院：通信与电子工程学院 班级：电子131 姓名：初清晨 学号： 2013131013 同组成员：孟庆阳张轩 指导老师：王艳春 日期： 2015年12月24日 组员分工 1、组长：张轩，实物焊接，报告整理，程序设计 2、组员：孟庆阳，实物焊接，仿真测试，报告整理 3、组员：初清晨，实物焊接，报告整理，仿真测试 目录 摘要 (1) 第一章绪论 (2) 1.1智能小车的意义和作用 (2) 1.2智能小车的现状 (3) 第二章方案设计与论证 (3) 2.1 主控系统 (3) 2.2 电机驱动模块 (4) 2.3 循迹模块 (5) 2.4 避障模块 (6) 2.5 机械系统 (7) 2.6电源模块 (7) 第三章硬件设计 (7) 3.1 AT89S52单片机的简介 (8) 3.2总体设计 (11) 3.3驱动电路 (12) 3.4信号检测模块 (13) 3.5主控电路 (14) 第四章软件设计 (15) 4.1主程序框图 (15) 4.2电机驱动程序 (15) 4.3循迹模块 (16) 4.4避障模块 (20) 结束语 (25) 致谢 (26) 附录一循迹加红外避障综合程序 (28) 附录二实物图 (32) 摘要 随着计算机、微电子、信息技术的快速进步，智能化技术的开发速度越来越快，智能度越来越高，应用范围也得到了极大的扩展。智能作为现代的新发明，是以后的发展方向，它可以按照预先设定的模式在一个环境里自动的运作，不需要人为的管理，可应用于科学勘探等用途。智能电动小车就是其中的一个体现。设计者可以通过软件编程实现它的行进、循迹、停止的精确控制以及检测数据的存储、显示，无需人工干预。因此，智能电动小车具有再编程的特性，是机器人的一种。 本设计采用AT89S52单片机加电机驱动电路和红外遥控及循迹模块还有红外接收一体化传感器设计而成，采用模块化的设计方案，运用红外遥控器控制小车的前进、后退、左转、右转、启动和停止。 关键词：智能小车；STC89C52单片机；L9110；红外对管 Intelligent tracking and obstacle-avoid car Abstract：Based infrared detection of black lines and the road obstacles, and use a STC89C52 MCU as the controlling core for the speed and direction, A electronic drived, which can automatic track and avoid the obstacle, was designed and fabricated. In which, the car is drived by the L298N circuit, its speed is controlled by the output PWM signal from the STC89C52. Keywords: Smart Car; STC89C52 MCU; L298N; Infrared Emitting Diode 智能循迹/避障小车研究 工作报告 一、智能循迹小车程序结构框图 二、Proteus仿真图 三、软件程序设计 一、智能循迹小车程序结构框图 经过几天在网上的查找，对智能循迹/避障小车有了大致的了 解， 一般有三个模块： 1、最基本的小车驱动模块，使用两个二相四线步进电机对小车的两个后轮分别进行驱动，前轮最好用万向轮，能使小车更好地转弯； 2、小车循迹模块，在小车底部有三个并排安装的红外对管，对黑色与白色的反射信号不同，经单片机处理后对小车进行相应处理； 3、避障模块，我写的程序中对于避障模块是用中断来处理的（即安装在小车车头的红外对管检测到有障碍物后，就会向单片机的P3_2口输出一个高电平或是低电平，这时中断程序将对小车进行预先设定好的避障处理），但是在程序结构框图中，我不太会表示中断处理方式，所以就用查询的方式画了。 N Y N Y 二、Proteus 仿真图 我用Proteus 大概地仿真了小车的运行状态。图中的两个二相四线步进电机就代表小车的左右轮（假定步进电机顺时针转动方向为小车前进方向），网上有很多种驱动芯片，在仿真时我只使用L298N 芯 片来驱动步进电机。用三个单刀双制开关模拟用于小车循迹的三个红外对管的输出信号，经一个与门与三极管开关连接到P3_3口，中断程序对P1_0, P1_1, P1_2三个口进行检测，并做出相应处理。同时因为避障模块的优先级高于循迹模块，所以将外部中断0用于避障，外部中断1用于循迹。P1_3口则用于检测小车是否到达终点。 1、小车驱动模块： 使用一片298芯片驱动一个二相四线步进电机，电机的电压为12V。 DIY 达人赛 基于STC89C52 单片机智能寻迹小车 实 验 报 告 参赛队伍: 队员： 2014 年 4 月 一、引言 我们所处的这个时代是信息革命的时代，各种新技术、新思想层出不穷，纵观世界范围内智能汽车技术的发展，每一次新的进步无不是受新技术新思想的推动。随着汽车工业的迅速发展，传统的汽车的发展逐渐趋于饱和。伴随着电子技术和嵌入式技术的迅猛发展，这使得汽车日渐走向智能化。智能汽车由原先的驾驶更加简单更加安全更加舒适，逐渐的向智能驾驶系统方向发展。智能驾驶系统相当于智能机器人，能代替人驾驶汽车。它主要是通过安装在前后保险杠及两侧的红外线摄像机，对汽车前后左右一定区域进行不停地扫描和监视。计算机、电子地图和光化学传感器等对红外线摄像机传来的信号进行分析计算，并根据道路交通信息管理系统传来的交通信息，代替人的大脑发出指令，指挥执行系统操作汽车。 1、来源汽车的智能化是21 世纪汽车产业的核心竞争力之一。汽车的智能化是以迅猛发展的汽车电子为背景，涵盖了控制、模式识别、传感技术、电子、电气、计算机、机械等多个学科交叉的科技。 2、智能汽车国外发展情况 从20 世纪70 年代开始，美国、英国、德国等发达国家开始进行无人驾驶汽车的研究，目前在可行性和实用化方面都取得了突破性的进展。目前日本、欧美已有企业取得实用化成果。与国外相比，国内在智能车辆方面的研究起步较晚，规模较小，开展这方面研究工作的单位主要是一些大学和研究所，如国防科技大学、清华大学、吉林大学、北京理工大学、长安大学、沈阳自动化所等。我国从20 世纪80 年代开始进行无人驾驶汽车的研究，国防科技大学在1992 年成功研制出我国第一辆真正意义上的无人驾驶汽车。先后研制出四代无人驾驶汽车。第四代全自主无人驾驶汽车于2000 年 6 月在长沙市绕城高速公路上进行了全自主无人驾驶试验，试验最高时速达到75.6Km/h。 3、我们的小车 我们做的是基于STC 8 9 C52单片机开发，主要是研究3轮小车的路径识别及其遥 控运动。 智能循迹小车总体设计方案 整体设计方案 本系统采用简单明了的设计方案。通过高发射功率红外光电二极管和高灵敏度光电晶体管组成的传感器循迹模块黑线路经，然后由AT89S52通过IO口控制L298N驱动模块改变两个直流电机的工作状态，最后实现小车循迹。 系统设计步骤 （1)根据设计要求，确定控制方案； （2)将各个模块进行组装并进行简单调试； （3)画出程序流程图，使用C语言进行编程； （4)将程序烧录到单片机内； （5)进行调试以实现控制功能。 系统基本组成 智能循迹小车主要由AT89S52单片机电路、循迹模块、L298N驱动模块、直流电机、小车底板、电源模块等组成。 (1)单片机电路：采用AT89S52芯片作为控制单元。AT89S52单片机具有低成本、高性能、抗干扰能力强、超低功耗、低电磁干扰，并且与传统的8051单片机程序兼容，无需改变硬件，支持在系统编程技术。使用ISP可不用编程器直接在PCB板上烧录程序，修改、调速都 方便。 （2）循迹模块：采用脉冲调制反射红外发射接收器作为循迹传感器，调制信号带有交流分量，可减少外界的大量干扰。信号采集部分就相当于智能循迹小车的眼睛，有它完成黑线识别并产生高、低平信号传送到控制单元，然后单片机生成指令来控制驱动模块来控制两个直流电机的工作状态，来完成自动循迹。 （3）L298N驱动模块：采用L298N作为点击驱动芯片。L298N具有高电压、大电流、响应频率高的全桥驱动芯片，一片L298N可以分别控制两个直流电机，并且带有控制使能端。该电机驱动芯片驱动能力强、操作方便、稳定性好，性能优良。L298N的使能端可以外接电平控制，也可以利用单片机进行软件控制，满足各种复杂电路的需要。另外，L298N的驱动功率较大，能够根据输入电压的大小输出不同的电压和功率，解决了负载能力不够的问题。 智能循迹小车程序 Document number：BGCG-0857-BTDO-0089-2022 #include<> #define uchar unsigned char #define uint unsigned int //D0-D7:f,b,a,e,d,h,c,g 共阴依次编码 //74LS04反相器驱动数码管 uchar code table[10] = {0x5F,0x42,0x9E,0xD6,0xC3,0xD5,0xDD,0x46,0xDF,0xD7}; uchar i = 0; //用于0-3数码管轮流显示uint j = 0; //计时的次数 uint time=0; //计时 uint pwm=16; //占空比 uint speed; //调制ＰＷＭ波的当前的值 sbit R=P3^2; //右边传感器 P3^2 sbit L=P3^3; //左边传感器 P3^3 //电机驱动口定义 sbit ENB=P1^0; //前轮电机停止控制使能 sbit ENA=P1^1; //后轮控制调速控制端口 sbit IN1=P1^2; //前轮 sbit IN2=P1^3; //前轮 sbit IN3=P1^4; //后轮 sbit IN4=P1^5; //后轮 void Init() { TMOD = 0x12; //定时器0用方式2,定时器1用方式1 TH0=(256-200)/256; //pwm TL0=(256-200)/256; TH1 = 0x0F8; //定时2ms TL1 = 0x30; EA = 1; ET0 = 1; ET1 = 1; TR0 = 1; TR1 = 1; } void tim0(void) interrupt 1 //产生PWM { speed ++; if(speed <= pwm) //pwm 就相当于占100的比例{ ENA = 1; }智能车实验报告
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基于STC89C52单片机-红外智能循迹小车 (1)
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