目錄簡(jiǎn)介：.3關(guān)鍵詞：.3一、 系統(tǒng)設(shè)計(jì).31.1、任務(wù)及要求.31.2車體方案認(rèn)證與選擇.3二、硬件設(shè)計(jì)及說明.42.1循跡+避障模塊.42.2主控模塊.42.3電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊.52.4機(jī)械模塊.62.5 電源模塊.6三、自動(dòng)循跡避障小車總體設(shè)計(jì).63.1 電源模塊.6四、軟件設(shè)計(jì)及說明.74.1系統(tǒng)軟件流程圖.74.2循跡避障程序.7五、系統(tǒng)測(cè)試過程.12六、總結(jié).13七、參考文獻(xiàn).13簡(jiǎn)介本設(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)有無障礙與黑線進(jìn)行檢測(cè)。主控電路采用STC89C52RC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)處理過后對(duì)L298N發(fā)出指令進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。通過有無光線接收來控制電動(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，STC89C52RC單片機(jī)，L298N驅(qū)動(dòng)芯片，信號(hào)檢測(cè)模塊，循跡避障一、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STC89C52RC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)及說明2.1循跡+避障模塊我們選擇四路避障紅外探測(cè) 3路循跡傳感器2.2主控模塊我們采用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12MHZ2）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?？蛇x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=2rv=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 圖L298N外部引腳 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)31 總體電路圖四、軟件設(shè)計(jì)及說明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<reg51.h>#define uchar unsigned char#define uint unsigned intsbit s1=P00;sbit s2=P01;sbit s3=P02;sbit s4=P03;sbit en1=P04;sbit en2=P05;sbit left_red=P34;sbit right_red=P36;sbit mid_red=P25;uchar count=0;void delay(uint k) unsigned char h,i; for(h=250;h>0;h-)for(i=k;i>0;i-); void delay1(void) unsigned int h; for(h=0;h<300;h+); void goahead()s1=1;s2=0;s3=1;s4=0;void goback()s1=0;s2=1;s3=0;s4=1;void turnleft()s1=1;s2=0;s3=0;s4=1;void turnright()s1=0;s2=1;s3=1;s4=0;void stop()en1=0;en2=0;s1=0;s2=0;s3=0;s4=0;void jiance() while(left_red=0)|(right_red=0)delay1(); if(left_red=0)|(right_red=0)goahead();delay(50);stop();delay(50);void timer0() interrupt 1 /* T0? */ TH0=0xfc;TL0=0x17;count+;if (count<4)en1=1;en2=1;else en1=0;en2=0;if (count=10) count=0;void main()TMOD=0x11;TH0=0xfc;TL0=0x17;TR0=1;ET0=1;EA=1;while(1) if(left_red=0)&&(right_red=1) delay1(); if(left_red=0)&&(right_red=1) turnleft();delay(40); if(left_red=1)&&(right_red=0)delay1();if(left_red=1)&&(right_red=0)turnright();delay(40); if(left_red=0)&&(right_red=0)delay1(); if(left_red=0)&&(right_red=0)stop();delay(40);else goahead();delay(10);if(mid_red=0) delay1(); if(mid_red=0) goback();delay(1000); turnleft();delay(2500); goahead();delay(1000);delay(1000); turnright();delay(900);jiance(); turnleft();delay(1000); 五、系統(tǒng)測(cè)試過程本小車能實(shí)現(xiàn)循跡避障功能，它能沿著地面上黑色軌跡行駛實(shí)現(xiàn)循跡功能，也能檢測(cè)到跑道上的擋板，實(shí)現(xiàn)繞過障礙物繼續(xù)沿黑線行駛到達(dá)指定地點(diǎn)停車功能。尋跡避障小車軌跡圖介紹：軌道由循跡部分（黑線）和避障部分（黑線上加障礙物）兩部分組成，小車先進(jìn)入循跡軌道，沿黑線行駛，到達(dá)障礙物處繞過行駛，從而實(shí)現(xiàn)尋跡和避障功能。為保證小車能正常行駛，循跡部分的黑線寬度應(yīng)在 6至7cm。避障物的寬度應(yīng)在20cm-25cm之間。六、總結(jié)本組智能小車能完成循跡和避障功能，循跡跑道是由黑色膠布在白色地面上拉線完成，小車可以從O型跑道的任何段為起點(diǎn)，跑完全程。避障是通過擺放障礙物，小車可以按照左轉(zhuǎn)直行右轉(zhuǎn)直行再右轉(zhuǎn)繞過障礙物。七、參考文獻(xiàn)1 余發(fā)山，王福忠.單片機(jī)原理及應(yīng)用技術(shù) 徐州：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社，2008 2 賈宗璞，許合利.C語言程序設(shè)計(jì) 徐州：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社，2007 3 王為青，程國(guó)剛.單片機(jī)Keil Cx51應(yīng)用開發(fā)技術(shù) 北京：人民郵電出版社，2007 11