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1、基于單片機的智能尋跡小車的設計,讓我們先看看一段錄像吧,小車沿線自動行駛,我們從五個方面開始介紹,1.智能尋跡小車的研究意義 2.系統(tǒng)模塊組成結構 3.系統(tǒng)硬件設計 4.系統(tǒng)軟件設計 5 實驗測試,1.智能尋跡小車的研究意義,大家在新聞中都看到過登月小車 或者聽說過無人駕駛車吧,在那些人類很難適應、或無法進入的工作環(huán)境中，我們可以看到它們的身影。,智能車以及在智能車輛基礎上開發(fā)出來的產(chǎn)品已成為航天、醫(yī)療、工業(yè)控制、物流等各個領域的關鍵設備,世界上許多國家都在積極進行智能車的研究和開發(fā)設計。,整個系統(tǒng)包括單片機控制模塊、驅動模塊、液晶顯示模塊、鍵盤、紅外采集模塊和小車車體組成。,2 系統(tǒng)結構示意

2、圖,將單片機控制模塊、驅動模塊、鍵盤、液晶顯示模塊固定在小車上部，紅外發(fā)射接收對管安裝在小車前部的底部，離地面約1厘米。,采用左右兩輪分別驅動，萬向輪轉向的方案。 即左右輪分別用兩個轉速和力矩基本完全相同的直流電機進行驅動，車體前部裝一個萬向輪。,大家想一下，小車的控制方式吧,小車怎么轉彎呢？怎么直行？,當兩個直流電機轉向相反同時轉速相同時就可以實現(xiàn)電動車的原地旋轉，由此可以輕松的實現(xiàn)小車坐標不變的90度和180度的轉彎。,小車安裝的時候需要注意哪些問題呢？,在安裝時我們保證兩個驅動電機同軸。當小車前進時，左右兩驅動輪與后萬向輪形成了三點結構。 這種結構使得小車在前進時比較平穩(wěn)。為了防止小車重

3、心的偏移，后萬向輪起支撐作用。,2.1 系統(tǒng)實物圖,圖1 系統(tǒng)安裝圖照片,圖2 數(shù)據(jù)采集部分安裝圖,白色地板上約5cm寬的黑色軌跡跑道 兩平行跑道間距為80cm，半圓半徑為40cm,圖3 系統(tǒng)測試場地,當然，我們還可以選擇 其它的車體和賽道,2.1 系統(tǒng)實物圖2,圖1 系統(tǒng)安裝圖照片,光電傳感器電路模塊,跑車跑道,2.3 系統(tǒng)工作原理,黑色和白色路面對光的反射程度不同， 白色反射程度強，而黑色反射程度弱。,仔細想想循跡小車的工作原理吧,恍然大悟了嗎？,利用紅外采集模塊中的紅外發(fā)射接收對管檢測路面上的軌跡 將軌跡信息送到單片機 單片機采用模糊推理求出轉向的角度和行走速度，然后去控制行走部分 最終

4、完成智能小車可以按照路面上的軌跡運行。,3 、系統(tǒng)硬件設計,1.單片機系統(tǒng)電路 2.尋跡電路 3.小車驅動 4.鍵盤電路 5.液晶顯示,3.1 單片機系統(tǒng)電路,單片機系統(tǒng)電路,電源電路,L298電機控制驅動：,小車光電采樣電路,3.2 尋跡電路原理,a.采樣電路原理框圖,提示,紅外發(fā)射管,紅外接收管,8,9,3,12,14,U1C,LM339,10K,R21,560,R13,10K,R14,1K,R15,4.7K,R17,VCC,VCC,R18,200,輸出端,紅外發(fā)射管,紅外接收管,無遮擋物/白色,接收管導通,A,A點為高電平,輸出端為低電平,有遮擋物/黑色,接收管截止,A點為低電平,輸出端

5、為高電平,問題1、為什么要加比較器？ 問題2、為什么里用滑動變阻器？,現(xiàn)在，大家開動腦筋，想想它的設計方法吧,？,3.3 小車驅動,針對不同的電機采取不同的驅動方法 我們這里講兩種 1.減速電機 2.伺服電機,1.減速電機控制方法,采用PWM（Pulse Width Modulation脈沖寬度調制）驅動方法 占空比越大，電機的速度越快 電機驅動芯片可以采用L298N，18200 MC33886等,1.當高電平等于1.5ms時，兩小車車輪處于停止； 2.當高電平大于1.5ms時，車輪會逆時針旋轉 3.當高電平小于1.5ms時，車輪會順時針旋轉,2.舵機/伺服電機控制方法,利用伺服電機控制，小車

6、需要零校準 步驟： （1）由單片機定時器程序在P1.4、P1.5引腳產(chǎn)生1.5ms高電平20ms低電平的脈沖信號 （2）用螺絲刀調節(jié)伺服電機內(nèi)馬達上的電位器，使伺服電機保持靜止，即完成相應調零過程。,4 軟件設計,4.1 軟件流程圖,4.2 尋跡流程圖,圖10 采集電路圖,問題：如何實現(xiàn)更精準的控制,提示：位置不同，轉彎速度應該不同,表1 小車控制表格,小車控制采用模糊控制算法,問題：若賽道寬度不定，如何實現(xiàn)控制,5 實驗測試,將小車系統(tǒng)放在預定白色地板上，白色地板上有5cm寬黑色軌跡，兩平行跑道間距為80cm，半圓半徑為40cm，根據(jù)小車下方的5個光電發(fā)射接收對管關于黑線和白色地板反應不同，觀察小車是否可以自己完成尋跡。,如果沒有賽道的話，如何進行測試？,1）若小車偏左的時候，車輪將向右偏轉；若小車偏右，車輪將向左偏轉；若沒有偏移，小車將繼續(xù)向前；若小車完全偏離黑色軌跡，小車后退以尋找黑色軌跡。 2）液晶顯示器將顯示車輪所在位置的數(shù)據(jù)。 觀察小車運動，證明小車可以在軌道上完成行駛，不會偏離軌道。以上現(xiàn)象，證明調試成功。,