1、電子技術選修課姓名： 學號： 專業： 題目：循跡智能車的設計與制作實驗報告 設計地點： 設計日期： 成績： 指導老師： 2015年4月10日一、硬件組裝：1、車模套件1萬向輪2車底板3驅動輪4主控板5傳感器2、車模組裝車模組裝一：萬向輪的安裝車模組裝二：驅動輪安裝1上長腳螺絲2上專用緊固件3固定輪子4固定到小車底盤上（提前焊接電機連接線）二、硬件電路設計與制作1硬件構成原理圖2硬件組成1檢測單元 控制器利用安裝于車體前方的循跡傳感器實時檢測小車的位置，根據小車所處的位置及時調整小車的運行速度和方向，使得小車能夠始終沿著引導線運行。紅外對管光電傳感器，采用軟件編程實現數字化編碼。紅外對管：檢測原

2、理：當發射管發出的光線照射在賽道的不同位置時，接收管的狀態發生較大變化，通過相應的處理電路就可以獲得此時的狀態值，進行路徑的判斷。貼近白色賽道，傳感器輸出電壓達到最大值：約4.7V； 遠離白色賽道，傳感器輸出電壓達到最小值：約0.2V；貼近黑色賽道，傳感器輸出電壓：約為0.7V。為保證循跡智能汽車能夠按照賽道引導線運行，一般需要多個傳感器同時檢測賽道。 理論上講，所用的傳感器越多，對賽道的檢測則越精確，控制越靈活，但是，當傳感器數量增多時，占用的單片機管腳增多，處理電路也增多，消耗的電量也越多。 因此，從實際應用的角度考慮，需合理選擇傳感器的數量。 另外，傳感器的不同排列方式也會對賽道的檢測有

3、不同的作用。循跡傳感器采用的是灰度傳感器，當傳感器位于不同的位置（黑色引導線、白板）時，輸出電壓值不同，控制器通過對循跡傳感器電壓值的采樣，獲取道路信息。2電機驅動 智能汽車由直流電機提供動力，電機由車載直流電源供電，小車在運行過程中需要根據賽道設定合適的速度，即需要對電機速度進行控制。因此，一般需要通過電機驅動電路向電機提供可以調節輸出電壓的電源，以控制小車的速度。 使用L298N電機驅動芯片： L298N硬件電路原理圖L298N是ST公司生產的一種高電壓、大電流電機驅動芯片。該芯片采用15腳封裝。該芯片可以驅動一臺兩相步進電機或四相步進電機，也可以驅動兩臺直流電機。L298N控制功能表：控

4、制方式： 1、IN1接正轉PWM1，IN2接反轉PWM2，EN控制啟停； 2、EN接一路PWM，IN1接方向控制端DIR，DIR經反向后接IN2。 比較：第二種方式比第一種方式要節省單片機管腳，控制更方便！ 3、電源管理電路 作用：為芯片及元件提供電壓使其能正常穩定的工作！智能車的運行僅由一個電池提供電源！智能車的運行僅由一個電池提供電源！不同的電路需要不同的電壓，而電源僅由一個7.2V電池供電，因此，電源管理電路需要將7.2V的電壓變換為各種需要的電壓等級！當輸入端電壓降低至6V左右時，7805穩壓效果變差！穩壓電路二極管的D1和D2的作用為：是需要把電源提供的電壓兩級降壓，為mcl提供合適

5、的電壓工作環境 。7085前加一組，是為了抑制電源中的高頻和低頻成分，在7805后再加一組，是問了抑制7085在穩壓過程中產生的高頻和低頻成分。4、控制電路控制電路是智能車的核心，均采用數字處理器。控制電路設計內容： 控制芯片的選型； 最小系統電路設計； 傳感器輸入接口電路設計； 舵機控制、電機驅動PWM設計； 按鍵與顯示電路設計。STC12系列單片機（1） 增強型8051 CPU，1時鐘/機器，指令代碼完全兼容傳統8051。 （2） 工作電壓范圍： 5V單片機：3.4V5.5V，3V單片機：2.2V3.8V。 （3）工作頻率范圍：035MHZ，相當于普通8051單片機的0420MHZ。 （4

6、）用戶程序空間：根據單片機型號配置不同的用戶程序空間，有1KB、2KB、4KB、6KB、8KB、12KB等。(5）片內RAM：STC125410AD系列片上集成512字節RAM，而STC122052AD系列只有256字節RAM。 （6）通用I/O口：27、23或15個，可設置成四種模式：準雙向口/弱上拉、推挽/強上拉、僅為輸入/高阻、開漏輸出，復位后為準雙向口/弱上拉狀態，開漏輸出狀態時每個I/O口的驅動能力均可達到20mA，但整個芯片的驅動能力最大不超過55mA。（7）ISP（在系統編程）和IAP（在應用編程）功能：無需專用編程器/仿真器，可通過單片機串口直接下載用戶程序，數秒即可完成一片。

7、EEPROM功能 （8）看門狗功能 （9）內部集成MAX810專用復位電路，外部晶體20MHZ以下時，可省外部復位電路。 （10）時鐘源：外部高精度晶體時鐘，內部RC振蕩器。用戶在下載用戶程序時，可選擇使用RC振蕩器，還是使用外部晶體時鐘；內部RC振蕩器的振蕩頻率為：5.2MHZ6.8MHZ。（11）16位定時器/計數器：T0、T1，STC125410AD系列可利用4個PCA模塊實現4個16定時器，STC122052AD系列可利用2個PCA模塊實現2個16定時器。（12）Power Down模式的喚醒：由外部中斷喚醒。（13）PWM/PCA（可編程計數器陣列）：STC125410AD系列有4路

8、，STC122052AD系列有2路；PWM/PCA還可用作D/A，或用作定時器，或用作外部中斷。（14）A/D轉換：STC125410AD系列有8路10位A/D，STC122052AD系列有8路8位A/D。（15）SPI同步通信接口：主模式/從模式。 （16）工作溫度范圍：有075和-4085兩種。 （17）封裝：LQFP32，SOP32/28/20、SKDIP28，PDIP20，TSSOP20。LQFP32、SOP32有27個I/O口，SOP28、SKDIP28有23個I/O口，SOP20 、PDIP20，TSSOP20有15個I/O口。小車行進速度和方向的控制：速度控制： 小車行進速度受電

9、機兩端電壓控制，通過改變電機兩端電壓可實現對電機轉速的改變。 電池是小車唯一的電源，電壓值基本恒定，需通過專門的驅動電路將恒定的電壓變為可調電壓。 通過調節驅動電路控制端PWM信號的占空比可實現對電機電壓的調節，進而改變小車行進速度。單片機C程序函數：void Right_moto_Run(uchar action, uchar speed_buf) 小車行進速度和方向的控制方向控制： 小車行進方向是通過調節左、右輪的差速實現的，列舉如下： 直行：左輪轉速 = 右輪轉速 左轉：左輪轉速 < 右輪轉速 右轉：左輪轉速 > 右輪轉速單片機C程序函數：void Right_moto_Ru

10、n( uchar action, uchar speed_buf)0：停止 1：前進 2：后退三、調試軟件的安裝與說明1、智能小車程序調試流程Step1：1. 車模的硬件電路結構；2. 車模運行可能遇到的路況及處理方法；3. 編寫車模運行流程框圖。Step2：1. 根據程序流程圖，編寫程序； 2. 編譯、調試、修改程序； 3. 掌握程序調試的方法與技巧。 Step3：1. 下載程序； 2. 車模調試； 3. 修改、完善程序。 STC-ISP程序下載方法1安裝驅動PL2303_Prolific_DriverInstaller_v1.7.0.exe用USB連接線將控制板和計算機連接，檢測COM端口

11、號點擊檢測軟件：PL2303CheckChipVersion.exe2利用下載軟件下載 stc-isp-15xx-v6.19.exe四、程序設計與調試1程序調試流程劃分程序功能模塊：1. 初始化程序模塊設定系統運行的初始狀態，配置相應的寄存器；2. 路徑檢測與編碼模塊采集路徑信息，并將4路傳感器的采樣值統一編碼，供其他程序調用；3. 行進速度與方向控制模塊根據路徑檢測結果，對小車的行進速度、方向進行控制；4. 按鍵掃描與數碼管顯示模塊 程序控制流程圖（基本功能框圖）1. 運行控制按鍵S5按下2. 停止控制按鍵S6按下2程序流程圖3各模塊流程圖1. 初始化程序模塊Init_sys( )AD模擬量

12、采集初始化；數碼管顯示與按鍵掃描初始化；定時器初始化；IO口初始化；PWM產生環節初始化；電機驅動環節初始化；循跡傳感器初始化；2. 路徑檢測與編碼模塊現場采集、產生中值的具體步驟：step0. 開機時按住S4，顯示0，啟動，進入傳感器校準；step1. 傳感器都放置在白線上，按S2鍵，顯示1；step2. 傳感器都放置在黑線上，按S1鍵，顯示2step3. 兩個標志位都滿足，計算產生中值，寫入EEPROM，顯示3；為了便于控制，節省單片機資源，通常將所有傳感器的狀態進行全部編碼，即：在程序中用一個變量表示各傳感器的狀態。if(Sensor_bufi < color_bz_Li) / 窗

13、口下限，檢測到黑線 sensor_status |= sensor_PINi; / 位置1 if(Sensor_bufi > color_bz_Hi) / 窗口上限，檢測到白板 sensor_status &= sensor_PINi; / 位清零3. 行進速度與方向控制模塊獲取路徑信息后，控制器應根據小車所處的狀態對行進速度和方向及時調整，使得小車始終能夠沿著黑色引導線運行。 電機驅動控制原理action：方向控制0：停止； Left_C = H Left_D = H 1：正轉；Left_C = H Left_D = L 2：反轉。Left_C = L Left_D = H speed_buf：PWM占空比控制4. 按鍵掃描與數碼管顯示模塊單片機通過兩個管腳P4.0、4.1將需要顯示的數據以串行的方式發送到74HC164的輸入端， 74HC164最終以并行的方式發送，驅動數碼管顯示字形。void LED_display ( uchar buf ) .uchar get_key (void)uchar temp;temp = P2 & 0xf0;/取出P2高四位temp = temp >> 4;/