智能循迹小车设计PPT课件
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11
1.2智能小车的现状
• 现在智能小车发展很快，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 几届的电子设计大赛智能小车又在向声控系统发展。比较出名的飞思 卡尔智能小车更是走在前列。我们此次的设计主要实现循迹、避障、 测温等功能。
12
2 系统结构示意图
授课专业：应用电子技术
1
第一部分
整体概述
THE FIRST PART OF THE OVERALL OVERVIEW, PLEASE SUMMARIZE THE CONTENT
2
智能循迹小车设计
设计要求: 设计一款能自动循迹wk.baidu.com测温和无线遥控
的小车(这里的循迹是指小车在白色地面上 循黑线行走,利用白色地面发生漫反射；黑 线则被吸收的特点。)
27
微控制器--INTEL
最早有Intel公司推出8051/31类单片机,也是世界上使用量 最大的几种单片机之一.由于Intel公司将重点放在186,386,奔 腾等与PC类兼容的高档芯片开发上,8051类单片机主要有 Philips,三星,华帮等公司接手.这些公司在保持与8051单片机 兼容基础改善了8051的许多特点.提高了速度,降低了时钟频 率,放宽了电源电压的动态范围,降低了产品价格.
• 代表型号：MSP430F149
31
微控制器—飞思卡尔
• Motorola是世界上最大的单片机厂商,品种全,选择余地大,新 产品多。近年来以PowerPC,Codfire,M.CORE等作为CPU, 用 DSP 作为辅助模块集成的单片机也纷纷推出,目前仍是 单片机的首选牌.Motorola单片机特点之一是在同样的速度 下所用的时钟较 Intel 类单片机低的多因而使得高频噪声低, 抗干扰能力强,更适合用于工控领域以及恶劣环境.Motorola 8 位单片机过去策略是掩膜为主,最近推出OTP计划以适应 单片机的发展,在32位机上,M.CORE在性能和功耗上都胜过 ARM7.
3
4
5
1.智能寻迹小车的研究意义 2.系统模块组成结构 3.系统硬件设计 4.系统软件设计 5 实验测试
6
1.1智能寻迹小车的研究意义
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。
23
总电路图
24
智能循迹小车设计
• 微控制器选择与设计 • 电源电路设计 • 循迹电路设计 • 蔽障电路设计 • 避障电路设计 • 液晶显示电路设计 • 键盘电路设计
25
智能循迹小车设计
• 测温电路设计 • 时钟电路设计
26
微控制器：
• INTEL AT89S52 • STC STC89C52 • AVR ATMEGA8、ATMEGA16 • MICROCHIP PIC系列 • TI MSP430系列 • 飞思卡尔公司、华邦、NXP等
29
微控制器—AVR系列
• 是增强型RISC内载Flash的单片机,芯片上的Flash存储器 附在用户的产品中,可随时编程,再编程,使用户的产品设计 容易,更新换代方便.AVR单片机采用增强的RISC结构,使其 具有高速处理能力,在一个时钟周期内可执行复杂的指令, 每MHz可实现1MIPS的处理能力.AVR单片机工作电压为 2.7~6.0V,可以实现耗电最优化.AVR的单片机广泛应用于 计算机外部设备,工业实时控制,仪器仪表,通讯设备,家用电 器,宇航设备等各个领域.
智能车以及在智能车辆基础上开发出来的产品已成为航天、医 疗、工业控制、物流等各个领域的关键设备.
7
大家在新闻中都看到过登月小车或者听说过无人驾驶车吧
8
在那些人类很难适应、或无法进入的工作环境中，我们可以看
到它们的身影。
9
世界上许多国家都在积极进行智能车的研究和开发设计。
10
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。
） 单 片 机控 制 系统电 路（包括液晶，键盘）
伺服电机
5 对红外发射 接收二极管
整个系统包括单片机控制 模块、驱动模块、液晶显 示模块、键盘、红外采集 模块和小车车体组成。
接收管 发射管
光电编码轮
小车安装结构图
13
将单片机控制模块、驱动模块、键盘、液晶显示模 块固定在小车上部，红外发射接收对管安装在小车前 部的底部，离地面约1厘米。
代表型号：8031、8051等
28
微控制器--ATMEL
• ATMEL 公司是世界上著名的高性能低功耗非易失性存储 器和数字集成电路的一流半导体制造公司 .公司最令人注 目的是它的EEPROM 电可擦除技术闪速存储器技术 .是 最早生产FLASH存储器单机的公司。
• 51系列：AT89C51\52\55 • AVR系列： ATMEGA8、ATMEGA16、
16
循迹电路模块
17
循迹模块工作原理
• 黑色和白色路面对光的反射程度不同， • 白色反射程度强，而黑色反射程度弱。
18
➢ 利用红外采集模块中的红外发射接收对管检测 路面上的轨迹
➢ 将轨迹信息送到单片机 ➢ 单片机采用模糊推理求出转向的角度和行走速
度，然后去控制行走部分 ➢ 最终完成智能小车可以按照路面上的轨迹运行。
30
微控制器--TI
• MSP430 系列单片机是由 TI公司开发的 16 位单片机。其 突出特点是超低功耗，非常适合于 各种功率要求低的场合。有多个系列和型号，分别由一些 基本功能模块按不同的应用目标组 合而成。典型应用是流量计、智能仪表、医疗设备和保安 系统等方面。由于其较高的性能价 格比，应用已日趋广泛。
14
控制方案—转向控制
采用左右两轮分别驱动，万向轮转向的方案。即左右轮分 别用两个转速和力矩基本完全相同的直流电机进行驱动，车体 前部装一个万向轮。
当两个直流电机转向相反同时转速相同时就可以实现电动 车的原地旋转，由此可以轻松的实现小车坐标不变的90度和 180度的转弯。
15
控制方案—数据采集部分安装图
19
1、白色地板上约5cm宽的黑色轨迹跑道 2、两平行跑道间距为80cm，半圆半径为40cm
20
实物图
21
改进跑道
22
3 、系统硬件设计
液晶显示
温度传感器 键盘
STC89C52
循迹传感器 避障传感器
电源
电机驱动
1.单片机系统电路 2.寻迹电路 3、蔽障电路 4.小车驱动 5.键盘电路 6.液晶显示 7、测温 8、时钟
1.2智能小车的现状
• 现在智能小车发展很快，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 几届的电子设计大赛智能小车又在向声控系统发展。比较出名的飞思 卡尔智能小车更是走在前列。我们此次的设计主要实现循迹、避障、 测温等功能。
12
2 系统结构示意图
授课专业：应用电子技术
1
第一部分
整体概述
THE FIRST PART OF THE OVERALL OVERVIEW, PLEASE SUMMARIZE THE CONTENT
2
智能循迹小车设计
设计要求: 设计一款能自动循迹wk.baidu.com测温和无线遥控
的小车(这里的循迹是指小车在白色地面上 循黑线行走,利用白色地面发生漫反射；黑 线则被吸收的特点。)
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微控制器--INTEL
最早有Intel公司推出8051/31类单片机,也是世界上使用量 最大的几种单片机之一.由于Intel公司将重点放在186,386,奔 腾等与PC类兼容的高档芯片开发上,8051类单片机主要有 Philips,三星,华帮等公司接手.这些公司在保持与8051单片机 兼容基础改善了8051的许多特点.提高了速度,降低了时钟频 率,放宽了电源电压的动态范围,降低了产品价格.
• 代表型号：MSP430F149
31
微控制器—飞思卡尔
• Motorola是世界上最大的单片机厂商,品种全,选择余地大,新 产品多。近年来以PowerPC,Codfire,M.CORE等作为CPU, 用 DSP 作为辅助模块集成的单片机也纷纷推出,目前仍是 单片机的首选牌.Motorola单片机特点之一是在同样的速度 下所用的时钟较 Intel 类单片机低的多因而使得高频噪声低, 抗干扰能力强,更适合用于工控领域以及恶劣环境.Motorola 8 位单片机过去策略是掩膜为主,最近推出OTP计划以适应 单片机的发展,在32位机上,M.CORE在性能和功耗上都胜过 ARM7.
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1.智能寻迹小车的研究意义 2.系统模块组成结构 3.系统硬件设计 4.系统软件设计 5 实验测试
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1.1智能寻迹小车的研究意义
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。
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总电路图
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智能循迹小车设计
• 微控制器选择与设计 • 电源电路设计 • 循迹电路设计 • 蔽障电路设计 • 避障电路设计 • 液晶显示电路设计 • 键盘电路设计
25
智能循迹小车设计
• 测温电路设计 • 时钟电路设计
26
微控制器：
• INTEL AT89S52 • STC STC89C52 • AVR ATMEGA8、ATMEGA16 • MICROCHIP PIC系列 • TI MSP430系列 • 飞思卡尔公司、华邦、NXP等
29
微控制器—AVR系列
• 是增强型RISC内载Flash的单片机,芯片上的Flash存储器 附在用户的产品中,可随时编程,再编程,使用户的产品设计 容易,更新换代方便.AVR单片机采用增强的RISC结构,使其 具有高速处理能力,在一个时钟周期内可执行复杂的指令, 每MHz可实现1MIPS的处理能力.AVR单片机工作电压为 2.7~6.0V,可以实现耗电最优化.AVR的单片机广泛应用于 计算机外部设备,工业实时控制,仪器仪表,通讯设备,家用电 器,宇航设备等各个领域.
智能车以及在智能车辆基础上开发出来的产品已成为航天、医 疗、工业控制、物流等各个领域的关键设备.
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大家在新闻中都看到过登月小车或者听说过无人驾驶车吧
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在那些人类很难适应、或无法进入的工作环境中，我们可以看
到它们的身影。
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世界上许多国家都在积极进行智能车的研究和开发设计。
10
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。
） 单 片 机控 制 系统电 路（包括液晶，键盘）
伺服电机
5 对红外发射 接收二极管
整个系统包括单片机控制 模块、驱动模块、液晶显 示模块、键盘、红外采集 模块和小车车体组成。
接收管 发射管
光电编码轮
小车安装结构图
13
将单片机控制模块、驱动模块、键盘、液晶显示模 块固定在小车上部，红外发射接收对管安装在小车前 部的底部，离地面约1厘米。
代表型号：8031、8051等
28
微控制器--ATMEL
• ATMEL 公司是世界上著名的高性能低功耗非易失性存储 器和数字集成电路的一流半导体制造公司 .公司最令人注 目的是它的EEPROM 电可擦除技术闪速存储器技术 .是 最早生产FLASH存储器单机的公司。
• 51系列：AT89C51\52\55 • AVR系列： ATMEGA8、ATMEGA16、
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循迹电路模块
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循迹模块工作原理
• 黑色和白色路面对光的反射程度不同， • 白色反射程度强，而黑色反射程度弱。
18
➢ 利用红外采集模块中的红外发射接收对管检测 路面上的轨迹
➢ 将轨迹信息送到单片机 ➢ 单片机采用模糊推理求出转向的角度和行走速
度，然后去控制行走部分 ➢ 最终完成智能小车可以按照路面上的轨迹运行。
30
微控制器--TI
• MSP430 系列单片机是由 TI公司开发的 16 位单片机。其 突出特点是超低功耗，非常适合于 各种功率要求低的场合。有多个系列和型号，分别由一些 基本功能模块按不同的应用目标组 合而成。典型应用是流量计、智能仪表、医疗设备和保安 系统等方面。由于其较高的性能价 格比，应用已日趋广泛。
14
控制方案—转向控制
采用左右两轮分别驱动，万向轮转向的方案。即左右轮分 别用两个转速和力矩基本完全相同的直流电机进行驱动，车体 前部装一个万向轮。
当两个直流电机转向相反同时转速相同时就可以实现电动 车的原地旋转，由此可以轻松的实现小车坐标不变的90度和 180度的转弯。
15
控制方案—数据采集部分安装图
19
1、白色地板上约5cm宽的黑色轨迹跑道 2、两平行跑道间距为80cm，半圆半径为40cm
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实物图
21
改进跑道
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3 、系统硬件设计
液晶显示
温度传感器 键盘
STC89C52
循迹传感器 避障传感器
电源
电机驱动
1.单片机系统电路 2.寻迹电路 3、蔽障电路 4.小车驱动 5.键盘电路 6.液晶显示 7、测温 8、时钟