基于單片機(jī)的智能尋跡小車控制系統(tǒng)畢業(yè)設(shè)計論文-在線瀏覽
2025-08-06 12:53本頁面
【正文】 機(jī)的工作狀態(tài)以實現(xiàn)對小車姿態(tài)的控制。本設(shè)計任務(wù)要求設(shè)計一個小車，以AT89C51單片機(jī)為控制核心，通過紅外傳感器自動識別路面上的黑白線，并把結(jié)果轉(zhuǎn)換為電信號傳到單片機(jī)中，由單片機(jī)對電信號進(jìn)行分析計算，控制電機(jī)做出正確的反應(yīng)，并沿著黑線軌跡行駛。下面對各模塊的設(shè)計逐一進(jìn)行論證比較。方案一：，電壓達(dá)到15V，經(jīng)7812穩(wěn)壓后給支流電機(jī)供電，然后將12V電壓再次降壓、穩(wěn)壓后給單片機(jī)系統(tǒng)和其他芯片供電。方案二：，經(jīng)過7812的電壓變換后給直流電機(jī)供電，然后將12V電壓再次降壓、穩(wěn)壓后給單片機(jī)系統(tǒng)和其他芯片供電。但鋰電池的價格過于昂貴，使用鋰電池會大大超出我們的預(yù)算。蓄電池具有較強的電流驅(qū)動能力以及穩(wěn)定的電壓輸出性能。 比較以上三種方案，方案三具有更大的有點，因此，我們選擇了第三種方案。作為控制器。采用并行的輸入輸出方式，提高了系統(tǒng)的處理速度，適合作為大規(guī)?？刂葡到y(tǒng)的控制核心。且從使用及經(jīng)濟(jì)的角度考慮我們放棄了此方案。處理速度高，尤其適用于語音處理和識別等領(lǐng)域。使用STC89C52單片機(jī)，完全能夠勝任，且價格低廉，使用方便。 自動循跡模塊方案一：用光敏電阻組成光敏探測器。當(dāng)光線照射到白線上面時，光線發(fā)射強烈，光線照射到黑線上面時，光線發(fā)射較弱。將阻值的變化值經(jīng)過比較器就可以輸出高低電平。因此我們考慮其他更加穩(wěn)定的方案。紅外發(fā)射管發(fā)出紅外線，當(dāng)發(fā)出的紅外線照射到白色的平面后反射，若紅外接收管能接收到反射回的光線則檢測出白線繼而輸出低電平，若接收不到發(fā)射管發(fā)出的光線則檢測出黑線繼而輸出高電平。對于發(fā)射和接收紅外線的紅外探頭，可以自己制作或直接采用集成式紅外探頭。經(jīng)測試，此種方法簡單可靠。經(jīng)反復(fù)對比后，采用方案二。線性型驅(qū)動的電路結(jié)構(gòu)和原理簡單，成本低，加速能力強，但功率損耗大，特別是低速大轉(zhuǎn)距運行時，通過電阻R的電流大，發(fā)熱厲害，損耗大。方案二：采用繼電器對電動機(jī)的開或關(guān)進(jìn)行控制,缺點是繼電器的響應(yīng)時間慢,易損壞,壽命較短,可靠性不高。方案三：采用專用芯片L298N作為電機(jī)驅(qū)動芯片。用該芯片作為電機(jī)驅(qū)動，操作方便，穩(wěn)定性好，性能優(yōu)良。這種調(diào)速方式有調(diào)速特性優(yōu)良、調(diào)整平滑、調(diào)速范圍廣、過載能力大，能承受頻繁的負(fù)載沖擊，還可以實現(xiàn)頻繁的無級快速啟動、制動和反轉(zhuǎn)等優(yōu)點。對以上三個方案進(jìn)行比較，出于能耗、性能和使用壽命等方面的考慮，我們選擇第三種方案，使用L298N芯片控制直流電機(jī)。第3章 系統(tǒng)硬件設(shè)計為使該模塊化智能循跡小車控制系統(tǒng)具有更加方便和靈活性，我們對系統(tǒng)的硬件做了精心設(shè)計。 單片機(jī)最小系統(tǒng)在本次設(shè)計任務(wù)中，我們使用AT89C51單片機(jī)作為智能系統(tǒng)的控制核心。 AT89C51單片機(jī)的引腳AT89C51單片機(jī)共有四十個引腳（），其中：Vcc、Vss分別為電源引腳；PSEN、ASE、EA、RESET(即RST)為控制引腳；P0、PP2和P3為4個8位I/O口外部引腳。其主要任務(wù)是在小車行走過程中不斷讀取傳感器采集到的數(shù)據(jù)，將得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理后，作出反應(yīng)控制小車按照指定的路線行駛。 L298芯片的概述電機(jī)驅(qū)動芯片L298N是SGS公司的產(chǎn)品，內(nèi)部包含4通道邏輯驅(qū)動電路。1腳和15腳可單獨引出連接電流采樣電阻器，形成電流傳感信號。12腳接輸入控制電平，控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn)，ENA，ENB接控制使能端，控制電機(jī)的停轉(zhuǎn)。L298N的12四個引腳接到單片機(jī)上，通過對單片機(jī)的編程就可以實現(xiàn)兩個直流電機(jī)的PWM調(diào)速以及正反轉(zhuǎn)等功能；3引腳和114引腳分別連接一個電機(jī)，可以同時控制兩個電機(jī)的工作方式。 電機(jī)驅(qū)動電路原理圖 傳感器電路設(shè)計光電尋線方案一般由多對紅外收發(fā)管組成，通過檢測接收到的反射光強，判斷黑白線。本次設(shè)計任務(wù)中，我們用3組紅外收發(fā)管對路面進(jìn)行檢測，采用LM324對紅外收發(fā)管傳回來的信號進(jìn)行分析比較，并把比較結(jié)果送入單片機(jī)中。 傳感器連接電路圖第4章 系統(tǒng)軟件設(shè)計軟件是該智能尋跡小車控制系統(tǒng)的重要組成部分，在系統(tǒng)的軟件設(shè)計中我們也才用了模塊化設(shè)計，將系統(tǒng)的各部分功能編寫成子模塊的形式，這樣增強了系統(tǒng)軟件的可讀性和可移植性。系統(tǒng)初始化開 始小車前進(jìn)是否有黑線？
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