基于單片機(jī)的智能尋跡小車的設(shè)計(jì),讓我們先看看一段錄像吧,小車沿線自動(dòng)行駛,我們從五個(gè)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(jié)構(gòu) 3.系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 4.系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 5 實(shí)驗(yàn)測(cè)試,1.智能尋跡小車的研究意義,大家在新聞中都看到過(guò)登月小車 或者聽說(shuō)過(guò)無(wú)人駕駛車吧,在那些人類很難適應(yīng)、或無(wú)法進(jìn)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(chǔ)上開發(fā)出來(lái)的產(chǎn)品已成為航天、醫(yī)療、工業(yè)控制、物流等各個(gè)領(lǐng)域的關(guān)鍵設(shè)備,世界上許多國(guó)家都在積極進(jìn)行智能車的研究和開發(fā)設(shè)計(jì)。,整個(gè)系統(tǒng)包括單片機(jī)控制模塊、驅(qū)動(dòng)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(jié)構(gòu)示意圖,將單片機(jī)控制模塊、驅(qū)動(dòng)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(duì)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(qū)動(dòng)，萬(wàn)向輪轉(zhuǎn)向的方案。 即左右輪分別用兩個(gè)轉(zhuǎn)速和力矩基本完全相同的直流電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，車體前部裝一個(gè)萬(wàn)向輪。,大家想一下，小車的控制方式吧,小車怎么轉(zhuǎn)彎呢？怎么直行？,當(dāng)兩個(gè)直流電機(jī)轉(zhuǎn)向相反同時(shí)轉(zhuǎn)速相同時(shí)就可以實(shí)現(xiàn)電動(dòng)車的原地旋轉(zhuǎn)，由此可以輕松的實(shí)現(xiàn)小車坐標(biāo)不變的90度和180度的轉(zhuǎn)彎。,小車安裝的時(shí)候需要注意哪些問(wèn)題呢？,在安裝時(shí)我們保證兩個(gè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)同軸。當(dāng)小車前進(jìn)時(shí)，左右兩驅(qū)動(dòng)輪與后萬(wàn)向輪形成了三點(diǎn)結(jié)構(gòu)。 這種結(jié)構(gòu)使得小車在前進(jìn)時(shí)比較平穩(wěn)。為了防止小車重心的偏移，后萬(wàn)向輪起支撐作用。,2.1 系統(tǒng)實(shí)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(cè)試場(chǎng)地,當(dāng)然，我們還可以選擇 其它的車體和賽道,2.1 系統(tǒng)實(shí)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(duì)光的反射程度不同， 白色反射程度強(qiáng)，而黑色反射程度弱。,仔細(xì)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(duì)管檢測(cè)路面上的軌跡 將軌跡信息送到單片機(jī) 單片機(jī)采用模糊推理求出轉(zhuǎn)向的角度和行走速度，然后去控制行走部分 最終完成智能小車可以按照路面上的軌跡運(yùn)行。,3 、系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì),1.單片機(jī)系統(tǒng)電路 2.尋跡電路 3.小車驅(qū)動(dòng) 4.鍵盤電路 5.液晶顯示,3.1 單片機(jī)系統(tǒng)電路,單片機(jī)系統(tǒng)電路,電源電路,L298電機(jī)控制驅(qū)動(dòng)：,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(wú)遮擋物/白色,接收管導(dǎo)通,A,A點(diǎn)為高電平,輸出端為低電平,有遮擋物/黑色,接收管截止,A點(diǎn)為低電平,輸出端為高電平,問(wèn)題1、為什么要加比較器？ 問(wèn)題2、為什么里用滑動(dòng)變阻器？,現(xiàn)在，大家開動(dòng)腦筋，想想它的設(shè)計(jì)方法吧,？,3.3 小車驅(qū)動(dòng),針對(duì)不同的電機(jī)采取不同的驅(qū)動(dòng)方法 我們這里講兩種 1.減速電機(jī) 2.伺服電機(jī),1.減速電機(jī)控制方法,采用PWM（Pulse Width Modulation脈沖寬度調(diào)制）驅(qū)動(dòng)方法 占空比越大，電機(jī)的速度越快 電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片可以采用L298N，18200 MC33886等,1.當(dāng)高電平等于1.5ms時(shí)，兩小車車輪處于停止； 2.當(dāng)高電平大于1.5ms時(shí)，車輪會(huì)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn) 3.當(dāng)高電平小于1.5ms時(shí)，車輪會(huì)順時(shí)針旋轉(zhuǎn),2.舵機(jī)/伺服電機(jī)控制方法,利用伺服電機(jī)控制，小車需要零校準(zhǔn) 步驟： （1）由單片機(jī)定時(shí)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(hào) （2）用螺絲刀調(diào)節(jié)伺服電機(jī)內(nèi)馬達(dá)上的電位器，使伺服電機(jī)保持靜止，即完成相應(yīng)調(diào)零過(guò)程。,4 軟件設(shè)計(jì),4.1 軟件流程圖,4.2 尋跡流程圖,圖10 采集電路圖,問(wèn)題：如何實(shí)現(xiàn)更精準(zhǔn)的控制,提示：位置不同，轉(zhuǎn)彎速度應(yīng)該不同,表1 小車控制表格,小車控制采用模糊控制算法,問(wèn)題：若賽道寬度不定，如何實(shí)現(xiàn)控制,5 實(shí)驗(yàn)測(cè)試,將小車系統(tǒng)放在預(yù)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(gè)光電發(fā)射接收對(duì)管關(guān)于黑線和白色地板反應(yīng)不同，觀察小車是否可以自己完成尋跡。,如果沒(méi)有賽道的話，如何進(jìn)行測(cè)試？,1）若小車偏左的時(shí)候，車輪將向右偏轉(zhuǎn)；若小車偏右，車輪將向左偏轉(zhuǎn)；若沒(méi)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(yùn)動(dòng)，證明小車可以在軌道上完成行駛，不會(huì)偏離軌道。以上現(xiàn)象，證明調(diào)試成功。,