综合技能训练报告书循迹小车Word文档格式.docx
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santicipatedfunction.
KeywordsSTC89C52monolithicintegratedcircuit
Adirectmotor
Photoelectricsensors
Automaticallybecomethecarfor
目录
一.系统方案2
1.1设计要求2
1．设计任务2
2．基本要求2
1.2组成模块及方案论证3
1.基本模块3
2.方案论证3
二．理论分析6
2.1直流稳压电源6
2.2信息采集电路6
1.循迹电路6
2.3控制器电路8
2.4执行电路10
1.电机驱动电路10
三.系统流程图12
3.1程序设计流程图12
四.软件设计13
4.1循迹电路程序13
五.结论16
六．参考文献17
七．附录18
一.系统方案
1.1设计要求
1．设计任务
设计并制作一小车，能按预定轨迹（宽度约2cm的黑色轨迹）行驶，从起跑线行驶开始计时，到达终点线后小车停止。
不能用人工遥控行驶（包括有线和无线遥控）。
黑色轨迹线宽度约2cm，轨迹在白色板子上。
小车能实现循迹（包括直线，左转，右转和停止）。
2．基本要求
车辆从起跑线出发（出发前，车体不得超出起跑线），能到达终点线并且停止在终点线。
全程行驶时间应力求最短（从合上小车电源开关开始计时）。
到达终点线小车停止后，停车位置离终点线偏差应最小（以小车中心点与终点线之间距离作为偏差的测量值）。
1.2组成模块及方案论证
1.基本模块
（1）电源模块：
由电池或者移动电源代替。
（2）信息采集模块：
信息采集部分是由光电检测和LM393组成。
光电管将检测到的信号经过LM393后送给单片机处理，其核心部分是几个光电传感器。
（3）控制处理模块：
控制处理模块是一片STC89C52单片机为核心，单片机将从采集到的信息进行判断后，按照预定的算法处理，把处理的结果送交电机驱动。
（4）执行模块：
执行模块是电机驱动及电机组成。
电机驱动根据单片机的指令对两个电机进行动作，使之能够根据需要作出相应的报警、转弯、停车等的动作，以达到预期的目的。
2.方案论证
（1）小车主体设计方案
自己设计制造小车主体结构，能够按照布局设计思路来完成小车主体设计技术报告结构的调整，保证电路部分和机械部分的全面协调。
可以合理地安放传感器，同时也可以锻炼自己的学科穿越能力以及动手设计能力，兼有成本低廉的优势。
但是自己设计的小车未免会外表粗糙，费时费力。
通过设计来全面提高自身的素质和能力。
（2）传感器设计方案
采用光电传感器
由于采脉冲调制的反射式红外发射接收用带有交流分量的调制信号，则可大幅度减少外界的干扰；
此外红外发射接收管的工作电流取决于平均电流，如果采用占空比小的调制信号，在平均电流不变的情况下，瞬时电流很大（50～100mA）（ST-188允许的最大输入电流为50mA），则大大提高了信噪比。
此种测试方案反应速度大约在5us。
（3）控制器方案论证
按照题目要求，控制器主要用于控制电机，通过相关传感器对路面的轨迹信息进行处理，并将处理信号传输给控制器，然后控制器做出相应的处理，实现电机的前进和后退，保证在允许范围类实现跷跷板的平衡。
采用STC89C52作为系统控制的方案。
STC89C52单片机算术运算功能强，软件编程灵活、自由度大，功耗低、体积小、技术成熟，成本也比ARM低。
（4）电机驱动设计方案
自己搭建桥式电机驱动。
电机加减速以及正反转的典型电路是H桥驱动电路，根据需要分析，可用功率三极管来搭建，这样有助于提高我们的动手能力和知识融汇通的能力。
但是要想得到两个理想的独立驱动，必须选用参数尽量完全一致的管子才行，这些元件的制造工艺只能保障在一定的范围内一致，这样，给调试带来不少的麻烦，且抗外界干扰能力差，复杂化了电路的设计。
二．理论分析
2.1直流稳压电源
稳压电路：
我们采用7805和7809正负电源对单片机和其他电路供电。
由变压器输出的交流12v电压经D1--D4整流，C1、C2滤波得到直流电压，其中变压器双电源的中心抽头作为公共接地端。
电源的制作过程当做焊接的练习，小车上的供电使用的是四节电池或者移动电源代替。
2.2信息采集电路
1.循迹电路
在本次设计中,赛道只有黑白两色,小车只要能区分黑白两色就可以采集到准确的路面信息。
经过考虑，在本项目中采用红外光电传感器作为信息采集元件。
（1）小车循迹原理
该循迹小车在画有黑线的白板上行驶，由于黑线和白纸对光线的反射系数不同，可根据接收到的反射光的强弱来判断道路一—黑线。
该模块中利用了简单、应用也比较普遍的检测方法一红外探测法。
红外探测法，即利用红外线在不同颜色的物理表面具有不同的反射性质的特点。
在小车行驶过程中不断地向地面发射红外光，当红外光遇到白色地面时发生漫发射，反射光被装在小车上的接收管接收；
如果遇到黑线则红外光被吸收，则小车上的接收管接收不到信号。
（2）传感器的选择
路径识别方案：
电开关脱离轨道时，等待外面任意一只检测到黑线后，做出相应的转向调整，直到中间的光电开关重新检测到黑线（即回到轨道）再恢复正向行驶。
现场实测表明，虽然小车在寻迹过程中有一定的左右摇摆。
但只要控制好行驶速度就可保证车身基本上接近于沿靠轨道行驶。
市场上用于红外探测法的器件较多，可以利用反射式传感器外接简单电路自制探头，也可以使用结构简单、工作性能可靠的集成式红外探头。
ST系列集成红外探头价格便宜、体积小、使用方便、性能可靠、用途广泛，所以该系统中最终选择了STl68反射传感器作为红外光的发射和接收器件，其内部结构和外接电路均较为简单，如图所示：
图2-1循迹电路原理图
图2-2循迹电路PCB图
图2-3循迹电路实物图
2.3控制器电路
图2-3是单片机最小系统电路。
主要包括：
时钟电路、电源电路、复位电路。
其中各个部分的功能如下：
1、时钟电路：
给单片机提供一个外接的12MHz的石英晶振。
2、电源电路：
给单片机提供5V电源。
3、复位电路：
在电压达到正常值时给单片机一个复位信号。
图2-4单片机原理图
图2-5单片机最小系统实物图
2.4执行电路
1.电机驱动电路
采用直流电机配合由双极性管组成的H桥电路。
用单片机控制晶体管使之工作在占空比可调的开关状态，精确调整电机转速。
这种电路由于工作在管子的饱和截止模式下，效率非常高；
H桥电路保证了可以简单地实现转速和方向的控制；
电子开关的速度很快，稳定性也很高，是一种广泛采用的调速技术，其电路原理简图如图2-5所示。
图2-6驱动模块原理图
图2-7驱动模块PCB图（9cm*7cm）
图2-8电机驱动实物图
三.系统流程图
3.1程序设计流程图
系统程序设计流程图如下：
图3-1程序流程图
图3-2控制模块原理框图
四.软件设计
4.1循迹电路程序
#include<
reg52.h>
#defineuintunsignedint
#definew1
#defineb0
intspeed_l=20,speed_r=20,l=0,r=0,t=0,flag0=0,flag1=0,mo1_1=0,mo1_2=0,mo2_1=0,mo2_2=0,sl=20,sr=20;
/*电机驱动*/
sbitright_1=P1^0;
//右电机正转
sbitright_2=P1^1;
//右电机反转，初始化置0
sbitleft_1=P1^2;
//左电机正转
sbitleft_2=P1^3;
//左电机反转，初始化置0
/*循迹*/
sbitright=P3^0;
//右循迹模块
sbitleft=P3^1;
//左循迹模块
voidinit（）
{
left=w;
right=w;
TMOD=0x01;
IE=0x82;
TH0=0xFF;
TL0=0x9B;
TR0=1;
}
voidtimes（void）interrupt1
l++;
r++;
if（l<
=20）
{
if（l<
=speed_l）
{
left_1=mo1_1;
left_2=mo1_2;
}
else
left_1=0;
left_2=0;
}
else{l=0;
}
if（r<
if（r<
=speed_r）
right_1=mo2_1;
right_2=mo2_2;
right_1=0;
right_2=0;
else{r=0;
}
if（mo1_1||mo1_2||mo2_1||mo2_2==1）
if（t++>
8440）
P0--;
t=0;
voiddetect（）
{
if（left==w&
&
right==w）{flag1=0;
}//直走
elseif（left==b&
right==w）{flag1=1;
}//左转
elseif（left==w&
right==b）{flag1=2;
}//右转
right==b）{flag1=3;
}//停止
switch（flag1）
{
case0:
mo1_1=1;
mo1_2=0;
mo2_1=1;
mo2_2=0;
speed_l=sl;
speed_r=sr;
break;
case1:
mo1_1=0;
mo1_2=1;
case2:
mo2_1=0;
mo2_2=1;
case3:
default:
voidmain（void）
P0=0xFF;
init（）;
while
（1）
{detect（）;
五.结论
经过两个星期的努力，我们同心协力，分工合作，共同完成了智能循迹小车的项目。
在制作过程中遇到了许多困难与挫折，从开始的画电路板，打印，使用制版机，腐蚀，打孔等，这些以前都没有做过没有经验，但我们一起合作最终完成了制作。
制作驱动板和循迹模块，下载程序到单片机中最后连线，到轨迹上测试。
在这次设计中，我们获益匪浅。
其中不仅仅包括知识上的，也包括意志与精神上的。
参加这次实训对我们来说是一次宝贵的经历，也是人生的一笔宝贵财富。
当然由于知识能力和水平有限，我们也有做得不好与不完善的地方，恳请老师批准指正，希望下次我们能做得更好。
六．参考文献
[1]胡大可MSP430系列超低功耗16位单片机原理与应用[M].北京：
北京航空航天大学出版社，2000.
[2]赵志刚，吴海彬.ProtelDXP实用教程教程[M].北京：
清华大学出版社，2004.
[3]李正军。
计算机控制系统。
北京：
机械工业出版社，2005
[4]RamonPallas-Areny，JohnG.Webster（美）。
传感器和信号调节，第2版。
张伦译。
清华大学出版社，2003
[5]船仓一朗，土屋尧等（日）。
机器人控制电子学。
宗光华，杨洋，唐伯雁译。
科学出版社，2004
[6]罗亚非等。
凌阳16位单片机应用基础。
北京航空航天大学出版社，2003
[7]童诗白，华成英。
模拟电子技术基础。
高等教育出版社，2003
[8]高峰编。
单片微型计算机原理与接口技术。
科学出版社，2003
[9]闫玉德，葛龙，俞虹编。
单片微型计算机原理与设计。
中国电力出版社，2010.8
七.附录
图7-1循迹小车最终实物图
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