智能循迹小车.doc

苏州工业园区职业技术学院 2010-2011-2 医疗器械制造与维护专业 学期项目

（机电基础技能应用） 项 目 报 告

选 题： 智能循迹小车

学生姓名： 任静文 孔颖 陈曦 王蕾

班 级： 医疗 10301

指导教师： ***

机电工程系制 目 录 第一章：引言 . ....................................................... 1

1.1 设计目的 .................................................... 1 1.2 小车简介 .................................................... 1 第二章：系统设计 . ................................................... 3

2.1 设计要求 .................................................... 3 2.2 各种智能小车图片 ............................................ 3 2.3 车体方案与论证与选择： ...................................... 5 第三章 硬件系统 . .................................................... 6

3.1 电源电路 .................................................... 6 3.1.1 小车使用干电池与锂电池的比较 .......................... 6 3.2 传感检测 .................................................... 6 3.2.1 小车的循迹原理 ........................................ 6 3.2.2 循迹轨迹 . ............................................. 7 3.2.3 传感器的选择 .......................................... 7 3.3 电动机驱动 .................................................. 8 3.4 主控模块 .................................................... 9 第四章 软件系统 . ................................................... 10

4.1 流程图 ..................................................... 10 第六章 小组成员 . ................................................... 12

第七章 结束语 . ..................................................... 14

I 第一章：引言 1.1 设计目的 根据本学期课程安排，我们依据《单片机原理》和《电工基础》等课程，精 心选择了本次的项目课题——智能循迹小车。 通过此项目的实施， 希望能够增强 我们的团队合作能力， 对产品有一定的了解， 并把课堂上学习到的东西能够用到 课题中去，这是学与用的最好结合。 同时这也是为我们以后的毕业答辩做好经验 积累。也能够对智能小车有一定的了解， 提高我们各方面的能力。 建立创新意识，

激发对专业学习的兴趣和热情， . 在实践中掌握知识，在合作中完善。

1.2 小车简介 智能循迹小车是一个不需人工控制就能前行的小车。 它集环境感知、 规划决 策、自动驾驶等功能与一体的中和系统，它集中的运用了计算机、传感、 信息通信、导航及自动控制等， 是一个高新的技术体。 本次项目以单片机 AT89C51为主控制系统。

智能循迹小车由以下几个模块组成：

小车结构图 1.3 关键词 AT89C51 TCRT5000 L298N

1.4 小车的商业性及实用性与目前国际发展程度

1 商业性：在现代，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，汽车智能化在提高汽车的行驶安全性、 操纵性等方面都具有巨大的优势， 在 一些特殊场合下也能满足特殊需要，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，是未来汽车智能化的一个大趋势。 实用性 : 军事侦查与环境探测 探测危险与排除险情 安全检测评估 智能家居 目前国际发展程度： 智能循迹小车发展很快， 从智能玩具到其它各行各业都有实质成果， 其本质可实现循迹避障、检测图片等功能。

世界各国在智能微型车领域进行了很多研究， 已经应用于各个领域， 在探测军事领域使用的较多。近年来， 我国也开展了很多研究工作， 以满足不同的用途需要。世界各国开发，研制星球探测车系统已经有了很多年的历史。

传感器技术和自动控制技术也正在飞速发展， 机械，电气和电子信息已经不再明显分家，自动控制技术在工业领域中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的十分逼真，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。办公和通讯等多功能。

2 第二章：系统设计 2.1 设计要求 1) 基本要求：实现小车向前、后退、左转、右转 2) 扩展部分：实现小车的自动循迹功能

2.2 各种智能小车图片

图 1.红外线循迹小车一 图 2.红外线循迹小车二 3 图 3.循迹小车 图 4.循迹小车 4 2.3 车体方案与论证与选择： 方案一 :自己动手制作电动车，一方面材料缺少，另一方面制造过程要花费大 量的时间，而且同学中手艺也不好， 制作出来的小车还可能机械性能不好， 考虑到时间与性能这两方面，我们放弃了这一方案。

方案二 : 凌阳小车具有组装完整的车架车轮，电机及其驱动电路，易改装，好

控制，机械性能有保障。 综合考虑，我们选择方案二。

5 第三章 硬件系统

3.1 电源电路 双电源供电，通过两个独立的电源，分别对单片机和直流电机供电，因为小 车使用一个实体， 所以采用干电池供电， 总的供电系统是 9V 的大功率电池储能，

经过电压转换单元，由 9V通过三段稳压器 LM7805转换为一个 5V 的控制单元供

电，另一个 9V 的电源直接对电机的供电端连接。 双电源供电的优缺点： 优点：减少波动，稳定性较好，可以让小车更好的运作起来。 缺点：增加了小车的重量。

3.1.1 小车使用干电池与锂电池的比较 很多时候智能小车采用锂电池，锂电池是一种新型的二次电源，是电源界的 后起之秀，也是目前使用最广泛的便捷式二次电源。具有高储存能量密度， 使用 寿命大（可达 6 年），额定电压高（单节 3.7V ），且具备高功率承受力，自放

电率很低，绿色环保等优点。缺点是锂电池均存在安全性差。需保护线路，防止 电池被过度放电，生产要求条件高，成本高。 而相比较于干电池，干电池虽然电量不大，但是其价格比较便宜，而我们目 前做的只是一个简单的智能小车，所以我们选用干电池。

3.2 传感检测 3.2.1 小车的循迹原理 红外探测法：即利用红外线在不同的颜色的物理表面具有不同的反射性质的 特点。在小车行驶过程中不断的向地面发射红外光， 当红外光遇到白色地面时发 生漫反射，反射光被装在小车上的接收管接收；如果遇到黑线则红外光被吸收， 则小车上的接收管接收不到信号。 小车在白色地面上行驶时，红外发射管发射出的红外信号被反射，接收管收 到信号后，输出低电平。而当红外信号遇到黑色导轨时，红外信号被吸收，接收

6 管不能接收到信号， 输出端为高电平。 单片机通过采集每个红外接收管的输出端 电压，是可以检测到轨道位置，从而控制小车转向，使小车一直沿轨道前行。

3.2.2 循迹轨迹

图 5.小车循迹 循迹场地是一个长 3 米宽 2 米的区域，场地表面是白色的， 轨道由黑色胶带

连接而成，中间有白色定位线。在 A-B， C-D和 E-A 区间随机有 4 个 30cmX15cm 的实心黑色图案，为停靠站。 B,C,D,E 是四个减速标志，由 15cm长， 1.5 到 2cm 宽的黑色胶带连接而成。

3.2.3 传感器的选择 我们采用光电传感器进行循迹，为 TCRT5000，它采用高发射红外光电二极管 和高度灵敏光电晶体管组成。通过测试，其检测距离在 6 mm~14mm，它的发射管 和接收管是一起封装在矩形的塑料盒中，为了检测更加准确，我们用了五只 TCRT5000检测黑线。其中一只放在黑线上方，其余四只对称的分布在黑线两侧。 附：光电传感器采集路面信息优良，结构简明，实现方面成本低廉，反应灵敏，

免去了复杂的图像处理工作，便于近距离路面情况的检测 。 光电传感器（ TCRT5000）的简介： 1. 采用高发射功率红外光电二极管和高灵敏光电三极管组成 2. 采用施密特触发器进行信号整形调理 3. 焦点检测，焦点： 2.5mm

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