红外自动循迹小车

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摘要： (1)

1.任务及要求 (2)

1.1任务 (2)

2.系统设计方案 (2)

2.1小车循迹原理 (2)

2.2控制系统总体设计 (2)

3.系统方案 (3)

3.1 寻迹传感器模块 (3)

3.1.1红外传感器ST188简介 (3)

3.1.2比较器LM324简介 (4)

3.1.3具体电路 (4)

3.1.4传感器安装 (5)

3.2控制器模块 (6)

3.3电源模块 (6)

3.4电机及驱动模块 (7)

3.4.1电机 (7)

3.4.2驱动 (8)

3.5自动循迹小车总体设计 (9)

3.5.1总体电路图 (9)

3.5.2系统总体说明 (11)

4.软件设计 (11)

4.1 PWM控制 (11)

4.2 总体软件流程图 (12)

4.3小车循迹流程图 (12)

4.4中断程序流程图 (13)

4.5单片机测序 (14)

5．参考资料 (17)

自动循迹小车

摘要：

本设计是一种基于单片机控制的简易自动寻迹小车系统，包括小车系统构成软硬件设计方法。小车以AT89C51 为控制核心, 用单片机产生PWM波，控制小车速度。利用红外光电传感器对路面黑色轨迹进行检测,并将路面检测信号反馈给单片机。单片机对采集到的信号予以分析判断,及时控制驱动电机以调整小车转向,从而使小车能够沿着黑色轨迹自动行驶,实现小车自动寻迹的目的。

关键词：单片机AT89C51 光电传感器直流电机自动循迹小车

Abstract :

This design is a Simple Design of a smart auto-tracking vehicle which based on MSC control.The construction of the car ,and methods of hardware and software design are included. The car use AT89C51 as heart of centrol in this system. Then using PWM waves Produced by MCU to control car speed. By using infraraed sensor to detect the information of black track. The smart vehicle acquires the information and sends t hem to the MSC.Then the MSC analyzes the signals and controls the movements of t he motors. Which make the smart vehicle move along the given black line antomaticly.

Keywords :infrared sensor ；MSC ；auto-tracking

1.任务及要求

1.1任务

设计一个基于直流电机的自动寻迹小车，使小车能够自动检测地面黑色轨迹，并沿着黑色车轨迹行驶。系统方案方框图如图1-1所示。

图1-1 系统方案方框图

2.系统设计方案

2.1小车循迹原理

这里的循迹是指小车在白色地板上循黑线行走，由于黑线和白色地板对光线的反射系数不同，可以根据接收到的反射光的强弱来判断“道路”。通常采取的

方法是红外探测法。

红外探测法，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，

2.2控制系统总体设计

自动循迹小车控制系统由主控制电路模块、稳压电源模块、红外检测模块、电机及驱动模块等部分组成,控制系统的结构框图如图2-1 所示。

1、主控制电路模块：用AT89C51单片机、复位电路，时钟电路

2、红外检测模块：光电传感器ST188,比较器LM324

3、电机及驱动模块:电机驱动芯片L298N、两个直流电机

4、电源模块：双路开关电源

3.系统方案

3.1 寻迹传感器模块

ST系列反射式光电传感器是经常使用的传感器。这个系列的传感器种类齐全、价格便宜、体积小、使用方便、质量可靠、用途广泛。

我们采用ST188作为红外检测传感器。

在黑线检测的测试中，若检测到白色区域，发射管发射的红外线没有反射到接收管，测量接收管的电压为4．8V ，若检测到黑色区域，接收管接受到发射管发射的红外线，电阻发生变化，所分得的电压也就随之发生变化，测的接收管的电压为0．5V，测试基本满足要求。

判断有无黑线我们用的一块比较器LM324，比较基准电压由30K的变阻器调节，各个接收管的参数都不一致，每个传感器的比较基准电压也不尽相同，我们为每个传感器配备了一个变阻器。

3.1.1红外传感器ST188简介

含一个反射模块（发光二极管）和一个接收模块（光敏三极管）。通过发射红外信号，看接收信号变化判断检测物体状态的变化。A、K之间接发光二极管，C、E之间接光敏三极管（二者在电路中均正接，但要串联一定阻值的电阻）

图 3-1 ST188实物图图 3-2 ST188管脚图及内部电路

3.1.2比较器LM324简介

LM324为四运放集成电路，采用14脚双列直插塑料封装。内部有四个运算放大器，有相位补偿电路。电路功耗很小，工作电压范围宽，可用正电源3～30V，或正负双电源±1．5V～±15V工作。

在黑线检测电路中用来确定红外接收信号电平的高低，以电平高低判定黑线有无。在电路中，LM324的一个输入端需接滑动变阻器，通过改变滑动变阻器的阻值来提供合适的比较电压。

图 3-3 LM324内部电路图 3-4 集成运放的管脚图

3.1.3具体电路

通过ST188检测黑线，输出接收到的信号给LM324 ，接收电压与比较电压比较后，输出信号变为高低电平，再输入到单片机中，用以判定是否检测到黑线。