(精品课件)电动智能循迹小车设计
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能够自行沿着曲线行走 （A点循迹到C点），而 A 无需人工干预 （遥控）。
C B
物理与电子工程系《电子设计与实践》
二、循迹小车设计思路
1、题目分析
感知路面信息 路面检测模块
C
➢颜色——黑与白
运动
电机驱动模块
➢电机
B
MCU是大脑
➢AT89S51
单片机控制模块
A
留足扩展
➢键盘、显示和声响
键盘模块 显示模块 声响模块
9
4 U2
5 7 10 12 6 11
wenku.baidu.com
IN1 IN2 IN3 IN4 ENA ENB
VCC
VS OUT1
OUT2
OUT3
2
3 MOTOR1
13
1 15
SENSA SENSB
GND
OUT4 14MOTOR2
8
L298
物理与电子工程系《电子设计与实践》
输出 控制
输入 控制
物理与电子工程系《电子设计与实践》
物理与电子工程系《电子设计与实践》
2、设计方法与系统框图
以功能模块为基础自顶而下的设计方法
小车循迹系统
自
顶
而 下
路电 面机 检驱
单键显声 片盘示响 机模模模
路面 检测
测动 控块块块
制
显示 声响 模块 模块
单片机
电机
控制 . 驱动
键盘模块
抓住主要矛盾，不在具体细节上纠缠。
尽量运用概念描述、分析设计对象，不过早地考虑具体的
➢Anti-lock Brake System, ABS ➢车载音响娱乐等。
物理与电子工程系《电子设计与实践》
2、电子设计竞赛 全国大学生电子设计竞赛多次涉及智
能小车控制的题目。 以本科组为例：
➢2001年，自动往返电动小汽车 ； ➢2003年，电动汽车入库； ➢2005年，悬挂运动控制系统； ➢2007年，电动车跷跷板； ➢2009年，声音导引系统 。
因此，无论从学生就业的前景考虑，还是实
践动手能力、创新能力培养的角度考虑，设立 智能小车控制类的题目，意义重大。
电动智能循迹小车设计能达到较好训练的目的
物理与电子工程系《电子设计与实践》
循迹小车题目要求
设计并制作一个能自动 循迹小汽车。
演示场地1米见方，表 面贴有白纸，在其上有 黑色胶带制成的轨迹 （宽6厘米，均匀）。
电路、元器件和工艺。
充分借鉴前辈的研究成果。
物理与电子工程系《电子设计与实践》
3、路面检测原理
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。
——反射式红外光电传感器ST168
组成原 理图
P2.0
P2.1
P2.2
单片 机 控制
物理与电子工程系《电子设计与实践》
引脚图
反射接收良好 反射接收不良
OUT4 14
8
L298
L298N功能表 ENA In1 In2 运行状态
0 × × 停止 1 1 0 正传 1 0 1 反转 1 1 1 刹停 1 0 0 停止
物理与电子工程系《电子设计与实践》
P1.0
单片 P1.1
机 P1.3
控制
P1.4 P1.2
P1.5
L298典型应用电路
VCC
驱动电源6V
物理与电子工程系《电子设计与实践》
接收器 C
1m 中点 O’
x
W
y
D
S 可移动
声源
电机
传感
通信
接收器 A
中点 O 1m
接收器 B
图1 系统示意图
物理与电子工程系《电子设计与实践》
MCU
智能小车控制的题目涉及到：传感（光、 声）、通信、机械、MCU控制等。
➢实现了机电一体化设计； ➢体现了多学科交叉应用。
否 循迹是否结束？
是 声光报警
物理与电子工程系《电子设计与实践》
3、监测与处理
void Scan_Function( ) interrupt 1 using 1
启动
{
TH0=(65536-50000)/256;
TL0=(65536-50000)%256;
ssbsbibtitirtEigENhNAt_B=s=PeP1n1^s^2o5;r=; P2^2;
否 是否检测到黑线？
是
（2）MCU对传感信号的识别方式确定 监测处理
编程扫描方式 定时扫描方式
左转
前进
右转
中断扫描方式 原则：既要保证MCU能及时响 应外围信号的输入操作，又不 要过多占用CPU 的工作时间。
对小车运动状态的做出指示；}
是 声光报警
物理与电子工程系《电子设计与实践》
2、系统初始化
（1）I/O分配与定义
启动
传左右感侧信电号子输控入制端端 ：：：
系统初始化
ssbsbibtitilteINIfNt1_3=s=PePn11s^^o03r;=; P2^0; ssbsbibtitimtINIiNd2d4=l=ePP_11s^^e14n; ;sor=P2^1;
光电晶体管导通 光电晶体管截止
输出高电平 输出低电平
高低
高
高
物理与电子工程系《电子设计与实践》
4、电U3机驱动
电机驱动芯片——L298
9
4
5 7 10 12 6 11
IN1 IN2 IN3 IN4 ENA ENB
VCC
VS OUT1 2 OUT2 3 OUT3 13
1 15
SENSA SENSB
GND
物理与电子工程系《电子设计与实践》
据统计，从1989年至2000年，平均每辆 车上电子装置在整个汽车制造成本中所占的 比例由16％增至23％以上。
近年来，一些豪华轿车上，使用单片微 型计算机的数量已经达到48个，电子产品占 到整车成本的50％以上。
目前，电子技术的应用几乎已经深入到 汽车所有的系统。
void main( )
{ 主要完成系统的初始化；}
系统初始化
否
Speaker_LED( )
是否检测到黑线？
{ 完成提示任务；} Display_Function( )
是 监测处理
{ 完成显示工作；}
左转
前进 右转
void Scan_Function( )
否
{ 完成检测信号的识别、处理及 循迹是否结束？
第十一讲 循迹小车的设计
一、课题的背景与意义
二、循迹小车设计思路
三、循迹C程序设计 四、课后思考与实训
物理与电子工程系 徐坤
物理与电子工程系《电子设计与实践》
一、课题的背景与意义
1、市场需求 未来几年，国内汽车、电动汽车市场前
景良好，与之相关的人才需求量巨大。
涉及到： ➢汽车生产、销售 ➢售后服务 ➢汽车电子
分析细节、完善自顶而下的设计方法 小车循迹系统
自
上
路电 单 键 显声 面机 片 盘 示响
而
检驱 机 模 模模
下
测动 控 块 块块
制
ST168 检测 电路
L298 控制 电路
AT89 S51单 片机
电路图
物理与电子工程系《电子设计与实践》
以 功能 模块 为 基础
三、循迹C程序设计
1、程序流程 结构化程序的设计方案 启动
C B
物理与电子工程系《电子设计与实践》
二、循迹小车设计思路
1、题目分析
感知路面信息 路面检测模块
C
➢颜色——黑与白
运动
电机驱动模块
➢电机
B
MCU是大脑
➢AT89S51
单片机控制模块
A
留足扩展
➢键盘、显示和声响
键盘模块 显示模块 声响模块
9
4 U2
5 7 10 12 6 11
wenku.baidu.com
IN1 IN2 IN3 IN4 ENA ENB
VCC
VS OUT1
OUT2
OUT3
2
3 MOTOR1
13
1 15
SENSA SENSB
GND
OUT4 14MOTOR2
8
L298
物理与电子工程系《电子设计与实践》
输出 控制
输入 控制
物理与电子工程系《电子设计与实践》
物理与电子工程系《电子设计与实践》
2、设计方法与系统框图
以功能模块为基础自顶而下的设计方法
小车循迹系统
自
顶
而 下
路电 面机 检驱
单键显声 片盘示响 机模模模
路面 检测
测动 控块块块
制
显示 声响 模块 模块
单片机
电机
控制 . 驱动
键盘模块
抓住主要矛盾，不在具体细节上纠缠。
尽量运用概念描述、分析设计对象，不过早地考虑具体的
➢Anti-lock Brake System, ABS ➢车载音响娱乐等。
物理与电子工程系《电子设计与实践》
2、电子设计竞赛 全国大学生电子设计竞赛多次涉及智
能小车控制的题目。 以本科组为例：
➢2001年，自动往返电动小汽车 ； ➢2003年，电动汽车入库； ➢2005年，悬挂运动控制系统； ➢2007年，电动车跷跷板； ➢2009年，声音导引系统 。
因此，无论从学生就业的前景考虑，还是实
践动手能力、创新能力培养的角度考虑，设立 智能小车控制类的题目，意义重大。
电动智能循迹小车设计能达到较好训练的目的
物理与电子工程系《电子设计与实践》
循迹小车题目要求
设计并制作一个能自动 循迹小汽车。
演示场地1米见方，表 面贴有白纸，在其上有 黑色胶带制成的轨迹 （宽6厘米，均匀）。
电路、元器件和工艺。
充分借鉴前辈的研究成果。
物理与电子工程系《电子设计与实践》
3、路面检测原理
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。
——反射式红外光电传感器ST168
组成原 理图
P2.0
P2.1
P2.2
单片 机 控制
物理与电子工程系《电子设计与实践》
引脚图
反射接收良好 反射接收不良
OUT4 14
8
L298
L298N功能表 ENA In1 In2 运行状态
0 × × 停止 1 1 0 正传 1 0 1 反转 1 1 1 刹停 1 0 0 停止
物理与电子工程系《电子设计与实践》
P1.0
单片 P1.1
机 P1.3
控制
P1.4 P1.2
P1.5
L298典型应用电路
VCC
驱动电源6V
物理与电子工程系《电子设计与实践》
接收器 C
1m 中点 O’
x
W
y
D
S 可移动
声源
电机
传感
通信
接收器 A
中点 O 1m
接收器 B
图1 系统示意图
物理与电子工程系《电子设计与实践》
MCU
智能小车控制的题目涉及到：传感（光、 声）、通信、机械、MCU控制等。
➢实现了机电一体化设计； ➢体现了多学科交叉应用。
否 循迹是否结束？
是 声光报警
物理与电子工程系《电子设计与实践》
3、监测与处理
void Scan_Function( ) interrupt 1 using 1
启动
{
TH0=(65536-50000)/256;
TL0=(65536-50000)%256;
ssbsbibtitirtEigENhNAt_B=s=PeP1n1^s^2o5;r=; P2^2;
否 是否检测到黑线？
是
（2）MCU对传感信号的识别方式确定 监测处理
编程扫描方式 定时扫描方式
左转
前进
右转
中断扫描方式 原则：既要保证MCU能及时响 应外围信号的输入操作，又不 要过多占用CPU 的工作时间。
对小车运动状态的做出指示；}
是 声光报警
物理与电子工程系《电子设计与实践》
2、系统初始化
（1）I/O分配与定义
启动
传左右感侧信电号子输控入制端端 ：：：
系统初始化
ssbsbibtitilteINIfNt1_3=s=PePn11s^^o03r;=; P2^0; ssbsbibtitimtINIiNd2d4=l=ePP_11s^^e14n; ;sor=P2^1;
光电晶体管导通 光电晶体管截止
输出高电平 输出低电平
高低
高
高
物理与电子工程系《电子设计与实践》
4、电U3机驱动
电机驱动芯片——L298
9
4
5 7 10 12 6 11
IN1 IN2 IN3 IN4 ENA ENB
VCC
VS OUT1 2 OUT2 3 OUT3 13
1 15
SENSA SENSB
GND
物理与电子工程系《电子设计与实践》
据统计，从1989年至2000年，平均每辆 车上电子装置在整个汽车制造成本中所占的 比例由16％增至23％以上。
近年来，一些豪华轿车上，使用单片微 型计算机的数量已经达到48个，电子产品占 到整车成本的50％以上。
目前，电子技术的应用几乎已经深入到 汽车所有的系统。
void main( )
{ 主要完成系统的初始化；}
系统初始化
否
Speaker_LED( )
是否检测到黑线？
{ 完成提示任务；} Display_Function( )
是 监测处理
{ 完成显示工作；}
左转
前进 右转
void Scan_Function( )
否
{ 完成检测信号的识别、处理及 循迹是否结束？
第十一讲 循迹小车的设计
一、课题的背景与意义
二、循迹小车设计思路
三、循迹C程序设计 四、课后思考与实训
物理与电子工程系 徐坤
物理与电子工程系《电子设计与实践》
一、课题的背景与意义
1、市场需求 未来几年，国内汽车、电动汽车市场前
景良好，与之相关的人才需求量巨大。
涉及到： ➢汽车生产、销售 ➢售后服务 ➢汽车电子
分析细节、完善自顶而下的设计方法 小车循迹系统
自
上
路电 单 键 显声 面机 片 盘 示响
而
检驱 机 模 模模
下
测动 控 块 块块
制
ST168 检测 电路
L298 控制 电路
AT89 S51单 片机
电路图
物理与电子工程系《电子设计与实践》
以 功能 模块 为 基础
三、循迹C程序设计
1、程序流程 结构化程序的设计方案 启动