智能迷宫小车设计方案

sbit P2_1=P2^1; //中右传感器
sbit P2_2=P2^2; //中间传感器
sbit P2_3=P2^3 //中间传感器
sbit P2_4=P2^4; //左侧传感器
turn1=P2|0xE0; //P2 用于检测路线 0xE0 屏蔽高位
switch(turn1)
{//寻线模块//
case 0xE4: advance(1)
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我们采用了五个传感器
前端三个为寻线，左右两个为路口检测
用三个传感器中间的在线上两侧分别骑线这样便于快速校正小车位置，而且中间传感器还用
于 90 度转弯时小车头部位置的确定。
寻线程序：
sbit P2_0=P2^0; //右侧传感器
***************电机选择及问题分析：*************** 电机为网上购买 220r/min 存在问题： 1 速度过快 2 采用蓄电池 惯性较大 3 两轮速度不均 右侧轮速度较慢 解决： 综上原因我们采用 pwm 调速，降低速度减小惯性影响，双 pwm 调速平衡两轮速度 pwm 采用 T0 定时器 工作模式 2 自动重载模式 （详细程序见 .c） 晶振 11.0592 TH0=0x9B
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总体设计
作品简介： 作品硬件主要分为 5 个模块：传感器模块、电机驱动模块、电源及稳压模块、主控模 块、车体框架。 软件部分：采用 C 语言编写
软件主要部分包括： （1）寻线函数 （2）pwm 调速函数 （3）1602 显示函数 （4）路口判断与记录函数 （5）最优路劲计算函数 （6）直角平角转弯函数 （7）时间记录函数 ****************传感器选择**************
当遇到死胡同时说明此岔路口为错误路线记录为“LBL”那么当遇到这个路口时我们 可以用“A”来代替。“LBL”=“A”
小车继续行走遇到“前右路口”继续前进记录“A”，遇到死胡同记录“B”又遇到“左 前路口”记录“L”，小车遇到了“死胡同”说明小车走错了路线记录了如下数据：“ABL”
可以看出小车到此路口应右转所以“ABL”=“R”。 综上分析小车沿着红线行走时遇到岔路口记录一次数据，遇到“死胡同”说明走错路 线，那么同上每次遇到“死胡同”时处理一次数据 注：小车在没有遇到岔路时不记录数据 例如 “左弯道” 和“右弯道” 结果：“LBL ABL LBL LBL L”=“A R A A L” 分析结果完全正确，看我们只是简单的做了个“寻线”神秘的迷宫小车算法就这样被 我们破解了，那么我们换一个较复杂的迷宫测试是否正确：
case 0xE2: balance(1,90,1,30);break; //11100010 重左偏，大幅度左转
}
Advance();为前进函数
A 代表 Advance 前进 R 代表 Right 右转 L 代表 Left 左转
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有图可以看出 沿着左侧红线行走时 遇到第一个“左前路口”记录“L”，遇到“死胡 同路口”时做了一个 180 度转弯 记录“B”继续行走遇到第三个路口“丁字路口”记录“L”
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TL0=0x9B
TMOD=0x02 中断时间 110us //占空比精度 第一次：
t=100；
//可调占空比范围
T=110*100=11ms //pwm 周期
电压 6.33v 中加：
中速：
慢加： 慢速：
左轮 60
;break; //11100100B 前进
case 0xEC: balance(1,70,1,90);break; //11101100 微右偏，轻微右转
case 0xE8: balance(1,30,1,90);break; //11101000 重右偏，大幅度右转
case 0xE6: balance(1,90,1,70);break; //11100110 微左偏，轻微左转
带来了很大的麻烦，而且占用了车体较大的空间使传感器的距离
按放带来了难度而且本电路的实际功耗也较大。
所以果断的我们放弃了此传感器的设计方案.
最总我们选定了固定频率的电路设计
如图
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本电路采用固定 38K 晶振频率经比较器 LM339 输出方波再经过三极管 8050 同时带 5 个红 外发射头
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小车沿左侧线行驶遇到岔路口记录数据
原数据“: LBL A ABL LBL BL L L LBA A LBL BL BL LBL L L ABL ”
处理 1“: A A R A BL L L R A A BL BL A L L R ”
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图一的特点是负载能力强 价格便宜采用四个大功率晶体管组成 H 桥式电路，四个大 功率晶体管分为两组，交替导通和截止，用单片机控制使之工作在开关状态，进 而控制电机的运行。 缺点占用空间较大
图二采用了 L298N 驱动芯片 特点是负载能力强 集成两个驱动电路 带有使能 方便 pwm 调 速 为了减低错误 节约空间 减少调试时间 我们选择了第二种设计方案。
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路径主要有如下可能
通过分析我们可以将迷宫线做如下分析
我们将迷宫的入口和出口用两条相互闭合的线连接起来，红线和黑线分别代表小车运行时的 左侧和右侧，只要小车沿着其中任何条线来行使，小车定能走出迷宫。 我们假设小车沿着左侧红线行使。并在到达岔路口时做如下判断： 注：B 代表 Back 返回
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由于电机电机不符设计要求更换为 12V 电机。 6V 经 7805 稳压后得到 4.6 电压偏低
最终我们采用了 12V 干电池+7805 的方案 12V 蓄电池虽然电量大，但重量和体积较大 所以采用了 8 节 1.5V 干电池，价格也低。
找到终点。
注：处理 2：R
BL= B
处理 3：A
B
A= B
处理 5：L
B
L= A
总结：迷宫可能有如下 9 种组合结果：
"LBL=A","LBA=R","ABL=R","ABA=B","ABR=L","RBA=L","RBR=A","RBL=B","LBR=B"
**************************传感器与软件设计********************************* 传感器设计一： 等腰梯形设计：
2.5 时间 5000 左转 90 度 时间 60000 左转 180 度 时间 60000+65000 电压 12.6v 微进 7cm 时间 20000 左转 90 度 时间 20000 右转 180 度 时间 40000
**************电源选择************ 电源原用 6V 蓄电池+7805 稳压 给电机和单片机传感器供电 实际测量中
左轮 50
左轮 40 左轮 30
右轮 80
右轮 70
右轮 50 右轮 40
慢加：
右转 180 度 时间 40000—39000
右转 90 度 时间 23000—22000
右转 45 度 时间 13000—12000
微进 3 厘米 时间 15000
第二次：
T=110*10=1.1ms
快速：
中速：
慢速：
检查电路 发现一个焊点没有连接
调试： 发射频可调 0~500KHZ
检测距可调 0~30cm
2010 年 5 月 19 号
另外两个红外传感器焊接完成
在实际中我们决定放弃本传感器的设计方案
理由：每个传感器必须采用独立的发射与接收源虽然抗干扰能力较强
但是本电路采用了两个芯片 6 个电容 6ห้องสมุดไป่ตู้个电阻 给焊接和问题调试
发射头用热塑管 减小相互间的干扰，接收头采用 HS38B 接收 38K 红外波，电路设计简单 看 干
扰能力强，经讨论决定应用此方案。
*****************************驱动电路硬件设计******************************* 驱动电路一般有两种选择方式
如图
中心频率不同，但中心频率不能大于 500KHZ。调整 VR 可改变探测距离，注意探测距离要 受反射面颜色的影响，这是红外线的特性决定，寻迹机器人用了此特性。本电路特点发射与 接收频率可调可检测多种颜色的反射面。
2010 年 5 月 18 号
第一个传感器焊接完毕，测试无法使用 检测电路没有发现问题
2010 年 5 月 19 号
处理 2:“A A R
R
LL R A R
BL A L L R ”
处理 3:“A A R
R
LL RA
B
A LL R ”
处理 4:“A A R
R
LL R
B
LL R ”
处理 5:“A A R
R
LL
B
LR”
处理 6“: A A R
R
L
A
R”
每次遇到 B 做一次判断 处理 6 为最终结果和上图比较小车按照“AARRLA R”行驶可以
***********************芯片及显示设计******************* 经过前面设计发生的问题 我们决定采用我们比较熟悉并且性价比较高的 89S52 作为数据处理的芯片 89S52 特点如下：
黑 龙 江 科 技 大 学 center311 Lab 2 制 作 实 验 室 学生组 设 计 8K 字节在线系统可编程 Flash 存储器 1000 次擦写周期 32 个可编程 I/O 口 三个 16 位定时器 256 字节 RAM 设计电路图
*****************车体选择方案****************** 方案一： 购买专业车体或玩具车体，具有方便省时性能稳定，但是有价格昂贵，不便于改装等缺点。 方案二： 用电路板，购买螺丝等自制小车车体，不但锻炼了动手能力而且价格低，便于改进。 综上：选择方案二为首选方案。
线迷宫小车硬件设计最终方案： 主芯片：AT89S52 传感器：晶振 38K 电路+红外对管 驱动器：L298N 芯片 显示器：LCD1602 电源： 8 节干电池+7805 稳压 车体： PCB 板+螺钉自制
左轮 7 右轮 9
左轮 6 右轮 7
左轮 4 右轮 5
电压 6.4v 速度 6 右转 7
黑 龙 江 科 技 大 学 center311 Lab 2 制 作 实 验 室 学生组 设 计 时间 44000 转角 360 时间 28000 转角 180 时间 20000 转角 90 时间 8000 微进 2.5 1)进过实际测量 pwm 调速时 平均电压降低，小车重量不变时 第一次的‘慢加’和第二次 的‘慢速’接近临界速度. 2)电机自锁能力较低使是小车转角 停止位置不够精确(采用电机反转刹车无法满足要求) 3)电机运行时电压不稳 影响电源电压波动 由于传感器及单片机及电机采用共同电源 加电容及 7805 稳压滤波 无法去除 综上 决定更换 转速低 电压稳定 自锁能力强 的电机 以下为测试结果 2010 年 6 月 13 号测试 电压：6V 微进 7 厘米 时间 50000
首选方案： 采用 LM567 音频译码器 电路设计如图：
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D1 发射红外线，D2 接收红外信号。LM567 第⑤、⑥脚为译码中心频率设定端， 一般通过调整其外接可变电阻 RW 改变捕捉的中心频率。图中红外载波信号来自 LM567 的第 5 角，也即载波信号与捕捉中心频率一致，能够极大的提高抗干扰特 性。本电路可多个用于同一设备而不会相互干扰，因为不同 RW 或 C4 的值 U01 译码器的