基于单片机的智能循迹小车---答辩PPT(1.0版)

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控制系统结构框图
2.循迹小车硬件设计 电机驱动模块 循迹模块

电机驱动模块
L298N驱动芯片和直流电机接线原理图
L298N电机驱动板
L298N 是一个内部有两 个H桥的驱动芯片，这样电 机的运转只需要用三个信号 控制：两个方向信号和一个 使能信号。 注意：L298N 芯片的工作电压需要两路： 第一路： 输出供给电机回路的工作电源 第二路： 输入逻辑控制回路电源 5V （ 电源出/入）
结论：
本课题研究的内容主要是智能小车的循迹系统。以实验组装小车为基 础，使用了3个光电传感器来探测周围环境，同时对采集到的数据信 息进行融合。取得了以下成果：
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小车可以实现按照预定轨道在无外部环境影响或改变时， 小车将一直在轨道上循迹。
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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。
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循迹小车软件设计:
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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。
little_right(); i=1;
{
}
if(HW3==0&&HW2==0&&HW1==0&&i==1) //右转出线时（特别） { little_right(); j=0;q=0;w=0; } if(HW3==1&&HW2==0&&HW1==0)//微左 { little_left(); j=1; } if(HW3==0&&HW2==0&&HW1==0&&j==1)//左转出线时（特别） { little_left(); i=0;q=0;w=0; } if(HW3==0&&HW2==1&&HW1==1)//两个传感器测 右拐 { rotate_right(); q=1; }
}
/*************第五部分 中断服务函数*************/ void init() //初始化 { TMOD=0X01; TH0=(65536-1000)/256; //1ms定时 TL0=(65536-1000)%256; EA = 1; ET0= 1; TR0= 1; }
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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!
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Vout
V固定
检测到黑线时 R1增大 Vout>V固定 输出 高电平 LED灭
三路红外探头检测状态及其小车控制方法




所谓的差速，是指左右两车轮的速度差，假如左边 车轮比右边的快，则小车会偏向右。同时，左边的 车轮转速比右的慢，那么小车会向左边转动。 目前主要有以下两种方式。 （1）小车向左转，可是是左轮停止，左轮继续转 动，这样可实现左转，这种方式实现小角度的转弯 ，在角度不大时可采用此种方式。 （2）小车向左转，可以是左轮反转，右轮正转， 这样可以实现大角度的左转，甚至可以进行原地打 转。 同理可推出小车如何向右转向。
LM339比较器
当模块检测到前方障碍物信 号时 电路板上红色指示灯点 亮，同时OUT 端口持续输出 低电平信号,该模块检测距离 2～60cm， 检测角度35°
红外探头电路
IN1-为定位器调节的电压输入端（V固定） IN1+为探头输出的电压（探头out与GND间电压)Vout
检测到白色时 R1减 小 Vout<V固定 输出 低电平 LED亮
} else Right_pwm=0; }
/*********************第三部分 电机驱动函数*********************/
void forward(void) //前进 { push_val_left=4; //PWM 调节参数 改这个值可以改变其速度 push_val_right=4; Left_go; Right_go; } void rotate_left(void) //旋转左转 { push_val_left=3; push_val_right=4; Left_back; Right_go; }
设计成员： 车京运 董 莲 付 蓉 胥志强 002号 010号 012号 047号
主要内容：
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系统概述 循迹小车硬件设计 循迹小车软件设计 总结
整个系统括单片
机控制模块、电 机驱动模块、循 迹模块、电源和 小车车体。
小车实物图


本系统采用简单明了的设计方案。 通过高发射功率红外光电二极管和高灵敏度光电 晶体管组成的传感器循迹模块判断黑线路经 然后由STC89C52单片机通过IO口控制L298N驱 动模块改变两个直流电机的工作状态 最后实现小车循迹
void stop(void)//停止 { push_val_left=0; push_val_right=0; }
/*********************第四部分 主函数*********************/ void main() { init(); while(1) { if(HW3==0&&HW2==1&&HW1==0) //直行 { forward(); } if(HW3==0&&HW2==0&&HW1==1) //微右 {
if(HW3==0&&HW2==0&&HW1==0&&q==1)//调整 { rotate_right(); w=0;i=0;j=0; } if(HW3==1&&HW2==1&&HW1==0)//两个传感器测到 左拐 { rotate_left(); w=1; } if(HW3==0&&HW2==0&&HW1==0&&w==1) { rotate_left(); q=0;i=0;j=0; } if(HW3==1&&HW2==1&&HW1==1)//检测到全为黑线时 停止 { stop(); } }
主要程ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ功能
/*********************第一部分 管脚声明*********************/
sbit Left_pwm=P1^6; Sbit Right_pwm=P1^7; sbit sbit sbit sbit P3_4=P3^4; P3_5=P3^5; P3_6=P3^6; P3_7=P3^7; //IN1 //IN2 //IN3 //IN4 //三路寻迹模块接口第一路 //三路寻迹模块接口第二路 //三路寻迹模块接口第三路 //接驱动模块ENA使能端，输入PWM信号调节速度 //接驱动模块ENB使能端，输入PWM信号调节速度
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。
void pwm_out_left(void) //左电机调速,调节push_val_left的值改 变电机转速,占空比 { if(Left_stop) { if(pwm_val_left<=push_val_left) Left_pwm=1; else Left_pwm=0; if(pwm_val_left>=40) pwm_val_left=0; } else Left_pwm=0; }
sbit HW1=P2^0; sbit HW2=P2^1; sbit HW3=P2^2;
#define Left_go {P3_4=0,P3_5=1;} //当 P3_4=0,P3_5=1; 时左电机前进 #define Left_back {P3_4=1,P3_5=0;} //当 P3_4=1,P3_5=0; 时左电机后退 #define Right_go {P3_6=0,P3_7=1;} //当 P3_6=0,P3_7=1; 时右电机前转 #define Right_back {P3_6=1,P3_7=0;} //当 P3_6=1,P3_7=0; 时右电机后退
实物图
L298N接入直流电机的端口接法
循迹原理： 利用红外线对于不同颜色具有不同的反射性 质的特点。在小车行驶过程中传感器的红外发射 二极管不断发射红外光，当红外光遇到白色地面 时发生漫反射，红外对管接收管接收反射光；如 果遇到黑线则红外光被吸收，则红外管接收不到 信号. 红外对管采集回来的信号通过3路循迹传感器 模块里面的LM339比较器后输出高或低电平，从 而实现信号的检测。
void little_left(void) //小车前进向左微调 { Left_go; Right_go; push_val_left=2; push_val_right=5; } void rotate_right(void) //旋转右转 { push_val_left=4; push_val_right=3; Left_go; Right_back; } void little_right(void) //小车前进向右微调 { Left_go; Right_go; push_val_left=4; push_val_right=2; }
void timer0() interrupt 1 //TIMER0中断服务子函数产生PWM信号 { TH0=(65536-1000)/256; //1ms定时 TL0=(65536-1000)%256; //time++; pwm_val_left++; pwm_val_right++; pwm_out_left(); pwm_out_right(); }
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：
void pwm_out_right(void) //右电机调速 { if(Right_stop) { if(pwm_val_right<=push_val_right) Right_pwm=1; else Right_pwm=0; if(pwm_val_right>=40)
pwm_val_right=0;