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智能循迹小车

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O 1分一治 专业创新实践实训报告

课题名称 智能循迹小车

成 员 ***

院 系 航空工程学院

专 业 电子信息科学与技术专业

2016年5月28日目录

1实训任务与内容 .............................................................. 1

1.1 实训任务 ................................................................. 1

1.2 实训内容 ................................................................. 1

2模块设计 .................................................................... 2

2.1 电路模块设计 ............................................................. 2

2.1.1 硬件电路设计 ........................................................... 2

2.1.2 软件程序设计 ........................................................... 3

2.2 电机驱动模块设计 ......................................................... 5

2.3 电源模块的设计 ........................................................... 6

2.4 传感器模块的设计 ......................................................... 6

3测试结果 .................................................................... 7

4心得体会 .................................................................... 8

附录1 电路原理图的总图 ....................................................... 9

附录2 源程序 ................................................................ 101 实训任务与内容

1.1 实训任务

1）熟悉51单片机集成开发环境，运用C语言编写工程文件；

2）熟练应用所选用单片机的内部结构、资源、以及软硬件调试的设备的基本方法；

3）自行构建基于单片机的最小系统，完成相关硬件电路的设计实现；

1.2 实训内容

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的走向实现快速稳定的循线行驶。小车系统以AT89C52单片机位系统控

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。

2模块设计

2.1 电路模块设计

2.1.1 硬件电路设计

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小车电机翼动

图2.1驱动系统的原理图

图2.2传感器系统的原理图

我们选用的是三个光电开关进行寻迹。光电开关电源线接入5V的电源，三个光电开关分别接入单片

机的P1.0 D-P1.2 □。采用两个L298N芯片作为电机驱动芯片，步进电机模块的引脚ENA和ENB分别连接

P0.6 口和P0.7 口；直流电机模块的引脚ENA和ENB分别连接P0.4 口和P0.5 口。模块的INT1-INT4连接单

片机的P0.0-P0.3 口，另一驱动模块IN为P2.0-P2.3 口，OUT1-OUT4连接两个直流电机。

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。

2.1.2软件程序设计

图2.3电源系统的原理图

图2.4驱动系统的流程图 系统总体软件设计综上所述，本系统主要实现的各个模块算法为：电机驱动算法，寻迹 算法，测速算法，LCD显示算法。系统总体程序框图如图11所示。其中在小车寻迹的过程中， 会不断调用测速算法，并通过LCD将实时速度显示出来。各个数的调用关系为了控制电机1 和电机2PWM信号的占空比，设置了两个变量DutyCycle1和DutyCycle2,这两个变量的值可 以作为控制电机移动函数的参数控制电机的速度。规定当DutyCycle的值小于time_count时 电机的使能端输出1,反之输出0，这样就可以改变PWM信号占空比，控制电机的转速了。小 车转向控制小车转向控制：：小车移动中前进比较容易控制，只要让两个电机同时正转就可 以了。控制小车转向时有两种策略，第一种是一个电机正转而另一个不转，第二种是一个电 机正转而另一个反转。在测试中我们发现采用第一种方法当小车运动时，运动一侧的轮子会 带动不运动一侧的轮子迫使小车继续运动。所以我们采用了第二种控制小车转向的方法。控 制电机转向的有两个方向位，DIR_L和DIR_R，它们不同状态和电机转向之间的关系表1表所 示：小车速度和方向控制的函数都已经封装在一起，通过入口参数可以进行调节。

图2.5智能循迹小车运行图 图2.6智能循迹小车图

2.2电机驱动模块设计

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，驱动电路的设计如图

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调速以及正反转控制。

L298驱动电机介绍：

L298N 为SGS-THOMSON Microelectronics 所出产的双全桥步进电机专用驱动芯片， 内部包含4信道逻辑驱动电路，是一种二相和四相步进电机的专用驱动器，可同时驱动2个 二相或1个四相步进电机，内含二个桥式的高电压、大电流双全桥式驱动器，接收标准TTL 逻辑准位信号，可驱动46V、2A以下的步进电机，且可以直接透过电源来调节输出电压；此 芯片可直接由单片机的I/O端口来提供模拟时序信号，但在本驱动电路中用L298来提供时序 信号，节省了单片机I/O端口的使用。L298N接脚Pin1和Pin15可与电流侦测用电阻 连接来控制负载的电路；OUTl、OUT2和OUT3、OUT4之间分别接2个步进电机；in1~in4输 入控制电位来控制电机的正反转；Enable则控制电机停转。

采用L298N作为电机驱动芯片。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。 2.2 电源模块的设计

在本系统中，需要用到的电源有单片机的5V,L298N芯片的电源5V和电机的电源7-15V。

所以需要对电源的提供必须正确和稳定可靠。

方案一：用9V的锌电源给前、后轮电机供电，然后使用7805稳压管来把高电压稳成5V

分别给单片机和电机驱动芯片供电。这种接法比较简单，但小车的电路功耗过大会导致后轮

电机动力不足。

方案二：采用双电源。为了确保单片机控制部分和后轮电机驱动的部分的电压不会互相

影响，要把单片机的供电和驱动电路分开来，即：用直流电12V供给单片机，后轮电机的电

源用5V供电，这样有助于消除电机干扰，提高系统的稳定性。

基于以上分析，我们选择了方案二，采用双电源供电。

2.3 传感器模块的设计

TC端是传感器工作控制端，为高电平时，发光二极管不工作，传感器休眠，为低电平时，

传感器启动。Signal端为检测信号输出，当遇到黑线，黑线吸收大量的红外线，反射的红外 线很弱，光敏三极管不导通，Signal输出高电平；当遇到白线，与黑线相反，反射的红外线 很强，使光敏三极管导通，Signal输出低电平。

这种探测方法，即利用红外线在不同颜色的表面特征，具有不同的反射性能，汽车行驶 过程中接收地面的红外光。当红外光遇到白色路线，地板发生漫反射，安装在小型车的反射 光接收器接收；如果是遇到黑色路线，红外光将被黑线吸收，安装在小车上的接收管没有收 到红外光。控制器会根据是否收到反射的红外光为判断依据来确定的黑线的位置和小车的路 线。红外探测器距离通常是不应超过15厘米的。红外发射和接收红外线感应器，可以使自己 或直接使用集成红外探头。调整左右传感器之间的距离，两探头距离约等于黑线宽度最合适， 选择宽度为3-5厘米的黑线。该传感器的灵敏度是可调的，传感器有时遇到黑线却不能送出 相应的信号，通过调节传感器上的可调电阻，适当的增大或减小可改变灵敏度。另外，循迹 传感器的放置也是有讲究的，有两种方法，一种是两个都是放置在黑线内侧紧贴黑线边缘， 第二种是都放置在黑线的外侧，同样紧贴黑线边缘。本设计采用第二种方法。

单片机烧录程序后，就可以执行循迹指令了。如果小车向前行驶时向左偏离了黑线，那 么右边传感器会产生一个高电平，单片机判断这个信号，然后向右拐回到黑线。两传感器输 出信号为低电平时，小车前进。如果小车向右偏离黑线，左边传感器产生一个高电平，单片 机判断这个信号，然后向左拐。这样，小车一定不会偏离黑线。若两个光电传感器同时输出 的信号为高电平，即单片机判断的都为高电平时，小车向前直走。

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智能循迹小车

智能循迹小车

智能循迹小车的引言概述

智能循迹小车是近年来兴起的一种智能机器人，它能够通过内置的传感器和程序，自动识别和跟踪预定的路径。这种小车使用了先进的计算机视觉技术和控制算法，能够在各种环境中准确地进行循迹。智能循迹小车在许多领域中都得到了广泛的应用，包括工业自动化、物流运输、仓储管理等。本文将对智能循迹小车的原理、技术和应用进行详细阐述。

智能循迹小车的原理和技术

1. 传感器技术

a. 摄像头传感器：通过摄像头传感器，智能循迹小车可以捕捉环境中的图像，并进行图像处理和识别。

b. 距离传感器：距离传感器可以帮助智能循迹小车感知周围环境中的障碍物，并避免碰撞。

c. 地盘传感器：地盘传感器用于检测小车在路径上的位置和姿态，以便进行准确的定位和导航。

2. 计算机视觉技术

a. 特征提取：通过计算机视觉技术，智能循迹小车可以从摄像头捕捉的图像中提取关键特征，例如路径轮廓、颜色等。 b. 物体识别：利用深度学习算法，智能循迹小车可以识别环境中的物体，例如道路标志和交通信号灯，以便做出相应的反应。

c. 路径规划：根据图像处理和物体识别的结果，智能循迹小车可以计算出最优的路径规划，以达到快速而安全地循迹的目的。

3. 控制算法

a. PID控制算法：智能循迹小车使用PID控制算法来实现精确的速度和方向控制，以便按照预定的路径进行循迹。

b. 路径校正算法：当智能循迹小车发现偏离路径时，会通过路径校正算法对速度和方向进行调整，以便重新回到预定的路径上。

智能循迹小车的应用

1. 工业自动化

a. 生产线物料运输：智能循迹小车可以自动将物料从一个地点运输到另一个地点，减少人力成本和提高生产效率。

b. 仓储管理：智能循迹小车可以在仓库中自动识别货物并进行搬运和分拣，提升仓储管理的效率和精确度。

2. 物流运输 a. 快递配送：智能循迹小车可以在城市道路上按照预定的路径进行循迹，实现快递的自动配送和准时派送。

智能循迹小车程序

智能循迹小车程序

14

智能循迹小车，小车按中字笔画行驶

/************“中”字笔画轨迹*************/

#include

#include //内部包含延时函数 _nop_();

#define uchar unsigned char

#define uint unsigned int

unsigned char dj1=0;

unsigned char dj2=0;

uchar t=0;

uchar num1=0,num2=0,num3=0;

sbit HW1=P0^0; //红外对管位定义

sbit HW2=P0^1;

sbit HW3=P0^2;

sbit HW4=P0^3;

sbit ENA=P3^2; //PWM输入

sbit ENB=P3^3;

sbit IN5=P2^4; //电机

sbit IN6=P2^5;

sbit IN7=P2^6;

sbit IN8=P2^7;

void delay(uint x) //延时1ms

{

uint i,j;

for(i=0;i

for(j=0;j<120;j++);

}

void qianjin() //小车前进

{

IN5=0;

IN6=1;

IN7=0;

IN8=1;

dj1=15;

dj2=15;

}

14

void turnleft2() //小车前进向左微调

{

IN5=0;

IN6=1;

IN7=0;

IN8=1;

dj1=7;

dj2=20;

}

void turnright2() //小车前进向右微调

{

IN5=0;

IN6=1;

IN7=0;

IN8=1;

dj1=20;

dj2=7;

}

void right()

{

IN5=0;

IN6=1;

IN7=1;

IN8=0;

dj1=20;

dj2=25;

智能循迹小车程序 2

智能循迹小车程序 2

智能循迹小车程序

#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 {

智能循迹小车 毕业论文

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智能循迹小车 毕业论文

一、前言

随着科技的发展，智能机器人已经成为人们关注的热门话题。智能机器人的出现和应用，不仅可以提高生产效率，减少劳动强度，并且可以创造出很多新的应用领域。其中，智能循迹小车作为一种基于仿生学和机器人学的新型机器人，已经逐渐应用到许多领域，如环境监测、病毒检测等。本文着重介绍智能循迹小车的设计和实现，以期为相关研究提供参考。

二、智能循迹小车的需求分析

智能循迹小车主要用于环境监测和物品巡检。为了保证循迹小车的运转效果，需要进行以下需求分析：

1.循迹精度高：循迹小车的自主导航是基于视觉和控制系统完成的，因此需要保证循迹精度高，以便更准确地定位目标位置。

2.交通状况适应性强：循迹小车需适用于不同的路况和环境，如转向直接性、弯道安全性、山地路段行驶性等。

3.控制系统稳定性高：为了确保循迹小车的运转稳定，控制系统需稳定、耐用。

4.多功能性：循迹小车需具备多种传感器和设备，以实现环境监测和物品巡检等多项功能。

三、智能循迹小车的设计方案

1.硬件设计 智能循迹小车由四个电动轮驱动，需要具备以下硬件配置：

1) 微型处理器：采用单片机实现控制、通信等功能。

2) 直流电机：用于驱动小车前进和后退。

3) 舵机：控制小车方向。

4) 金属质量传感器：检测循迹目标的位置，并对小车进行控制。

5) 视觉传感器：采集路面图像，并进行图像处理。

6) 电源模块：提供小车稳定的电力来源。

2.软件设计

1) 系统设计：采用嵌入式系统，将设备的物理特性和功能与程序环境相结合，实现对小车的控制和行为规划。

2) 控制算法设计：采用视觉处理和运动控制算法实现对小车的控制，并对其交通状况和循迹精度进行优化。

3) 通信协议设计：采用串口通信协议实现与上位机的数据传输。

四、智能循迹小车的实现演示

智能循迹小车的实现演示中，需要注意以下几点：

1. 使用电源模块为小车提供稳定的电力来源。

2. 通过视觉传感器采集并处理路面的图像信息。