標題: 智能循跡避障小車報告 [打印本頁]
作者: cs0993 時間: 2018-10-11 16:13
標題: 智能循跡避障小車報告
摘要:本智能識別小車以STC89C52單片機為控制芯片,以直流電機,光電傳感器,超聲波傳感器,電源電路以及其他電路構(gòu)成。系統(tǒng)由STC89C52通過IO口,通過紅外傳感器檢測黑線,利用單片機輸出PWM脈沖控制直流電機的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向,循跡由TCRT5000型光電對管完成。
這里的循進是指小車在白色地板上尋黑線行走,通常采取的方法是紅外探測法。紅外探測法,即利用紅外a在不同顏色的物體表面具有不同的反射性質(zhì)的特點,在小車行駛過程中不斷地向地面發(fā)射紅外光,當紅外光遇到白色地板時,發(fā)生漫反射反射光被裝在小車上的按收管按收;如果遇到黑線則紅外光被吸收,小車上的接收管接收不到紅外光,單片機就是否收到反射回來的紅外光為依據(jù)來確定黑線的位置和小車的行走路線。紅外探測器探測距離有限一殷最大不應超過3cm。
而避障則是通過超聲波模塊不斷向前方發(fā)射超聲波信號,通過接收反射回來的超聲波信號,從而實現(xiàn)的避障。當前方有障礙物時,超聲波會向單片機串口發(fā)送一串數(shù)字,這些數(shù)字就是當前小車距離障礙物得距離。當串口接收到信號時,會引發(fā)串口中斷,單片機通過讀取距離值,并且對此數(shù)值進行分析是不是距離小車很近,是的話就進行轉(zhuǎn)向;否則繼續(xù)循跡。當小車遇到第一個障礙后,就計數(shù)一次,這樣當遇到第二個障礙物時,小車就可以以不同的形式躲避障礙物了。
- :采用成品的小車地盤,通過改裝來完成任務;
- :采用STC89C52單片機作為主控制器;
- :采用7V電源經(jīng)7805穩(wěn)壓芯片降壓后為其他芯片及器件供電。
- :采用TCRT5000型紅外傳感器進行循跡;
- :L298N作為直流電機的驅(qū)動芯片;
- :通過對L298N使能端輸入PWM來控制電機轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向;
3、 系統(tǒng)機構(gòu)框圖如下所示:
二、硬件實現(xiàn)及單元電路設計與分析
1、微控制模塊設計與分析
微控制器模塊我們采用STC89C52。該芯片采用雙列直插是封裝,便于焊接,性能比較穩(wěn)定,而且在市場上也是比較廉價的單片機。
當按下啟動健時整個系統(tǒng)開始工作。其很據(jù)光電傳感器把反饋回來的深測信號,單片機轉(zhuǎn)向相應的程序,使小車前行和拐彎,根據(jù)紅外傳感器所傳送來的數(shù)字信號,總結(jié)出黑線相對于車身的變化規(guī)律,判斷出模型車所處的運行狀態(tài),能夠判斷出模型車是在直道還是彎道;并且很據(jù)道路的形狀行駛,并向驅(qū)動芯片L298N愉出一定占空比的PWM信號驅(qū)動直流電機。
當小車檢測到前方有障礙物,且距離達到二十厘米范圍內(nèi)時,小車按程序進行避障。
2,穩(wěn)壓電路的議計與分析
用7v電池供電,將7v電壓降壓、檢壓后分別分給單片機系統(tǒng),驅(qū)動芯片,傳感器系統(tǒng)以及其他芯片供電。
3、光電傳感及電壓比較模塊設計與分析
LM339集成塊采用C-14型封裝LM339類似于增益不可調(diào)的運異放大器每個比較器有兩個輸入端和一個輸出端,兩個輸入端一個稱為同相愉入端,用“+”來表示,另一個稱為反響輸入端,用“一”表示。用作比較兩個電壓時,任意一個輸入端加一個固定電壓做參考電壓,另一端加一個待比較的信號電壓當,當“+”端電壓高于“--”端時.輸出高電壓,相當于輸出低電壓。
根據(jù)其原理,我們利用紅外線在不同顏色的物體表面具有不同的發(fā)射性質(zhì)的特點,在小車行駛過程中,不斷的向地面發(fā)射紅外光,當紅外光遇到黑色的軌道時,反射光比較弱,被裝在小車上的接收管收到,產(chǎn)生比較弱的光電流,當紅外光遇到白色底板時,反射光比較強,產(chǎn)生比較大的光電流;該不同電流輸入到比較器的“+”,經(jīng)過比較處理,變?yōu)楦叩碗娖健壍佬盘枺瑐鬏斀o單片機,結(jié)合分析查詢,通過控制小車循跡。
4、電機驅(qū)動及電機設計與分析
小車兩側(cè)輪各由一個直流電機控制,通過單片機控制電機驅(qū)動芯片L298N驅(qū)動,小車電機為直流電機,帶有齒輪組;驅(qū)動電路采用電機驅(qū)動芯片L298N。L298N為塊集成電路,高電壓,高電流,四通道驅(qū)動。設計用來接收DTL或者TTL邏輯電平,驅(qū)動感性負載(比如繼電器,直流和步進馬達),和開關(guān)電源晶體管。內(nèi)部包含4通道邏輯驅(qū)動電路。其額定工作電流為1A,最大可達1.5A。Voss電壓最小4.5V,最大可達36V; Vs電壓最大值也是36V;經(jīng)過實驗,Vs電壓應該比Voss電壓高,否則有時會出現(xiàn)失控現(xiàn)象;所以,使用L298N芯片充分發(fā)揮了它的功能。能溫定地驅(qū)動直流電機,且L298N可直接的對電機進行控制。通過單片機的1/O輸人改變芯片控制端的電平,即可以對電機進行正反轉(zhuǎn),從而實現(xiàn)轉(zhuǎn)向。
電動機采用PWM(脈寬調(diào)制)電路控制,他與傳統(tǒng)的控制電路的不同之處在于比較放大電路后接PWM電路和開關(guān)晶缽管VT,PWM電路是周期性恒定,他根據(jù)輸入直流信號電平的大小,改變脈寬占空比,即脈寬高低電平寬度之比的電路。當占空比改變時,晶缽管VT通、斷時間改變。則供給電動機的平均電流也跟右改變。也就是說,要改變電動機的轉(zhuǎn)速只需改變開關(guān)的占空比,信號的占空比形成了閉環(huán)控制。能夠比較精確地保證在各種道路形伏下所需要的模型車車速。
PWM的一個優(yōu)點是從處理器到被控系統(tǒng)信號郁是數(shù)字形式的,無需進行數(shù)模轉(zhuǎn)換。讓信號保待為數(shù)字形式可將噪聲影響降到最小。噪聲只有在強到足以將邏輯1改變?yōu)檫壌?或有邏輯0改變?yōu)檫壿?時。也才能對數(shù)字拍號產(chǎn)生影響,對噪聲抵抗能力的增強是pWM對于模擬控制的另外一個優(yōu)點。
小車行駛時,由紅外傳感器檢測出黑線相對于車身的位置,并將代表此位置關(guān)系的數(shù)字信號傳輸給單片機,單片機接收到信號之后做出相應的判斷,根據(jù)黑線的位置偏移的距離大小,輸出具有特定占空比的PwM信號,控制直流電機的轉(zhuǎn)向,轉(zhuǎn)速,停止。跟蹤前方的黑線,以消除車輛中心線和黑線之間的偏移距離。同時,紅外傳感器又對黑線位置進行檢測輸送給單片機。如此反復便實現(xiàn)了小車跟蹤黑線進行行駛的目的。
同時,經(jīng)傳感器的信號經(jīng)單片機判斷,向驅(qū)動芯片L298N輸出一定占空比的PwM信號羽動直流電機。
5、傳感器的安裝
考慮到設計要求,本次設計僅用4對光電傳感器就能完成設計要求,中間兩對傳感器一直檢測黑線,用來校正小車的尋跡路線,保證小車運行的直線性。兩側(cè)的傳感器用來檢溯小車過線。
當四個傳感器中只有中間某個脫離了黑線或者只有最外側(cè)某個檢測到黑線時,小車向?qū)较蜃鲂〉钠D(zhuǎn)。當某測的兩個傳感器都檢測到黑線,切另外一側(cè)的兩個脫離黑線時,小車向?qū)较蜃龃蟮钠D(zhuǎn),保證小車不脫硫軌道。
三、軟件實現(xiàn)
主程序設計
在小車系統(tǒng)控制軟件的設計中主程序的任務是,完成單片機設備的初始化設計,包括幻I/O口的設置,脈沖寬度調(diào)制初始化設置,輸入捕捉通道初始化設置,各變量和常量初始化;然后單片機進入查詢狀態(tài),查詢狀態(tài)包括轉(zhuǎn)向紅外傳感器輸入端口查詢,一旦傳感器的狀態(tài)發(fā)生變化,立即調(diào)用控制子程序改變電機轉(zhuǎn)動方向及車速。小車始終在黑線上行走井完成所以任務。對標志位進行查詢,該標志通過串口中斷程序控制的,每次對障礙物與小車的距離進行查詢比較,達到一定距離時,小車進行避障,并且計數(shù),方便第二次遇到障礙是以另一種方式避障。
四:結(jié)論
通過各種方案的討論及研究,和多次的整體軟硬件結(jié)合研究,我們不斷地對系統(tǒng)迸行優(yōu)化。使得智能小車能夠完成各項功,能并在預計的時間內(nèi)順利到達要求位置。
五、結(jié)束語
我們的識別小車在完成設計要求的前提下充分考慮到成本等問短,在牲能和價格之問作了比較好的平街由于設計要求限制,所以我們沒有在電路中增加多余的功能,但是我們僅留了各種碩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)。
完整的Word格式文檔51黑下載地址:
智能循跡避障小車報告.doc
(204.79 KB, 下載次數(shù): 57)
2018-10-11 16:12 上傳
點擊文件名下載附件
下載積分: 黑幣 -5
| 歡迎光臨 (http://m.raoushi.com/bbs/) |
Powered by Discuz! X3.1 |