基于單片機(jī)的智能循跡小車---答辯ppt

1、基于單片機(jī)的智能循跡小車 的研究與設(shè)計(jì),指導(dǎo)老師：*** 報(bào)告人： ****,日期：2024年3月9日星期六,主要內(nèi)容：,,,,選題背景:,,,,第一代可編程的示教在線型 循跡小車,第二代 離線編程型 循跡小車,第三代 智能型 循跡小車,,以多種外部傳感器構(gòu)成感官系統(tǒng)，通過(guò)采集外部的環(huán)境信息，精確地描述外部環(huán)境的變化。,裝有簡(jiǎn)單的傳感器，可以感覺(jué)到

2、自身的的運(yùn)動(dòng)位置，速度等其他物理量，電路是一個(gè)閉環(huán)反饋的控制系統(tǒng)，能適應(yīng)一定的外部環(huán)境變化。,不裝載任何傳感器，只是采用簡(jiǎn)單的開(kāi)關(guān)控制，通過(guò)編程來(lái)設(shè)置循跡小車的路徑與運(yùn)動(dòng)參數(shù)。,,世界上誕生第一臺(tái)循跡小車誕生于1959年，至今已有50多年的歷史，機(jī)器人技術(shù)也取得了飛速的發(fā)展和進(jìn)步，現(xiàn)已發(fā)展成一門包含：機(jī)械、電子、計(jì)算機(jī)、自動(dòng)控制、信號(hào)處理，傳感器等多學(xué)科為一體的性尖端技術(shù)。循跡小車共歷了三代技術(shù)創(chuàng)新變革：,,循跡小車特點(diǎn):,1,智能循跡

3、小車是指裝備如電磁，光學(xué)或其他自動(dòng)導(dǎo)引裝置，通過(guò)電腦程序來(lái)控制，沿設(shè)定的引導(dǎo)路徑行駛，也可把電磁軌道黏貼在地板上來(lái)確定其行進(jìn)路線，無(wú)需駕駛員操作，將貨物自動(dòng)從起始點(diǎn)運(yùn)送到目的地。,2,循跡小車的另一個(gè)特點(diǎn)是高度自動(dòng)化，可以根據(jù)倉(cāng)儲(chǔ)貨位要求、生產(chǎn)工藝流程等改變而靈活改變行駛路徑，而且改變運(yùn)行路徑的費(fèi)用與傳統(tǒng)的輸送帶和傳送線相比非常低廉。,3,此外，循跡小車小車依靠蓄電池提供動(dòng)力，具有清潔生產(chǎn)、運(yùn)行過(guò)程中無(wú)噪音、無(wú)污染的特點(diǎn)，可用在工作環(huán)境

4、清潔的地方。,循跡小車總體設(shè)計(jì):,,循跡小車控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖,本系統(tǒng)采用簡(jiǎn)單明了的設(shè)計(jì)方案。通過(guò)高發(fā)射功率紅外光電二極管和高靈敏度光電晶體管組成的傳感器循跡模塊判斷黑線路經(jīng)，然后由STC89C52單片機(jī)通過(guò)IO口控制L298N驅(qū)動(dòng)模塊改變兩個(gè)直流電機(jī)的工作狀態(tài)，最后實(shí)現(xiàn)小車循跡。,晶振電路:,1,在STC89S52單片機(jī)上內(nèi)部有一個(gè)用于構(gòu)成振蕩器的高增益反相放大器，引腳XTAL1和XTAL2分別是此放大器的輸入端和輸出端。,2,在XTA

5、L1和XTAL2引腳上外接定時(shí)元件，內(nèi)部振蕩器就產(chǎn)生自激振蕩。,3,本設(shè)計(jì)選用12MHZ無(wú)源晶振、2個(gè)22pF電容，使得一個(gè)機(jī)器周期是1μs。晶振的作用是為系統(tǒng)提供基本的時(shí)鐘信號(hào)，兩個(gè)電容則是起到并聯(lián)諧振的作用。,晶振電路圖,復(fù)位電路:,1,89系列單片機(jī)的復(fù)位信號(hào)是從RST引腳輸入到芯片內(nèi)的施密特觸發(fā)器中的。當(dāng)系統(tǒng)處于正常工作狀態(tài)時(shí)，且振蕩器穩(wěn)定后，如果RST引腳上有一個(gè)高電平并維持2個(gè)機(jī)器周期(24個(gè)振蕩周期)以上，則CPU就可以響

6、應(yīng)并將系統(tǒng)復(fù)位。,2,當(dāng)系統(tǒng)上電后，由于電容充電，使RST持續(xù)一段高電平時(shí)間。當(dāng)單片機(jī)已在運(yùn)行之中時(shí)，按下復(fù)位鍵也能使RST持續(xù)一段時(shí)間的高電平，從而實(shí)現(xiàn)上電且開(kāi)關(guān)復(fù)位的操作。,復(fù)位電路圖,循跡傳感器:,1,TC端是傳感器工作控制端，為高電平時(shí)，發(fā)光二極管不工作，傳感器休眠，為低電平時(shí)，傳感器啟動(dòng)。,2,Signal端為檢測(cè)信號(hào)輸出，當(dāng)遇到黑線，黑線吸收大量的紅外線，反射的紅外線很弱，光敏三極管不導(dǎo)通，Signal輸出高電平；當(dāng)遇到白線

7、，與黑線相反，反射的紅外線很強(qiáng)，使光敏三極管導(dǎo)通，Signal輸出低電平。,循跡傳感器電路圖,驅(qū)動(dòng)電路:,1,L298N是一個(gè)內(nèi)部有兩個(gè)H橋的驅(qū)動(dòng)芯片，這樣電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)只需要用三個(gè)信號(hào)控制：兩個(gè)方向信號(hào)和一個(gè)使能信號(hào)。,2,如果OUT1信號(hào)為“0”，OUT2信號(hào)為“1”，并且使能信號(hào)是“1”，那么三極管Q1和Q4導(dǎo)通，電流從左至右流經(jīng)電機(jī)；如果OUT1信號(hào)變?yōu)椋骸?”，而OUT2信號(hào)變?yōu)椤?”，那么Q2和Q3將導(dǎo)通，電流則反向流過(guò)電機(jī)。,

8、L298N驅(qū)動(dòng)芯片和直流電機(jī)接線圖,循跡小車軟件設(shè)計(jì):,1,本設(shè)計(jì)采用C語(yǔ)言來(lái)編譯程序。模塊化結(jié)構(gòu)程序的設(shè)計(jì)，可以使系統(tǒng)軟件便于調(diào)試與優(yōu)化，也使其他人更好地理解和閱讀系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)。因此，軟件的設(shè)計(jì)上，運(yùn)用了模塊化程序的結(jié)構(gòu)對(duì)軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)，使得程序變得更加直觀易懂。程序的主要模塊有：主程序、定時(shí)溢出中斷服務(wù)程序、外部中斷服務(wù)程序。,2,Keil C51單片機(jī)軟件開(kāi)發(fā)系統(tǒng)可用于編輯C或匯編源文件。然后分別由C51編譯器編譯生成目標(biāo)文件（.

9、OBJ）。目標(biāo)文件與庫(kù)文件一起經(jīng)LIB51連接定位生成絕對(duì)目標(biāo)文件（.ABS）。ABS文件由OH51轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的Hex文件。,3,在軟件調(diào)試中，使用功能強(qiáng)大且的WAVE 6000軟件進(jìn)行軟件編譯與調(diào)試,使用Microcontroller ISP Software及其配套的單片機(jī)對(duì)程序進(jìn)行燒錄。,主要程序功能,/*********************第一部分 管腳聲明*********************/sbit PWM1=P

10、1^0; //電機(jī)A/B使能端 sbit PWM2=P1^1; sbit IN1=P1^2; //電機(jī)控制端 sbit IN2=P1^3;sbit IN3=P1^4; sbit IN4=P1^5; sbit RP1=P2^0; //傳感器管腳位聲明sbit RP2=P2^1; sbit RP3=P2^2; sbit RP4=P2

11、^3;/******************第二部分 電機(jī)控制子函數(shù)******************/void forward1() //電機(jī)1前進(jìn) { IN1=0; IN2=1; } void forward2() //電機(jī)2前進(jìn) { IN3=0; IN4=1; },void back1() //電機(jī)1后退{(lán) I

12、N1=1; IN2=0; } void back2() //電機(jī)2后退{(lán) IN3=1; IN4=0; } /*********************第三部分 主函數(shù)*********************/void main() { int num=0;TMOD=0x01; //中斷模式設(shè)置 EA=1; TH0=(65536-1000

13、)/256; //定時(shí) 1ms,/*************第四部分 中斷服務(wù)函數(shù)*************/ void time0()interrupt 1 { TH0=(65536-1000)/256; //定時(shí)1ms TL0=(65536-1000)%256; count1++; count2++; if(count1>=500) /

14、/周期是500ms count1=0; if(count2>=500) //周期是500ms count2=0; }TL0=(65536-1000)%256; ET0=1; TR0=1; turn(count1,250,count2,250); //使小車沖上黑色軌道 delay(350);

15、 //延時(shí)等待小車沖上黑色軌道,結(jié)論：,,本課題研究的內(nèi)容主要是智能小車的循跡系統(tǒng)。以實(shí)驗(yàn)組裝小車為基礎(chǔ)，使用了4個(gè)光電傳感器來(lái)探測(cè)周圍環(huán)境，同時(shí)對(duì)采集到的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行融合。取得了以下成果：,2,經(jīng)過(guò)多次的測(cè)試證明，循跡傳感器呈M型布局時(shí)更適合檢測(cè)多彎道的軌跡。由于傳感器不在同一直線上，故小車轉(zhuǎn)彎時(shí)，左右兩邊后部的傳感器有較大的采樣空間，兩邊前端的傳感器則對(duì)采集的信號(hào)有更好的前瞻性。整個(gè)布局有利于在彎道處提高小車速度。但相對(duì)一字型

16、布局，M型布局容易產(chǎn)生不穩(wěn)定信號(hào)，從而產(chǎn)生信號(hào)震蕩，影響小車行駛的穩(wěn)定性。,3,小車保留了擴(kuò)展功能。循跡小車在完成設(shè)計(jì)預(yù)想的前提下，考慮到車體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的簡(jiǎn)單化，降低了制作成本，使之更具有普及性。保留了各種硬件接口和軟件子程序接口，方便以后的擴(kuò)展和進(jìn)一步的開(kāi)發(fā)。,1,小車可以實(shí)現(xiàn)按照預(yù)定軌道在無(wú)外部環(huán)境影響或改變時(shí)，小車將一直在軌道上循跡。,展望：,,智能循跡小車屬于應(yīng)用開(kāi)發(fā)項(xiàng)目，涉及了多種學(xué)科，由于本課題的試驗(yàn)性和不完善性。智能循跡小車