基于51單片機(jī)的智能循跡避障小車+C源程序.doc
《基于51單片機(jī)的智能循跡避障小車+C源程序.doc》由會(huì)員分享,可在線閱讀,更多相關(guān)《基于51單片機(jī)的智能循跡避障小車+C源程序.doc(14頁(yè)珍藏版)》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。
項(xiàng)目名稱:智能小車 系別: 信息工程系 專業(yè):11電氣工程及其自動(dòng)化 姓名:劉亮、崔占闖、韓康 指導(dǎo)老師: 王蕾 崔占闖聯(lián)系郵箱:1308253761@qq.com 目錄 摘要:...............................................................................................3關(guān)鍵詞:.............................................................................................3 緒論:.................................................................................................3 一、 系統(tǒng)設(shè)計(jì).............................................................................4 1.1、任務(wù)及要求...................................................................4 1.2車體方案認(rèn)證與選擇......................................................4 二、硬件設(shè)計(jì)及說(shuō)明....................................................................5 2.1循跡+避障模塊..............................................................5 2.2主控模塊........................................................................6 2.3電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊................................................................6 2.4機(jī)械模塊........................................................................7 2.5 電源模塊.......................................................................7 三、自動(dòng)循跡避障小車總體設(shè)計(jì)………………………………..7 四、軟件設(shè)計(jì)及說(shuō)明.....................................................................8 4.1系統(tǒng)軟件流程圖............................................................9 4.2系統(tǒng)程序........................................................................9 五、系統(tǒng)測(cè)試過(guò)程.......................................................................12 六、總結(jié).......................................................................................13 七、附錄:系統(tǒng)元器件..................................................................13 摘要 本設(shè)計(jì)主要有三個(gè)模塊包括信號(hào)檢測(cè)模塊、主控模塊、電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊。信號(hào)檢測(cè)模塊采用紅外光對(duì)管,用以對(duì)有無(wú)障礙與黑線進(jìn)行檢測(cè)。主控電路采用宏晶公司的8051核心的STC89C52單片機(jī)為控制芯片。電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊采用意法半導(dǎo)體的L298N專用電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片,單片控制與傳統(tǒng)分立元件電路相比,使整個(gè)系統(tǒng)有很好的穩(wěn)定性。信號(hào)檢測(cè)模塊將采集到的路況信號(hào)傳入STC89C52單片機(jī),經(jīng)單片機(jī)處理過(guò)后對(duì)L298N發(fā)出指令進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。通過(guò)有無(wú)光線接收來(lái)控制電動(dòng)小車的轉(zhuǎn)向,從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)循跡避障的功能。 關(guān)鍵詞:智能循跡避障小車,STC89C52單片機(jī),L298N驅(qū)動(dòng)芯片,信號(hào)檢測(cè)模塊,循跡避障 緒論 (一)智能小車的作用和意義 自第一臺(tái)工業(yè)機(jī)器人誕生以來(lái),機(jī)器人的發(fā)展已經(jīng)遍及機(jī)械、電子、冶金、交通、宇航、國(guó)防等領(lǐng)域。近年來(lái)機(jī)器人的智能水平不斷提高,并且迅速地改變著人們的生活方式。人們?cè)诓粩嗵接?、改造、認(rèn)識(shí)自然的過(guò)程中,制造能替代人勞動(dòng)的機(jī)器一直是人類的夢(mèng)想。 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,機(jī)器人的感系統(tǒng),對(duì)于視覺(jué)的各種技術(shù)而言圖像處理技術(shù)已相當(dāng)發(fā)達(dá),而基于圖像的理解技術(shù)還很落后,機(jī)器視覺(jué)需要通過(guò)大量的運(yùn)算也只能識(shí)別一些結(jié)構(gòu)化環(huán)境簡(jiǎn)單的目標(biāo)。視覺(jué)傳感器的核心器件是攝像管或CCD,目前的CCD已能做到自動(dòng)聚焦。但CCD傳感器的價(jià)格、體積和使用方式上并不占優(yōu)勢(shì),因此在不要求清晰圖像只需要粗略感覺(jué)的系統(tǒng)中考慮使用接近覺(jué)傳感器是覺(jué)傳感器種類越來(lái)越多,其中視覺(jué)傳感器成為自動(dòng)行走和駕駛的重要部件。視覺(jué)的典型應(yīng)用領(lǐng)域?yàn)樽灾魇街悄軐?dǎo)航一種實(shí)用有效的方法。 機(jī)器人要實(shí)現(xiàn)自動(dòng)導(dǎo)引循跡功能和避障功能就必須要感知導(dǎo)引線和障礙物,感知導(dǎo)引線相當(dāng)給機(jī)器人一個(gè)視覺(jué)功能。避障控制系統(tǒng)是基于自動(dòng)導(dǎo)引小車系統(tǒng),基于它的智能小車實(shí)現(xiàn)自動(dòng)識(shí)別路線,判斷并自動(dòng)避開障礙,選擇正確的行進(jìn)路線。使用傳感器感知路線和障礙并作出判斷和相應(yīng)的執(zhí)行動(dòng)作。 該智能小車可以作為機(jī)器人的典型代表。它可以分為三大組成部分:傳感器檢測(cè)部分、cpu、執(zhí)行部分。機(jī)器人要實(shí)現(xiàn)自動(dòng)循跡避障功能,感知導(dǎo)引線和障礙物。可以實(shí)現(xiàn)小車自動(dòng)識(shí)別路線,選擇正確的行進(jìn)路線,并檢測(cè)到障礙物自動(dòng)躲避?;谏鲜鲆?,傳感檢測(cè)部分考慮到小車一般不需要感知清晰的圖像,只要求粗略感知即可,所以可以舍棄昂貴的CCD傳感器而考慮使用價(jià)廉物美的紅外光電傳感器來(lái)充當(dāng)。智能小車的執(zhí)行部分,是由直流電機(jī)來(lái)充當(dāng)?shù)?,主要控制小車的行進(jìn)方向。單片機(jī)驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)一般有兩種方案:第一,勿需占用單片機(jī)資源,直接選擇有PWM功能的單片機(jī),這樣可以實(shí)現(xiàn)精確調(diào)速;第二,可以由軟件模擬PWM輸出調(diào)制,需要占用單片機(jī)資源,難以精確調(diào)速,但單片機(jī)型號(hào)的選擇余地較大??紤]到實(shí)際情況,本文選擇第二種方案。CPU使用STC89C52單片機(jī),配合軟件編程實(shí)現(xiàn)。 (二)智能小車的現(xiàn)狀 現(xiàn)智能小車發(fā)展很快,從智能玩具到其它各行業(yè)都有實(shí)質(zhì)成果。其基本可實(shí)現(xiàn)循跡、避障、檢測(cè)貼片、尋光入庫(kù)、避崖等基本功能,這幾節(jié)的電子設(shè)計(jì)大賽智能小車又在向聲控系統(tǒng)發(fā)展。比較出名的飛思卡爾智能小車更是走在前列。我此次的設(shè)計(jì)主要實(shí)現(xiàn)循跡避障這兩個(gè)功能 一、系統(tǒng)設(shè)計(jì) 本組智能小車的硬件主要有以STC89C52單片機(jī)作為核心的主控器部分、自動(dòng)循跡+避障部分、電機(jī)驅(qū)動(dòng)部分。電機(jī)驅(qū)動(dòng)部分和其他部分由一個(gè)電源通過(guò)串聯(lián)供電。 小車硬件系統(tǒng)示意圖如下: 自動(dòng)循跡+避障模塊 電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊 STC89C52 單片機(jī) 電源5V 供電途徑 功能控制 1.1、任務(wù)及要求 設(shè)計(jì)一個(gè)基于直流電機(jī)的自動(dòng)循跡避障小車,使小車能夠自動(dòng)檢測(cè)地面黑色軌跡和道路兩側(cè)的擋板(沒(méi)有黑線時(shí)),并沿著黑色軌跡和擋板行駛。 檢測(cè)(黑線) 驅(qū)動(dòng)電機(jī) 軟件控制 控制小車 1.2、車體方案認(rèn)證與選擇 方案一:自己動(dòng)手制作電動(dòng)車,一方面材料缺少,另一方面制作過(guò)程要花費(fèi)大量的時(shí)間,而且同學(xué)中手藝也不好,制作出來(lái)的小車還可能機(jī)械性能不好??紤]到時(shí)間與性能這兩方面,我們放棄了這一方案 方案二:購(gòu)買小車全套零件,購(gòu)買的小車全套零件具有組裝完整的車架車輪、電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)電路。易改裝,好控制。機(jī)械性能有保障。 小車圖片如下: 綜合考慮,最終選擇方案二 二、硬件設(shè)計(jì)及說(shuō)明 2.1循跡+避障模塊 我們選擇四路紅外探測(cè) 尋跡光電傳感器 此模塊是為智能小車、機(jī)器人等自動(dòng)化機(jī)械裝置提供一種多用途的紅外線探測(cè)系統(tǒng)的解決方案。使用紅外線發(fā)射和接收管等分立元器件組成探頭,并使用LM339 電壓比較器(加入了遲滯電路更加穩(wěn)定)做為核心器件構(gòu)成中控電路。此系統(tǒng)具有的多種探測(cè)功能能極大的滿足各種自動(dòng)化、智能化的小型系統(tǒng)的應(yīng)用。 此模塊的特點(diǎn): 易于安裝,使用簡(jiǎn)便; 4 路分別獨(dú)立工作,工作時(shí)不受數(shù)量限制; 中控板與探頭分開,安裝位置不受限制; 模塊高度≤10 毫米; 安全工作電壓范圍在 3伏特至 6 伏特之間; 4 路全開工作電流 30 毫安至 55 毫安之間。 2.2主控模塊 我們采用宏晶公司的STC89C52單片機(jī)作為主控制器。STC89C52是一個(gè)高速,低功耗,超強(qiáng)抗干擾的8位單片機(jī),片內(nèi)含32k 空間的可反復(fù)擦寫100,000 次Flash 只讀存儲(chǔ)器,具有4K 的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(RAM),32 個(gè)I/O口,2個(gè)8位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器,且可在線編程、調(diào)試,方便地實(shí)現(xiàn)程序的下載與整機(jī)的調(diào)試。 時(shí)鐘電路和復(fù)位電路(與單片機(jī)構(gòu)成最小系統(tǒng)) 1)采用外部時(shí)鐘,晶振頻率為12MHZ 2)采用按鍵復(fù)位 2.3電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊 電機(jī) 電機(jī)采用直流減速電機(jī),直流減速電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)力矩大,體積小,重量輕,裝配簡(jiǎn)單,使用方便。由于其內(nèi)部由高速電動(dòng)機(jī)提供原始動(dòng)力,帶動(dòng)變速(減速)齒輪組,可以產(chǎn)生較大扭力。 可選用減速比為1:74 的直流電機(jī),減速后電機(jī)的轉(zhuǎn)速為100r/min。若車輪直徑為6cm,則小車的最大速度可以達(dá)到 V=2πrv=2*3.14*0.03*100/60=0.314m/s 能夠較好的滿足系統(tǒng)的要求。 驅(qū)動(dòng) 驅(qū)動(dòng)模塊采用專用芯片L298N 作為電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片,L298N 是一個(gè)具有高電壓大電流的全橋驅(qū)動(dòng)芯片,其響應(yīng)頻率高,一片L298N可以分別控制兩個(gè)直流電機(jī)。以下為L(zhǎng)298N的引腳圖和輸入輸出關(guān)系表。 圖L298N外部引腳 表1 L298N輸入輸出關(guān)系 驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)如圖2 所示: 圖2 L298N電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路 L298N 的5、7、10、12 四個(gè)引腳接到單片機(jī)上,通過(guò)對(duì)單片機(jī)的編程就可實(shí)現(xiàn)兩個(gè)直流電機(jī)的PWM調(diào)速控制。 2.4電源模塊 采用4節(jié)普通1.5V干電池單電源供電,采用串聯(lián)方式同時(shí)給單片機(jī)與電機(jī)供電。 三、自動(dòng)循跡避障小車總體設(shè)計(jì) 3.1 總體電路圖 四、軟件設(shè)計(jì)及說(shuō)明 4.1系統(tǒng)軟件流程圖 開始 前進(jìn) 否 否 掃描I/O口,是否檢測(cè)到黑線 掃描I/O口,是否檢測(cè)到障礙 是 是 左/右檢測(cè)到黑線 左/右檢測(cè)到障礙 右/左行進(jìn) 左/右行進(jìn) 4.2循跡避障程序 #include- 1.請(qǐng)仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對(duì)于不預(yù)覽、不比對(duì)內(nèi)容而直接下載帶來(lái)的問(wèn)題本站不予受理。
- 2.下載的文檔,不會(huì)出現(xiàn)我們的網(wǎng)址水印。
- 3、該文檔所得收入(下載+內(nèi)容+預(yù)覽)歸上傳者、原創(chuàng)作者;如果您是本文檔原作者,請(qǐng)點(diǎn)此認(rèn)領(lǐng)!既往收益都?xì)w您。
下載文檔到電腦,查找使用更方便
9.9 積分
下載 |
- 配套講稿:
如PPT文件的首頁(yè)顯示word圖標(biāo),表示該P(yáng)PT已包含配套word講稿。雙擊word圖標(biāo)可打開word文檔。
- 特殊限制:
部分文檔作品中含有的國(guó)旗、國(guó)徽等圖片,僅作為作品整體效果示例展示,禁止商用。設(shè)計(jì)者僅對(duì)作品中獨(dú)創(chuàng)性部分享有著作權(quán)。
- 關(guān) 鍵 詞:
- 基于 51 單片機(jī) 智能 循跡避障 小車 源程序
鏈接地址:http://kudomayuko.com/p-6699546.html