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循迹小车实验报告

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循迹小车实验报告循迹小车实验报告 智能循迹小车实验报告 摘要 本设计主要有单片机模块、传感器模块、电机驱动模块以及电源模块组成,小车具有自主寻迹的功能。本次设计采用STC公司的89C52单片机作为控制芯片,传感器模块采用红外光电对管和比较器实现,能够轻松识别黑白两色路面,同时具有抗环境干扰能力,电机模块由L298N芯片和两个直流电机构成,组成了智能车的动力系统,电源采用7.2V的直流电池,经过系统组装,从而实现了小车的自动循迹的功能。 关键词 智能小车 单片机红外光对管STC89C52 L298N 1 绪论 随着科学...

循迹小车实验报告
循迹小车实验 报告 软件系统测试报告下载sgs报告如何下载关于路面塌陷情况报告535n,sgs报告怎么下载竣工报告下载 智能循迹小车实验报告 摘要 本设计主要有单片机模块、传感器模块、电机驱动模块以及电源模块组成,小车具有自主寻迹的功能。本次设计采用STC公司的89C52单片机作为控制芯片,传感器模块采用红外光电对管和比较器实现,能够轻松识别黑白两色路面,同时具有抗环境干扰能力,电机模块由L298N芯片和两个直流电机构成,组成了智能车的动力系统,电源采用7.2V的直流电池,经过系统组装,从而实现了小车的自动循迹的功能。 关键词 智能小车 单片机红外光对管STC89C52 L298N 1 绪论 随着科学技术的发展,机器人的设计越来越精细,功能越来越复杂,智能小车作为其的一个分支,也在不断发展。在近几年的电子设计大赛中,关于小车的智能化功能的实现也多种多样,因此本次我们也打算设计一智能小车,使其能自动识别预制道路,按照设计的道路自行寻迹。 2 设计任务与要求 采用MCS-51单片机为控制芯片(也可采用其他的芯片),红外对管为识别器件、步进电机为行进部件,设计出一个能够识别以白底为道路色,宽度10mm左右的黑色胶带制作的不规则的封闭 曲线为引导轨迹并能沿该轨迹行进的智能寻迹机器小车。 3 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 设计与方案选择 3.1 硬件部分 可分为四个模块:单片机模块、传感器模块、电机驱动模块以及电源模块。 3.1.1 单片机模块 为小车运行的核心部件,起控制小车的所有运行状态的作用。由于以前自己开发板使用的是ATMEL公司的STC89C52,所以让然选择这个芯片作为控制核心部件。STC89C52是一种低损耗、高性能、CMOS八位微处理器,片内有4k字节的在线可重复编程、快速擦除快速写入程序的存储器,能重复写入/擦除1000次,数据保存时间为十年。其程序和数据存储是分开的。 3.1.2 传感器模块 方案一:使用光敏电阻组成光敏探测器采集路面信息。阻值经过比较器输出高低电平进行分析,但是光照影响很大,不能稳定工作。 方案二:使用光电传感器来采集路面信息。使用红外光电对管,其结构简明,实现方便,成本低廉,没有复杂的图像处理工作,因此反应灵敏,响应时间少。但也存在不足,它能获取的信息是不完全的,容易受很多扰动(如背景光源,高度等)的影响,抗干扰能力较差。 方案三:使用CCD传感器来采集路面信息。使用CCD可以获取大量的图像信息,掌握全面的路径信息,抗干扰能力强,为以后功能的扩展提供方便。但使用CCD需要大量的图像处理工作,进行大量数据的存储和计算,因此电路复杂,实现起来工作量大。 方案四:使用光电对管采集路面信息。RPR220结构紧凑,体积小,调整电路简单工作性能稳定。 可见方案四最适宜,但仅从此项目考虑,方案二成本低,也能完成设计,故选用方案二。 3.1.3 电机控制模块 3.1.3.1电机的选择 方案一:采用步进电机,其转过的角度可以精确定位,可实现小车行进过程的精确定位。但步进电机的输出力矩低,随转速的升高而降低,且转速越快下降得越快。 方案二:采用直流电机,其转动力矩大,体积小,重量轻,装配简单,操作方便。速度的调节可以改变电压也可以调节PWM。 基于以上,我们选择了方案二,使用直流电机作为驱动电机。 3.1.3.2电机的驱动 采用专用芯片L298N作为电机驱动芯片,其操作方便,稳定性好,性能优良。一片L298N就可以分别控制两个直流电机。 3.1.4 电源模块 给整个系统稳定供电以保持其正常工作,包括7.2V的电源以及转5V部分,其中7.2V的是给电机和其驱动供电,5V的用来驱动 单片机及其他芯片。 以上单元连接如下图所示: 3.2 软件部分 3.2.1程序流程图 此系统采用89C52单片机,再根据硬件连接,通过相应的软件来完成对信号的采集和数据的分析,再控制小车的运行状态,以下为主程序流程图: 3.2.2程序设计思路 3.2.2.1寻迹模块程序 通过传感器获得路面信息然后反馈给单片机,再通过单片机来实现相应的功能。 3.2.2.2电机驱动模块程序 控制两个直流电机,实现前进、后退、前左转、前右转、停车等功能。 4 各部分电路的作用及电路工作原理分析 4.1 信号采集模块 4.1.1 TCRT500结构与工作原理 TCRT5000(L)具有紧凑的结构发光灯和检测器安排在同一方向上,利用红外光谱反射对象存在另一个对象上,操作的波长大约是950毫米。探测器由光电晶体三极管组成的,它由高发射功率红外光电二极管和高度灵敏光电晶体管组成。通过测试,其检测距离在2mm-10mm。TCRT5000的发射管和接收管是一起封装在矩形 塑料壳中,为了使检测更加准确,我们用了5只TCRT5000检测黑线,实物见图4-1。 4.1.2 信号采集电路图及原理 小车在白色地面行驶时,红外发射管发出的红外信号被反射,接收管收到信号后,输出端为低电平,经过比较器比较后输出为低电平。而当红外信号遇到黑色导轨时,红外信号被吸收,接收管不能接收信号,输出端为高电平,经过比较器比较后输出高电平。单片机通过采集每个比较器的输出端电压,便可以检测出黑线的相对位置的位置,从而控制小车的行驶方向。 篇二:寻迹小车实验报告 课程设计报告 学院:电气工程与自动化学院 题目:基于单片机的寻迹小车 专业:自动化 班级学号:113班07号 姓名:陈奎 指导老师:王祖麟教授 2012/07/25 目录 第一章:绪论 1 1.1:前言 4 1.2:课程的来源迹和现状 4 1.2.1:课题的来源 4 1.2.2:智能汽车在国外的情况4 1.2.3:智能汽车在国内的情况5 1.3 研究 内容 财务内部控制制度的内容财务内部控制制度的内容人员招聘与配置的内容项目成本控制的内容消防安全演练内容 : 5 第二章:小车总体设计 5 2.1:机械特性: 5 2.2:寻迹原理: 6 第三章:硬件设计7 3.1:控制器: 7 3.1.1:简述: 7 3.1.2:开发工具: 8 3.2:硬件电路设计: 9 3.2.1:电源电路: 9 3.2.2:电机驱动模块:10 3.2.3:红外检测电路:10 3.2.4:遥控控制: 10 第四章:软件设计 11 4.1:编译环境 11 4.2:模块的驱动12 4.2.1:红外传感模块: 12 4.2.2:电机驱动模块 12 4.2.3:遥控模块的实现15 第五章:系统调试: 17 5.1:设计注意事项: 17 5.1.1:外部因素 17 5.1.2:内部因素:17 5.2:硬件总体调试:18 第六章:小论文 19 附录: 小车程序:20 小车实物 23 第一章:绪论 前言: 随着汽车工业的迅速发展,关于汽车的研究也就越来越受人关注。全国电子大赛和省内电子大赛几乎每次都有智能小车这方面的题目,全国各高校也都很重视该题目的研究。可见其研究意义很大。本设计就是在这样的背景下提出的,指导教师已经有充分的准备。本题目是结合科研项目而确定的设计类课题。设计的智能电动小车应该能够实时显示时间、速度、里程,具有自动寻迹、寻光、避障功能,可程控行驶速度、准确定位停车。 当今这个时代是信息的时代,各种新技术、新思想层出不穷,纵观世界范围内智能汽车技术的发展,每一次新的进步无不是受新技术新思想的推动。随着汽车工业的迅速发展,传统的汽车的发展逐渐被淘汰。伴随着电子技术和嵌入式技术的迅猛发展,这使得汽车日渐走向智能化。智能汽车由原先的驾驶更加简单更加安全更加舒适,逐渐的向智能驾驶系统方向发展。智能驾驶系统相当于智能机器人,能代替人驾驶汽车。它主要是通过安装在前 后保险杠及两侧的红外线摄像机,对汽车前后左右一定区 域进行不停地扫描和监视。计算机、电子地图和光化学传感器等对红外线摄像 机传来的信号进行分析计算,并根据道路交通信息管理系统传来的交通信息,代替人的大脑发出指令,指挥执行系统操作汽车,这就使得智能汽车的发展成为当今的主流,所以就有了这许许多多的智能汽车实验。 1.2课题的来源及现状 1.2.1.课题的来源 汽车的智能化是21世纪汽车产业的核心竞争力之一。 汽车的智能化是以迅猛发展的汽车电子为背景,涵盖了控制、模式识别、传感技术、电子、电气、计算机、机械等多个学科交叉的科技,成为当今许多科目的综合体。 1.2.2智能汽车国外发展情况 从20世纪70年代开始,美国、英国、德国等发达国家开始进行无人驾驶汽车的研究,目前在可行性和实用化方面都取得了突破性的进展。 在无人驾驶技术研究方面位于世界前列的德国汉堡Ibeo公司研制的无人驾驶汽 车,2007年4月11日在英国伦敦科学博物馆与公众见面。这辆无人驾驶智能汽车经德国大众汽车公司生产的帕萨特2.0改装而成,外 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 看来与普通家庭汽车并无差别,但却可以在错综复杂的城市公路系统中无人驾驶 1.2.3智能汽车国内发展情况 与国外相比,国内在智能车辆方面的研究起步较晚,规模较小,开展这方面研究工作的单位主要是一些大学和研究所,如国防科技大学、清华大学、吉林大学、北京理工大学、长安大学、沈阳自动化所等。 我国从20世纪80年代开始进行无人驾驶汽车的研究,国防科技大学在1992年成功研制出我国第一辆真正意义上的无人驾驶汽车。先后研制出四代无人驾驶汽车。第四代全自主无人驾驶汽车于2000年6月在长沙市绕城高速公路上进行了全自主无人驾驶试验,试验最高时速达到75.6Km/h。 在2004年10月12日的第六届高交会上,红旗无人驾驶汽车就引起了极大的轰动。它在高速公路上最高稳定无人驾驶速度为130公里/小时;峰值无人驾驶速度为170公里/小时。并同时具备安全超车和系统小型化两个主要指标。为如此,他们把它称为“中国汽车界的神舟五号”。 2005年,首辆城市无人驾驶汽车在上海交通大学研制成功,该车有望于两年之内率先在上海世纪公园进行示范运营,并在2010年世博会上一展身手。到时游 客只需在公园的入口处按下一个按钮,一辆没有司机的四座敞篷汽车就会从远处开过来缓缓停下,然后搭载着乘客前往他们想去的景点。 1.3:本论文研究的内容 本论文主要是研究3轮小车的寻迹原理及其控制过程的实现。 第二章:总体设计 2.1机械特性 小车采用的是一辆三轮车车模。后轮控件前进或转弯,前轮根据后轮驱动左右摆即可以实现左右转。这种车模控制简单。小车上的单片机可通过寻迹模块传送来的信号,做出判断,进而指挥小车后轮电机的运转,实现寻迹过程。PWM控制后轮电机转动的速度来控制前轮电机的转动幅度从而控制小车的转弯幅度,实 篇三:循迹小车制作报告 综合电子设计与实践 课程实验报告 课题名称:循迹小车的制作 班级:111072B 实验者: 12011072039姚城 实验时间:2014.2.28~5.16 摘要 本设计主要有三个模块包括信号检测模块、主控模块、电机驱动模块。信号检测模块采用红外光对管,用以对黑线进行检测。主控电路采用宏晶公司的8051核心的STC89C52单片机为控制芯片。电机驱动模块采用意法半导体的L298N专用电机驱动芯片,单片控制与传统分立元件电路相比,使整个系统有很好的稳定性。信号检测模块将采集到的路况信号传入STC89C52单片机,经单片机处理过后对L298N发出指令尽心相应的调整。小车速度由单片 机输出的PWM波控制。控制电动小车的速度及转向,从而实现自动循迹的功能。 关键词:智能小车 STC89C52单片机 L298N 红外光对管 一(绪论 (一)智能小车的作用和意义 自第一台工业机器人诞生以来,机器人的发展已经遍及机械、电子、冶金、交通、宇航、国防等领域。近年来机器人的智能水平不断提高,并且迅速地改变着人们的生活方式。人们在不断探讨、改造、认识自然的过程中,制造能替代人劳动的机器一直是人类的梦想。 随着科学技术的发展,机器人的感系统,对于视觉的各种技术而言图像处理技术已相当发达,而基于图像的理解技术还很落后,机器视觉需要通过大量的运算也只能识别一些结构化环境简单的目标。视觉传感器的核心器件是摄像管或CCD,目前的CCD已能做到自动聚焦。但CCD传感器的价格、体积和使用方式上并不占优势,因此在不要求清晰图像只需要粗略感觉的系统中考虑使用接近觉传感器是觉传感器种类越来越多,其中视觉传感器成为自动行走和驾驶的重要部件。视觉的典型应用领域为自主式智能导航一种实用有效的方法。 机器人要实现自动导引功能和避障功能就必须要感知导引线和障碍物,感知导引线相当给机器人一个视觉功能。避障控制系统是基于自动导引小车(AVG—auto-guide vehicle)系统,基于它的智能小车实现自动识别路线,判断并自动避开障碍,选择正确的行进路线。使用传感 器感知路线和障碍并作出判断和相应的执行动作。 该智能小车可以作为机器人的典型代表。它可以分为三大组成部分:传感器检测部分、CPU、执行部分。机器人要实现自动避障功能,还可以扩展循迹等功能,感知导引线和障碍物。可以实现小车自动识别路线,选择正确的行进路线,并检测到障碍物自动躲避。基于上述要求,传感检测部分考虑到小车一般不需要感知清晰的图像,只要求粗略感知即可,所以可以舍弃昂贵的CCD传感器而考虑使用价廉物美的红外反射式传感器来充当。智能小车的执行部分,是由直流电机来充当的,主要控制小车的行进方向和速度。单片机驱动直流电机一般有两种方案:第一,勿需占用单片机资源,直接选择有PWM功能的单片机,这样可以实现精确调速;第二,可以由软件模拟PWM输出调制,需要占用单片机资源,难以精确调速,但单片机型号的选择余地较大。考虑到实际情况,本文选择第二种方案。CPU使用STC89C52单片机,配合软件编程实现 (二)智能小车的现状 现智能小车发展很快,从智能玩具到其它各行业都有实质成果。其基本可实现循迹、避障、检测贴片、寻光入库、避崖等基本功能,这几节的电子设计大赛智能小车又在向声控系统发展。比较出名的飞思卡尔智能小车更是走在前列。我此次的设计主要实现循迹避障这两个功能。 二、方案设计与论证 根据要求,确定如下方案:在现有玩具电动车的基础上,加装 光电检测器,实现对电动车的速度、位置、运行状况的实时测量,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。 (一)循迹模块 小车循迹原理是小车在贴有黑胶带的地板上行驶,由于黑色和白色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”—黑线。在该模块中利用了简单、应用也比较普遍的检测方法——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。 循迹模块原理图 (二)主控系统 根据设计要求,我认为此设计属于多输入量的复杂程序控制问题。据此,拟定了以下两种方案并进行了综合的比较论证,具体有如下两种方案: 1.采用PLC作为主控系统,PLC虽然性能稳定但是价格昂贵,为此,我们不采用该种方案,进而提出了第二种设想。 2.采用 单片机作为整个系统的核心,用其控制行进中的小车,以实现其既定的性能指标。充分分析我们的系统,其关键在于实现小车的自动控制,而在这一点上,单片机就显现出来它的优势——控制简单、方便、快捷。这样一来,单片机就可以充 分发挥其资源丰富、有较为强大的控制功能及可位寻址操作功能、价格低廉等优点。因此,这种方案是一种较为理想的方案。 针对本设计特点——多开关量输入的复杂程序控制系统,需要擅长处理多开关量的 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 单片机,而不能用精简I/O口和程序存储器的小体积单片机,D/A、A/D功能也不必选用。根据这些分析,我选定了AT89S51单片机作为本设计的主控装置,51系列单片机具有功能强大的位操作指令,I/O口均可按位寻址,程序空间多达8K,对于本设计也绰绰有余。 在综合考虑了传感器、两部电机的驱动等诸多因素后,我们决定采用一片单片机,充分利用AT89S51单片机的资源。 AT89S51单片机的主控部分原理图 (三)电机驱动模块 电机驱动模块拟用两种解决方案,分别如下: 1.采用继电器对电动机的开或关进行控制,通过开关的切换对小车的速度进行调整.此方案的优点是电路较为简单,缺点是继电器的响应时间慢,易损坏,寿命较短,可靠性不高。 2.采用功率三极管作为功率放大器的输出控制直流电机。线性型驱动的电路结构和原理简单,加速能力强,采用由达林顿管组成的H型桥式电路。用单片机控制 达林顿管使之工作在占空比可调的开关状态下,精确调整电动机转速。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型桥式电路保证了简单的实现转速和方向的控制,电子管的开关速度很快,稳定性也极强,是一种广泛采用的 PWM调速技术,这里我们采用L298N驱动模块的步进电机驱动模块。 L298N驱动模块 (四)机械系统 本题目要求小车的机械系统稳定、灵活、简单,因此采用前驱,后轮采用两个万向轮。小车上装有电池、电机、电子器件等,使得电机负担较重。为使小车能够顺利启动,且运动平稳,在直流电机和轮车轴之间加装了三级减速齿轮。 (五)电源系统 采用2节普通1.5V干电池单电源供电,但6V的电压太小不能同时给单片机与与电机供电。电机在运行过程中产生的反向电动势可能会影响单片机的正常工作。所以决定独立供电,即单片机控制系统和光对管与电机分开供电。由于单片机为低功耗元件而可采用普通1.5v电池(共2节)供电,电机为大功耗器件因而单独采用锂电(900mAh)供电(如图2-6)。 三(硬件设计 (一)信号检测模块 为了防止因传感器太少引起的误动作,因而在车体前段安装了4个红外光对管(如图3-1),有效的减小了误动作的发生,减小 了小车冲出跑道的几率。
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