智能小车设计报1.docx

1、智能小车设计报1校区智能小车比赛智能小车设计技术报告队伍名称：蜗牛队员：张中鹏 张雪 蔡袁静智能小车设计报告张中鹏，张雪，蔡袁静（河海大学校区，常州 213022）摘要：89S52是一款多功能性单片机，本系统以89S52单片机为控制核心，利用红外光电传感器识别黑色车道线，利用PWM信号控制直流电机和转向舵机，使得电动小汽车能自动寻路，快慢速行驶。基于可靠的硬件设计,软件编程中采用了直道匀速控制算法，拐弯减速控制算法实现了小车的寻迹行驶。整个系统的电路结构简单，可靠性能高。实验测试结果满足要求，着重介绍了该系统的硬件设计方法及测试结果分析。关键词：智能小车；89S52；红外光电传感器；PWM调速

2、； Intelligent Vehicle Design ReportAbstract:89S52 is a multi-functional nature of SCM，The system use the 89S52 microcontroller to control the core ,making use of infrared photoelectric sensors to identify the black lane line，and PWM signal to control DC motor and steering servo，thus enabling the ele

3、ctric cars can automatically find Lu with fast or slow driving speed. Software programming which based on reliable hardware design in the control algorithm uses straight uniform，Turning deceleration control algorithm realizes the tracing of the car driving. The whole system of high reliability has a

4、 simple circuit structure. The experimental test results meet the requirements .This design report focuses on the systems hardware design methods and test result analysis.Key word: Intelligent Vehicle; 89S52; Infrared photoelectric sensor; PWM speed control;目录第一章 总体机械设计方案与结构1.1总体设计方案1.2总体机械结构第二章 硬件电

5、路设计2.1 供电系统2.2 光电检测系统2.3 单片机最小应用系统设计2.4 舵机应用2.5 电机驱动第三章 软件算法设计3.1 红外探路径算法3.2 舵机转弯控制3.3 中断程序设计第四章 总结第一章 总体机械设计方案与结构1.1总体设计方案在现有玩具电动车的基础上，加装光电检测器，实现对电动车的位置的实时测量，并将测量数据传送至单片机进行处理，然后由单片机根据所检测的各种数据实现对电动车的转向和速度的智能控制.这种方案能实现对电动车的运动状态进行实时控制，控制灵活、可靠，精度高，可满足对系统的各项要求。1.2总体机械结构我们的小车总共有六个模块组成，分为供电模块，光电检测模块，单片机最小

6、系统模块，电机驱动模块，舵机驱动模块，小车的原有底座模块。小车保留原有底座，在小车的最前面，我们放置了光电检测模块用以检测路线。光电检测模块是由八个相同电路集合而成，每个电路中各有一个光电管，电位器，103电容，还有一些电阻。在此基础上，我们考虑到判断哪个光电管测到路线的方便，特地加了排LED灯，借以检查。若检测到路线，光电管起作用，则对应的灯亮，否则，说明光电管坏了或者接触不良。小车底座上方的前部放置舵机，我们充分利用原小车的物理结构特点，将舵机平稳的固定，用以控制小车的转角。小车的表面，放置由电源模块，单片机最小系统，电机模块集成的车的主体电路板。在底盘的中部，放置7.2伏可充电电池。整体

7、重心偏于小车中后部，可增大小车后轮摩擦力，增强小车动力。第二章 硬件电路设计2.1供电系统本模块使用LM2940芯片输出+5V的电压,为89S52单片机光电检测电路供电,采用LM1117可控变压芯片输出+6V电压为舵机供电.而电机则由单片机来控制,当单片机输出的电压不同时,电机的转速不同,以此来达到控制小车速度的目的.电路如图2.2 光电检测系统本模块采用八对红外线发射和接收对管,来检测小车前方黑线位置.发射管发射管出红外线,当对管正下方为白色跑道时,发射管发射出去的红外线会被反射回来, 接收因接收到红外线而导通,两端电压为零,当对管正下方为黑色线时,黑线将吸收红外线,接收管因接收不到红外线而

8、无法导通,两端电压为+4V左右,将接收管端电压与一个给定电压经LM339N比较后输出0和+5V两固定个值,当对管正下方为白色时输出+5V电压,当对管正下方为黑线时输出0V,输出的电压交给单片机,以此来确定黑线的位置。2.3单片机最小应用系统设计89S52单片机是本系统的核心所在,自动寻迹和调速都是它控制,八对光电对管经比较器输出的电压输入单片机,单片机根据电压的高低来判断黑线位置，进而调整速度和方向，电路如下：2.4舵机的应用舵机作为一种位置（角度）伺服驱动器件，可利用输入PWM信号高电平时间来调整输出角度，实现伺服功能，舵机控制是智能车循迹行走的关键，要求舵机驱动的转向结构具有精确的角度控制

9、和快速响应的能力。我们的小车在制作过程中还在芯片上装了一块散热片。舵机的工作原理是：单片机放的控制信号由接收机的通道进入信号调制芯片，获得直流偏置电压。它内部有一个基准电路，产生周期为20ms，宽度为1.5ms的基准信号，将获得的直流偏置电压与电位器的电压比较，获得电压差输出。最后，电压差的正负输出到电机驱动芯片决定电机的正反转。当电机转速一定时，通过级联减速齿轮带动电位器旋转，使得电压差为0，电机停止转动。舵机的控制一般需要一个20ms左右的时基脉冲，该脉冲的高电平部分一般为0.5ms2.5ms范围内的角度控制脉冲部分。2.5 电机驱动电机驱动系统由控制器，功率变换器及电动机三个部分组成，智

10、能车上的电机包括一个直流驱动电机和一个角度伺服的舵机。我们小车系统使用PWM控制电机转速，充分利用单片机的PWM模块资源。电机驱动电路如下：第三章 软件算法设计软件整体设计框图#include #define uchar unsigned char /将 unsigned char 宏定义为ucharsbit rudmoto=P20; /定义舵机控制端口sbit motor1=P21; /定义电机控制端口sbit motor2=P22; /定义电机控制端口sbit R4=P10; /光电管定义sbit R3=P11; /光电管定义sbit R2=P12; /光电管定义sbit R1=P13;

11、/光电管定义sbit L1=P14; /光电管定义sbit L2=P15; /光电管定义 sbit L3=P16; /光电管定义sbit L4=P17;sbit v1=P24; /速度控制 高unsigned int duoji;uchar dianji;unsigned int time0=0;uchar time1=0;char last; /上一状态标志uchar i=1;uchar tenx=1; /判断十字叉信号uchar tenz=1; /判断十字叉信号uchar m,n,k,t,j,k; uchar blank=0;uchar stop=4; / L4 L3 L2 L1 L1R1

12、 R1 R2 R3 R4uchar p10=0x7F,0xBF,0xDF,0xEF,0xE7,0xF7,0xFB,0xFD,0xFE,0xFF; uchar pwmd9= 8, 10, 12, 13, 13, 13, 14, 16, 18;uchar save9= 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9;uchar pwm110= 74, 78, 82, 85, 85, 85, 82, 78, 74, 69;uchar pwm210= 76, 80, 84, 90, 90, 90, 84, 80, 76, 70;uchar pwm310= 70, 74, 78, 82, 83, 8

13、2, 78, 74, 70, 65;uchar pwm410= 66, 70, 74, 78, 80, 78, 74, 70, 66, 60;void t0() interrupt 1 /定时器0 控制舵机 time0+; if(time0=duoji) rudmoto=0; if(time0=286) /285 time0=0; rudmoto=1; TH0=(65536-70)/256; / 定时 70 TL0=(65536-70)%256; void t1() interrupt 3 /定时器1 控制电机 TH1=(65536-400)/256; / TL1=(65536-400)/25

14、6; time1+; if(time1=dianji) motor1=0; if(time1=100) time1=0; motor1=1; void delay(t) for( m=t;m0;m-) for( n=0;n100;n+) for(k=0;k99;k+);void main() /主函数 TMOD=0x11; /设定定时器0、1工作方式为1 TH0=(65536-70)/256; / 定时 130 TL0=(65536-70)%256; TH1=(65536-400)/256; TL1=(65536-400)%256; delay(40); EA=1; /CPU开中断 ET0=1

15、; /定时器0开中断 ET1=1; / 定时器1开中断 TR0=1; / 启动定时器0 TR1=1; / 启动定时器1 rudmoto=1; motor1=1; motor2=0; while(1) while(v1=0) /高速 while(1) if(L4=0)&(R3=0)|(R4=0)&(L3=0)|(R4=0)&(R1=0)|(R4=0)&(L1=0)|(L4=0)&(L1=0)|(L4=0)&(R1=0) stop-; delay(1); if(stop=0) duoji=13; motor1=0; motor2=1; delay(20); motor2=0; dianji=1;

16、delay(200); for(i=0;i0;m-) for( n=0;n100;n+) for(k=0;k99;k+);第四章 总结在这次智能小车制作过程中，我们遇到了很多问题，这些问题是我们在平时学习中学不到的，最主要的是我们掌握了许多学习方法。在做小车过程中，我们总结出：要有“三心”，恒心，耐心，细心。在制作过程中我们遇到了一系列小问题，但我们没有气馁，我们有一个目标，就是把小车完成，进入决赛，这就是恒心，这是最重要的一步，没有这一步，就不必谈及其他，同时，在做的过程中，耐心同样是十分重要的，在焊电路板时，有许多小器件，密密麻麻，我们没有因此而嫌烦，而退缩，我们一步步把所有电路板认认真真

17、焊好了，同时，在焊的过程中，一定要细心，一开始，我们的一疏忽，把电容焊错了，幸好后来检查了一下，及时发现了。针对问题我们一个个去耐心的解决，在最终试跑过程中，发现 很容易发烫，我们就装了一个散热片，在用光电管检测电路时，发现光电管有时不是很灵敏，很可能是在小车跑的过程中冲出跑道时撞到了，所以光电管那一块我们特别保护，在其上装了泡沫，减轻冲击力，保护光电检测电路，为了能方便判断哪个光电管检测到路线，在光电管检测电路部分我们又加了排LED灯。整体上，我们紧紧抓住了影响赛车跑的路线和速度的主要因素，来不断调整硬件的机械结构和软件的改进，使得小车能够最完美地进行行驶；细节上，我们力求完美，使各个模块运行优良。在这次小车的制作过程中，我们的心情随着赛车的性能跌宕起伏，有欢乐，也有悲伤，但我们从不轻言放弃。参考文献：【1】学做智能车挑战北京航空航天大学出版社 卓晴，黄开生，邵贝贝编【2】大赛车模拼装手册【3】应用光学期刊王小鹏 主编，主管单位：中国兵器工业集团公司