基于单片机的智能循迹小车2016计算机作品大赛作品---答辩PPT

通过驱动模块进行对驱动电机和舵机的控制。使得车身在 单片机的控制下前行、停止、转向等。 单片机经过A/D转换后通过对电压进行比较，识别出黑线的 位置，同时接收编码器传递的信号。进行综合处理，并对控 制模块传递控制信号。 加载CCD红外探测头，采集跑道的信息。传感器对赛道 （白色）和引导线（黑色）的信息进行采样后，以电压的 形式送给单片机。
小车保留了扩展功能。循迹小车在完成设计预想的前提 下，考虑到车体结构设计的简单化，降低了制作成本， 使之更具有普及性。保留了各种硬件接口和软件子程序 接口，方便以后的扩展和进一步的开发。
展望：
智能循迹小车属于应用开发项目，涉及了多种学科，由于本课题的试 验性和不完善性。智能循迹小车在以下两个方面还有提升的空间：
循迹小车控制系统结构框图
硬件设计:
1
2
作品实物图
主芯片采用K60芯片，K60系列MCU具有IEEE1588 以太网、全速和高速USB2.0 OTG、硬件解码能力和 干预发现能力。具有良好的性能。
图像探测传感器采用CCD光电传感器，这种传感器 具有灵敏度高、图像解析度高、噪点低等特点。 速度传感器采用获取信息准确，精度高，搭建容 易的光电编码器
1 2
环境信息采集功能：环境信息采集的实时性和完 整性。
增加避障控制功能：包括避障的精确性和灵活度这两 个指标。
Thank You For Your Attention!
16
部分程序功能
舵 机 中 值 调 整
K60作为主控板，电源提供 3~7.8V供电，k60芯片和舵机直 供3v，ccd直供5v，电机模块供 稳压后7~8v。电源供电后，初始 化各个模块，ccd扫描赛道，延 时两秒钟，电机开始工作，ccd 采集图像并传递给k60，k60处理 ccd的信号后，更改传递给舵机 的占空比，使之始终不偏离赛道， 编码器采集电机转速，并反馈给 k60，k60根据ccd采集的信号， 修改电机占空比，使之不因转速 而出赛道。
接收处理后的 信号，控制车身
芯片处理采集 到的信息并将处理结果 传递到驱动控制模块
跑道信息采集， 并传到核心芯片处理
循迹小车其他特点:
1
2
车身采用C型车模。拥有双驱动电机，车轮摩擦力 相对较大。同时采用小型号的车轮使得对车轮的控 制力大大提升，车身更稳定。
循迹小车的另一个特点是高度自动化，可以自 行根据跑路况进行综合判断依据程序计算下一步 车身如何进行运转。完全不需要认为进行干预。
Keil C51单片机软件开发系统可用于编辑C或汇编 源文件。然后分别由C51编译器编译生成目标文 件（.OBJ）。目标文件与库文件一起经LIB51连 接定位生成绝对目标文件（.ABS）。ABS文件由 OH51转换成标准的Hex文件。
在软件调试中，使用功能强大且的WAVE 6000软件进 行软件编译与调试,使用Microcontroller ISP Software及其配套的单片机对程序进行烧录。
驱动电路:
1
直流电机的控制一般由单片 机的 PWM 信号来完成
2
驱动芯片和直流电机接线图
M以控制两个 半桥的通断来实现电机的顺转与 倒转。由于在赛车中不需要倒车， 为了扩大芯片的驱动能力，把两 个半桥并联使用。
循迹小车软件设计:
1 2 3
本设计采用C语言来编译程序。模块化结构程序的设计，可 以使系统软件便于调试与优化，也使其他人更好地理解和 阅读系统的程序设计。因此，软件的设计上，运用了模块 化程序的结构对软件进行设计，使得程序变得更加直观易 懂。程序的主要模块有：主程序、定时溢出中断服务程序、 外部中断服务程序。
3
车身驱动采用双电机驱动，使得机身转向控制力得 以提升，同时采用舵机转向的方式。舵机用于控制行 进方向可以提供极高的准确性。
舵机控制电路:
此模块拥有S12 脉宽调制模块有 8 路独立的 可设置周期和占空比的 PWM通道，每个通道配 有专门的计数器。该模块有 4 个时钟源，它 们为 PWM 波的设置提供了宽阔的频率范围。
主要内容：
1 2 3 4 5
作品简介 循迹小车总体设计 循迹小车硬件设计 循迹小车软件设计 总结
作品简介:
此作品本次设计的智能车在行进的过程中，利用了红外传感器采 集路面信息，得到的数据送到单片机进行A/D转换，单片机根据转 换后的数据，通过PWM波控制舵机的转动，通过Kinetis ARM Cort x-M4 K60-144 pin控制电机的转动，以达到自动寻迹的目的。
基于单片机的智能循迹小车
队长/报告人：罗爱军 队员：王明晟 刘增龙 日期：2016.5.20
作品背景
智能车辆也叫无人车辆，是一个集环境感知、规划决策和多等级辅助 驾等功能于一体的综合系统。它集中运用了计算机、现代传感、信息 融合、通讯人工智能及自动控制等技术，是典型的高新技术综合体。 智能车辆在原车辆系基础上主要由计算机处理系统、摄像机和一些传 感器组成。摄像机用来获得道图像信息，车速传感器用来获得车速， 障碍物传感器用来获得前方、侧方、后障碍物信息等，然后由计算机 处理系统来完成对所获图像、信息的预处理、增与分析识别工作，并 对车辆的行驶状况做出控制。智能车有着十分广泛的应景，许多国家 都在积极进行智能车辆的研究，最典型的运用就是在智能运输系统ITS 上的应用。智能车辆在物流、军事等众多领域都有很广的应用前景。
二值化算法关键点
结论：
此智能循迹小车为基础，使用了CCD光电传感器来探测跑道环境， 同时对采集到的数据信息进行融合。来进行对驱动电机和舵机的控制 取得了以下成果：
1
小车可以实现自动探测跑道情况并在无外部环境影响或 改变时，小车将自动跑完跑道一圈。
2 3
经过多次的测试证明，循迹传感器呈M型布局时更适合检 测多弯道的轨迹。由于传感器不在同一直线上，故小车转 弯时，左右两边后部的传感器有较大的采样空间，两边前 端的传感器则对采集的信号有更好的前瞻性。整个布局有 利于在弯道处提高小车速度。但相对一字型布局，M型布 局容易产生不稳定信号，从而产生信号震荡，影响小车行 驶的稳定性。
3
电源采用标准车模用 7.2V 2000mAh Ni-cd 蓄电池 进行电压调节。其中，单片机系统、路径识别的光电 传感器和接收器电路、车速传感器电路，LCD 显示电 路，需要 5V 电压，伺服电机工作电压范围 4.8V 到 6V。
循迹小车总体设计:
本系统采用简单明了的设计 方案。传感器对赛道（白色）和 引导线（黑色）的信息进行采样 后，以电压的形式送给单片机， 单片机经过A/D转换后通过对电 压进行比较，识别出黑线的位置 ，以控制舵机的转动。同时通过 驱动模块对驱动电机进行控制。
程序设计
调试代码 调试前期主要是独立调试阶段，独立调试的 对象主要包括双路电机驱动模块，舵机， ccd，当然包括k60芯片。 调试可能遇到的问题以及应当达到的效果： 1.IAR编译烧录失败（原因非常多） 2.Jlink固件丢失 3.资料不全，没有相关底层库及示例代码 4.不同的底层库有不同的效果 5.电脑串口烧坏 6.Uart无法发送数据，看不到ccd图像 7.舵机转角与占空比不协调 8.电机转速，拖动，转矩问题 d图像采集出现死点，盲点，导致丢线 10.编码时，变量类型有无符号（尽量使用有 符号类型） 11.硬件烧毁
1
2
舵机控制电路图
通过该模块内寄存器可设置 PWM 的使能与 否，每个通道的工作脉冲极性，每个通道输 出的中间还是左对齐方式，时钟源，使用方 式（是作为八个 8 位精度通道还是四个 16 位精度通道）。该模块还有紧急关闭功能。
循迹传感器:
循迹传感器电路图
1
摄像头视频信号端接 LM1881 的视频信号输入端，同 时也接入 S12 的一个 AD 转换器口（选用 AD0）。 LM1881 的行同步信号端（引脚 1）接入 S12的一个 带中断能力的 I/O 口