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基于单片机的智能寻迹小车的设计,让我们先看看一段录像吧,小车沿线自动行驶,我们从五个方面开始介绍,1.智能寻迹小车的研究意义 2.系统模块组成结构 3.系统硬件设计 4.系统软件设计 5 实验测试,1.智能寻迹小车的研究意义,大家在新闻中都看到过登月小车 或者听说过无人驾驶车吧,在那些人类很难适应、或无法进入的工作环境中，我们可以看到它们的身影。,智能车以及在智能车辆基础上开发出来的产品已成为航天、医疗、工业控制、物流等各个领域的关键设备,世界上许多国家都在积极进行智能车的研究和开发设计。,整个系统包括单片机控制模块、驱动模块、液晶显示模块、键盘、红外采集模块和小车车体组成。,2 系统结构示意图,将单片机控制模块、驱动模块、键盘、液晶显示模块固定在小车上部，红外发射接收对管安装在小车前部的底部，离地面约1厘米。,采用左右两轮分别驱动，万向轮转向的方案。 即左右轮分别用两个转速和力矩基本完全相同的直流电机进行驱动，车体前部装一个万向轮。,大家想一下，小车的控制方式吧,小车怎么转弯呢？怎么直行？,当两个直流电机转向相反同时转速相同时就可以实现电动车的原地旋转，由此可以轻松的实现小车坐标不变的90度和180度的转弯。,小车安装的时候需要注意哪些问题呢？,在安装时我们保证两个驱动电机同轴。当小车前进时，左右两驱动轮与后万向轮形成了三点结构。 这种结构使得小车在前进时比较平稳。为了防止小车重心的偏移，后万向轮起支撑作用。,2.1 系统实物图,图1 系统安装图照片,图2 数据采集部分安装图,白色地板上约5cm宽的黑色轨迹跑道 两平行跑道间距为80cm，半圆半径为40cm,图3 系统测试场地,当然，我们还可以选择 其它的车体和赛道,2.1 系统实物图2,图1 系统安装图照片,光电传感器电路模块,跑车跑道,2.3 系统工作原理,黑色和白色路面对光的反射程度不同， 白色反射程度强，而黑色反射程度弱。,仔细想想循迹小车的工作原理吧,恍然大悟了吗？,利用红外采集模块中的红外发射接收对管检测路面上的轨迹 将轨迹信息送到单片机 单片机采用模糊推理求出转向的角度和行走速度，然后去控制行走部分 最终完成智能小车可以按照路面上的轨迹运行。,3 、系统硬件设计,1.单片机系统电路 2.寻迹电路 3.小车驱动 4.键盘电路 5.液晶显示,3.1 单片机系统电路,单片机系统电路,电源电路,L298电机控制驱动：,小车光电采样电路,3.2 寻迹电路原理,a.采样电路原理框图,提示,红外发射管,红外接收管,8,9,3,12,14,U1C,LM339,10K,R21,560,R13,10K,R14,1K,R15,4.7K,R17,VCC,VCC,R18,200,输出端,红外发射管,红外接收管,无遮挡物/白色,接收管导通,A,A点为高电平,输出端为低电平,有遮挡物/黑色,接收管截止,A点为低电平,输出端为高电平,问题1、为什么要加比较器？ 问题2、为什么里用滑动变阻器？,现在，大家开动脑筋，想想它的设计方法吧,？,3.3 小车驱动,针对不同的电机采取不同的驱动方法 我们这里讲两种 1.减速电机 2.伺服电机,1.减速电机控制方法,采用PWM（Pulse Width Modulation脉冲宽度调制）驱动方法 占空比越大，电机的速度越快 电机驱动芯片可以采用L298N，18200 MC33886等,1.当高电平等于1.5ms时，两小车车轮处于停止； 2.当高电平大于1.5ms时，车轮会逆时针旋转 3.当高电平小于1.5ms时，车轮会顺时针旋转,2.舵机/伺服电机控制方法,利用伺服电机控制，小车需要零校准 步骤： （1）由单片机定时器程序在P1.4、P1.5引脚产生1.5ms高电平20ms低电平的脉冲信号 （2）用螺丝刀调节伺服电机内马达上的电位器，使伺服电机保持静止，即完成相应调零过程。,4 软件设计,4.1 软件流程图,4.2 寻迹流程图,图10 采集电路图,问题：如何实现更精准的控制,提示：位置不同，转弯速度应该不同,表1 小车控制表格,小车控制采用模糊控制算法,问题：若赛道宽度不定，如何实现控制,5 实验测试,将小车系统放在预定白色地板上，白色地板上有5cm宽黑色轨迹，两平行跑道间距为80cm，半圆半径为40cm，根据小车下方的5个光电发射接收对管关于黑线和白色地板反应不同，观察小车是否可以自己完成寻迹。,如果没有赛道的话，如何进行测试？,1）若小车偏左的时候，车轮将向右偏转；若小车偏右，车轮将向左偏转；若没有偏移，小车将继续向前；若小车完全偏离黑色轨迹，小车后退以寻找黑色轨迹。 2）液晶显示器将显示车轮所在位置的数据。 观察小车运动，证明小车可以在轨道上完成行驶，不会偏离轨道。以上现象，证明调试成功。,
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