基于單片機的智能循跡小車---答辯ppt

1、基于單片機的智能循跡小車 的研究與設計,指導老師：*** 報告人： ****,日期：2024年3月9日星期六,主要內(nèi)容：,,,,選題背景:,,,,第一代可編程的示教在線型 循跡小車,第二代 離線編程型 循跡小車,第三代 智能型 循跡小車,,以多種外部傳感器構(gòu)成感官系統(tǒng)，通過采集外部的環(huán)境信息，精確地描述外部環(huán)境的變化。,裝有簡單的傳感器，可以感覺到

2、自身的的運動位置，速度等其他物理量，電路是一個閉環(huán)反饋的控制系統(tǒng)，能適應一定的外部環(huán)境變化。,不裝載任何傳感器，只是采用簡單的開關控制，通過編程來設置循跡小車的路徑與運動參數(shù)。,,世界上誕生第一臺循跡小車誕生于1959年，至今已有50多年的歷史，機器人技術也取得了飛速的發(fā)展和進步，現(xiàn)已發(fā)展成一門包含：機械、電子、計算機、自動控制、信號處理，傳感器等多學科為一體的性尖端技術。循跡小車共歷了三代技術創(chuàng)新變革：,,循跡小車特點:,1,智能循跡

3、小車是指裝備如電磁，光學或其他自動導引裝置，通過電腦程序來控制，沿設定的引導路徑行駛，也可把電磁軌道黏貼在地板上來確定其行進路線，無需駕駛員操作，將貨物自動從起始點運送到目的地。,2,循跡小車的另一個特點是高度自動化，可以根據(jù)倉儲貨位要求、生產(chǎn)工藝流程等改變而靈活改變行駛路徑，而且改變運行路徑的費用與傳統(tǒng)的輸送帶和傳送線相比非常低廉。,3,此外，循跡小車小車依靠蓄電池提供動力，具有清潔生產(chǎn)、運行過程中無噪音、無污染的特點，可用在工作環(huán)境

4、清潔的地方。,循跡小車總體設計:,,循跡小車控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖,本系統(tǒng)采用簡單明了的設計方案。通過高發(fā)射功率紅外光電二極管和高靈敏度光電晶體管組成的傳感器循跡模塊判斷黑線路經(jīng)，然后由STC89C52單片機通過IO口控制L298N驅(qū)動模塊改變兩個直流電機的工作狀態(tài)，最后實現(xiàn)小車循跡。,晶振電路:,1,在STC89S52單片機上內(nèi)部有一個用于構(gòu)成振蕩器的高增益反相放大器，引腳XTAL1和XTAL2分別是此放大器的輸入端和輸出端。,2,在XTA

5、L1和XTAL2引腳上外接定時元件，內(nèi)部振蕩器就產(chǎn)生自激振蕩。,3,本設計選用12MHZ無源晶振、2個22pF電容，使得一個機器周期是1μs。晶振的作用是為系統(tǒng)提供基本的時鐘信號，兩個電容則是起到并聯(lián)諧振的作用。,晶振電路圖,復位電路:,1,89系列單片機的復位信號是從RST引腳輸入到芯片內(nèi)的施密特觸發(fā)器中的。當系統(tǒng)處于正常工作狀態(tài)時，且振蕩器穩(wěn)定后，如果RST引腳上有一個高電平并維持2個機器周期(24個振蕩周期)以上，則CPU就可以響

6、應并將系統(tǒng)復位。,2,當系統(tǒng)上電后，由于電容充電，使RST持續(xù)一段高電平時間。當單片機已在運行之中時，按下復位鍵也能使RST持續(xù)一段時間的高電平，從而實現(xiàn)上電且開關復位的操作。,復位電路圖,循跡傳感器:,1,TC端是傳感器工作控制端，為高電平時，發(fā)光二極管不工作，傳感器休眠，為低電平時，傳感器啟動。,2,Signal端為檢測信號輸出，當遇到黑線，黑線吸收大量的紅外線，反射的紅外線很弱，光敏三極管不導通，Signal輸出高電平；當遇到白線

7、，與黑線相反，反射的紅外線很強，使光敏三極管導通，Signal輸出低電平。,循跡傳感器電路圖,驅(qū)動電路:,1,L298N是一個內(nèi)部有兩個H橋的驅(qū)動芯片，這樣電機的運轉(zhuǎn)只需要用三個信號控制：兩個方向信號和一個使能信號。,2,如果OUT1信號為“0”，OUT2信號為“1”，并且使能信號是“1”，那么三極管Q1和Q4導通，電流從左至右流經(jīng)電機；如果OUT1信號變?yōu)椋骸?”，而OUT2信號變?yōu)椤?”，那么Q2和Q3將導通，電流則反向流過電機。,

8、L298N驅(qū)動芯片和直流電機接線圖,循跡小車軟件設計:,1,本設計采用C語言來編譯程序。模塊化結(jié)構(gòu)程序的設計，可以使系統(tǒng)軟件便于調(diào)試與優(yōu)化，也使其他人更好地理解和閱讀系統(tǒng)的程序設計。因此，軟件的設計上，運用了模塊化程序的結(jié)構(gòu)對軟件進行設計，使得程序變得更加直觀易懂。程序的主要模塊有：主程序、定時溢出中斷服務程序、外部中斷服務程序。,2,Keil C51單片機軟件開發(fā)系統(tǒng)可用于編輯C或匯編源文件。然后分別由C51編譯器編譯生成目標文件（.

9、OBJ）。目標文件與庫文件一起經(jīng)LIB51連接定位生成絕對目標文件（.ABS）。ABS文件由OH51轉(zhuǎn)換成標準的Hex文件。,3,在軟件調(diào)試中，使用功能強大且的WAVE 6000軟件進行軟件編譯與調(diào)試,使用Microcontroller ISP Software及其配套的單片機對程序進行燒錄。,主要程序功能,/*********************第一部分 管腳聲明*********************/sbit PWM1=P

10、1^0; //電機A/B使能端 sbit PWM2=P1^1; sbit IN1=P1^2; //電機控制端 sbit IN2=P1^3;sbit IN3=P1^4; sbit IN4=P1^5; sbit RP1=P2^0; //傳感器管腳位聲明sbit RP2=P2^1; sbit RP3=P2^2; sbit RP4=P2

11、^3;/******************第二部分 電機控制子函數(shù)******************/void forward1() //電機1前進 { IN1=0; IN2=1; } void forward2() //電機2前進 { IN3=0; IN4=1; },void back1() //電機1后退{ I

12、N1=1; IN2=0; } void back2() //電機2后退{ IN3=1; IN4=0; } /*********************第三部分 主函數(shù)*********************/void main() { int num=0;TMOD=0x01; //中斷模式設置 EA=1; TH0=(65536-1000

13、)/256; //定時 1ms,/*************第四部分 中斷服務函數(shù)*************/ void time0()interrupt 1 { TH0=(65536-1000)/256; //定時1ms TL0=(65536-1000)%256; count1++; count2++; if(count1>=500) /

14、/周期是500ms count1=0; if(count2>=500) //周期是500ms count2=0; }TL0=(65536-1000)%256; ET0=1; TR0=1; turn(count1,250,count2,250); //使小車沖上黑色軌道 delay(350);

15、 //延時等待小車沖上黑色軌道,結(jié)論：,,本課題研究的內(nèi)容主要是智能小車的循跡系統(tǒng)。以實驗組裝小車為基礎，使用了4個光電傳感器來探測周圍環(huán)境，同時對采集到的數(shù)據(jù)信息進行融合。取得了以下成果：,2,經(jīng)過多次的測試證明，循跡傳感器呈M型布局時更適合檢測多彎道的軌跡。由于傳感器不在同一直線上，故小車轉(zhuǎn)彎時，左右兩邊后部的傳感器有較大的采樣空間，兩邊前端的傳感器則對采集的信號有更好的前瞻性。整個布局有利于在彎道處提高小車速度。但相對一字型

16、布局，M型布局容易產(chǎn)生不穩(wěn)定信號，從而產(chǎn)生信號震蕩，影響小車行駛的穩(wěn)定性。,3,小車保留了擴展功能。循跡小車在完成設計預想的前提下，考慮到車體結(jié)構(gòu)設計的簡單化，降低了制作成本，使之更具有普及性。保留了各種硬件接口和軟件子程序接口，方便以后的擴展和進一步的開發(fā)。,1,小車可以實現(xiàn)按照預定軌道在無外部環(huán)境影響或改變時，小車將一直在軌道上循跡。,展望：,,智能循跡小車屬于應用開發(fā)項目，涉及了多種學科，由于本課題的試驗性和不完善性。智能循跡小車