基于單片機(jī)的自動循跡智能小車的設(shè)計(jì)(更新版)
【正文】 盛，譚立新 .AVR 單片機(jī)與小型機(jī)器人制作 [M].北京：電子工業(yè)出版社，2020： 7293 [3] 黃智偉 .全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽訓(xùn)練教程 [M].北京：電子工業(yè)出版社， 2020： 348371 。 ? 第 20腳：背光電源地。 ? 第 4 腳： RS 為寄存器選擇： RS=H,選擇數(shù)據(jù)寄存器， RS=L，選擇指令寄存器。 循跡模塊設(shè)計(jì) 本循跡模塊采用的是紅外反射對管 TCRT5000， TCRT5000 的實(shí)物和引腳圖如下圖所示： 圖 TCRT5000實(shí)物 、引腳圖 紅外反射對管 TCRT5000 循跡的 原理圖如 下圖 所示： 321U5ALM324U11OPTOISO1RV510KR22150R14R12220VCCGNDGNDVCC循跡傳感器電路LED1PA7 圖 TCRT5000循跡模塊原理圖 循跡原理分析：紅外反射對管 TCRT5000 的紅外發(fā)射二極管不斷發(fā)射紅外線，當(dāng)小車在白色地面行駛時(shí)，裝在車下的紅外發(fā)射管發(fā)射紅外線信號，經(jīng)白色反射后，被接收管接收，一旦接收管接收到信號，那么圖中光敏三極管將導(dǎo)通，比較器輸出為低電平，指示二極管點(diǎn)亮；當(dāng)小車行駛到黑色引導(dǎo)線時(shí)，紅外線信號被黑色吸收后，光敏三極管截止，比較器輸出高電平，指示二極管熄滅 。 ATmega16采用的是低電平復(fù)位。 綜上考慮，選擇了方案二。 時(shí)間顯示模塊的設(shè)計(jì)與比較 方案一：采用 LED 數(shù)碼管顯示小車行駛的時(shí)間，在本系統(tǒng)中用到 LED數(shù)碼管進(jìn)行動態(tài)顯示即可達(dá)到要求。 經(jīng)比較驗(yàn)證，顯然方案一的機(jī)械結(jié)構(gòu)也短時(shí)間內(nèi)難以滿足題目的要求，而方案二本身是與小車相兼容的，性能也比較好，采用方案二。 方案二 采用 ATMEL 公司的 ATmage16 單片機(jī)，該控制器屬于增強(qiáng)型內(nèi)置Flash 的 RISC 精簡指令集高速 8 位單片機(jī)，有多種頻率的內(nèi)部 RC 振蕩器、上電自動復(fù)位、看門狗、啟動延時(shí)等功能，使得電路設(shè)計(jì)變得非常簡單，并且內(nèi)部資源豐富，一般都集成模 /數(shù)轉(zhuǎn)換器、 SPI、 PWM、 USART、 TWI通信口和豐富的中斷源等。 （ 2）采用 ATmega16 單片機(jī)作為主控制器。 2 設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容和要求 當(dāng)前的電動小 汽車 基本上采取的是基于純硬件電路的一種開環(huán)控制方法，或者是直線行使，或者是在遙控下作出前進(jìn)、后退、轉(zhuǎn)彎、停車等基本功能。真正的做到學(xué)以致用。 3 整體設(shè)計(jì)方案 經(jīng)過反復(fù)論證，最終確定了如下整體設(shè)計(jì)方案： （ 1）車體用現(xiàn)成的玩具小車改裝，前輪驅(qū)動，后輪為萬向輪。 主控制器選擇 方案一 選用 51單片機(jī)，該控制器具有性能穩(wěn)定，價(jià)格便宜， I/O 端口分布簡單，便于接口電路的設(shè)計(jì)，易于控制和操作，執(zhí)行程序速度和功耗可以滿足一般系統(tǒng)的要求，是實(shí)現(xiàn)階段比較常用的微處理器。電機(jī)驅(qū)動可采用 PWM 調(diào)速方案可以很方便地在程序中實(shí)現(xiàn)對電機(jī)的調(diào)速，減少硬件電路。 根據(jù)以上分析我們采用方案 2，同 時(shí)能實(shí)現(xiàn)的反射式紅外發(fā)射接收器眾多，我選擇了市場比較多見的 TCRT5000 作為檢測黑線的傳感器。5V供給 ATmega16 單片機(jī)、 L298 的 TTL 邏輯電平信號 VSS電壓 (VSS可接 4． 5～ 7 V)和 LM324 芯片等， 9V作為 L298 電壓 VS ( VS電壓范圍 VIH為＋ 2． 5～ 46 V)。 單片機(jī)的復(fù)位是靠外電路來實(shí)現(xiàn)的，在正常運(yùn)行情況下，只要 RST 引腳上低電平持續(xù)時(shí)間大于最小脈寬時(shí)即觸發(fā)復(fù)位過程，此時(shí)沒有時(shí)鐘信號在運(yùn)行，當(dāng)外加信號達(dá)到復(fù)位門限電壓時(shí)，復(fù)位延時(shí)開始，延時(shí)結(jié)束后單片機(jī)開始工作。 L298N 的 12 四個(gè)引腳接到單片機(jī)上，通過對單片機(jī)的編程就可以實(shí)現(xiàn)兩個(gè)直流電機(jī)的 PWM 調(diào)速以及正反轉(zhuǎn)等功能。 ? 第 3腳：對比度調(diào)整，使用時(shí)可以通過一個(gè) 10K的電位器調(diào)整對比度。 ? 第 19腳：背光電源正極，接
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