机器人创新实验智能巡线小车报告

实验报告

（理工类）

课程名称: 机器人创新实验

课程代码: 106003199 学生所在学院: 机械工程学院

年级/专业/班: 2014级机电一班

学生姓名: 学号: 实验总成绩: 任课教师: 韦兴平

开课学院: 机械工程学院

实验中心名称: 机械工程基础实验中心

一设计题目

利用Arduino设计搭建智能巡线小车

二小组成员分工

姓名学号班级任务分工

袁成3120140106114 机电一班原理分析

黄博3120140106121 机电一班组装与程序分析

代博3120140106107 机电一班测试与程序编写

龙历3120140106126 机电一班程序导入与修正

查垚润3120140106132 机电一班维护与报告撰写

三实验内容（图文记录平时上课关键知识）

1、小灯延时闪烁实验：小灯延时一秒闪烁一次，指令：delay(xx)。应用举例：delay(500); // 延迟500ms。

2、呼吸灯实验：使小灯忽明忽暗，延时300ms。

3、串口通信监视实验：

（1.按实验一的步骤把开发板连到PC机上；

（2.采用杜邦线把红外探头VCC和GND分别连接到开发板的5V和地，OUT端连到开发板的任意一个模拟量输入端口；

（3.设置对应的模拟量输入端口为输入模式；

（4.读取模拟量端口的值；

（5.打开串口并设置波特率；

（6.打开串口监视器，拿一物体遮挡在红外探头前方并移动，观察串口监视器中读取的模拟量值是否变化；

（7.观察串口监视器界面的运行结果，如不符合预期设计要求，则重复修改及下载程序，直到符合要求为止。

指令：Serial.begin(xx)。打开串口并设置通信波特率。应用举例：Serial.begin(9600) ; //打开串口并设置通信波特率为9600。

指令：Serial.println(val)。在串口监视器中显示变量val的值。应用举例：Serial.println(val) ; //在串口监视器中显示变量val的值。

4、红外线对管实验：

前端红外探头输出是模拟电压，中控板通过电压比较器LM339模拟电压转化为高电平或者低电平两种结果，便于程序进行判断。以第一路红外探头来说明它的工作原理，IN1-为可调电阻调节的电压输入端，IN+为探头输出的电压，当IN1-大于IN+电压时，对应的OUT1输出电压接近0V，此时，第一路的LED灯亮；当IN1-小于IN+电压时，对应的OUT1输出电压接近5V，第一路的LED灯灭。调节可调电阻旋钮，可以改变IN-参考电压值。

指令：pinMode(pin, mode)。将一个引脚配置成输入或者输出模式。应用举例：pinMode(7, INPUT); // 将引脚7定义为输入接口；pinMode(5, OUTPUT); // 将引脚7定义为输出接口。

指令：int analogRead(pin)。读取模拟输入引脚的值，并将其表示为0至1023之间的数值，对应0至5V的电压。应用举例：val = analogRead(0); // 读取模拟接口0的值，并赋值给val。

5、超声波测距实验：超声波距离测试。

6、小车循迹实验

四最终作品设计方案（图文说明设计作品原理）（20分）

1、小车循迹原理

巡线小车红巡线原理采用了红外线探测法，即利用红外线在不同颜色的物体表面具有不同的反射性质的特点，在小车行驶过程中不断地向地面发射红外光，当红外光遇到白色纸质地板时发生漫反射，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，小车上的接收管接收不到红外光。单片机就是否收到反射回来的红外光为依据来确定黑线的位置和小

车的行走路线。红外探测器探测距离有限，一般最大不应超过3cm。

2、设计要求

（1）自动寻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路轨道，在指定弯路处拐弯，实现灵活前进、转弯、倒退等功能，在轨道上划出设定的地图。

（3）小车完成指定运行任务后，停止在终点位置上。

3、主体设计

我们制定了左右两边分别用一个电机驱动的方案，即左边和右边的轮子分别用一个转速和力矩基本完全相同的直流减速电机进行驱动。当小车需要直线前进时，两个电动机同时正转，实现直线前进。当小车左边传感器检测到黑线时即需要左转时，此时左轮反转，右轮正转，实现一个差速，达到向左转向的目的。当小车右边传感器检测到黑线时，即小车需要右转，即右边车轮反转，左边车轮正转，达到向右转向的目的。

五最终作品设计步骤（图文说明设计作品实现过程）

1、确定小车主要各零部件：

底盘1片

车轮2个

测速码盘2个

减速直流电机2个

4节5号电池盒1只（并排）

万向轮1只

船型开关1只

紧固件4片

螺丝、螺母、铜柱、杜邦线若干

四路红外循迹/循迹模块1个

电机驱动扩展板L293D 1个

UNO R3开发板1个

HC-SR04超声波模块1个

2、确定各部件位置，根据拟定方案组装小车：

（1、先把小车底板、紧固件、码盘的黄色保护纸撕掉，然后把紧固件插入小车底板。

（2、安装码盘，并把电机固定于底板。码盘轴心一面大一面小，大的一面往电机轴插。

注意：电机引线铜片朝向内侧，即码盘一侧。

（3、插入螺丝，把电机固定到小车底板，并拧上螺帽。

（4、插入螺丝，固定电池盒。

（5、放入铜柱，拧入螺丝固定万向轮，手捏入电机并往里面插入轮子。