循迹避障小车生产实习报告2015(共9页)

精选优质文档-倾情为你奉上 2012级生产实习报告姓 名 班 级 学 号 指导教师 电气工程学院2015年7月9日实习时间自2015年6月25日 至 2015年7月7日实习地点华北理工大学第二教学楼现场实习导师薄敬东实 习 内 容摘要本小车以超低功耗单片机系列STC15W201S为核心，完成寻迹、避障功能。在机械结构上，对普通的小车作了改进，即用一个万用轮来代替两个前轮，使小车的转向更加灵敏。采用驱动芯片控制电机，红外传感器来寻迹、避障，基于可靠的硬件设计和稳定的软件算法，实现题目要求。关键词：STC15W201S 单片机 寻迹 避障 一、系统设计1.1设计要求 (1)要求小车在跑道上实现寻迹、避障基本功能。 图1.1 小车跑道1.2方案论证及比较1、电机驱动 方案一：使用继电器对电机进行开关控制和调制。但缺点很明显，继电器响应慢而且机械结构容易坏。 方案二：使用三极管或者达林顿管，结合单片机输出 PWM 信号实现调速的目的，此方案易于实施，但若控制电机转动方向较为困难。 方案三：使用控制芯片来实现对电机的控制。 方案选择：采用方案三。该方案电路简单，性能稳定，可以轻松实现对电机方向的控制。2. 路面寻线、避障模块 方案一：采用光敏传感器，根据白色背景和黑线反光程度的不同来判断传感器是否位于黑线上。 方案二：采用反射式红外传感器来进行探测。只要选择数量和探测距离合适的红外传感器，可以准确的判断出黑线的位置。 方案选择：采用方案二。方案一受环境光的影响太大，效果不佳。而红外光不易受到环境光的干扰。二、硬件电路设计整个硬件框图如下图所示：2.1 主控制模块STC15W201S系列单片机是美国TI公司的一种16位的超低功耗的混合信号处理器，适合于低功耗、高速实时控制以及数据计算，它拥有更多的片上资源供设计使用，是设计的不错选择。 2.2 电机驱动模块 电机的驱动芯片选用 L298N。由单片机产生的占空比可调的PWM信号传至L298，控制电机的转向及转速。2.3红外对管寻迹和测速、测距模块红外对管的工作原理图如下图所示：通过调节三极管可以调节红外对管的灵敏度，当红外对管检测到白线或黑线却不能送出信号时，可以调节R4来增大其灵敏度。1、红外对管寻迹：当小车在白色地面行驶时，装在车下的红外发射管发射红外线信号，经白色反射后，被接收管接收，一旦接收管接收到信号，输出端将输出低电平；当小车行驶到黑线时，红外线信号被黑色吸收后，将输出高电平，从而实现了通过红线检测信号的功能。将检测到的信号送到单片机的 I/O 口，当 I/O 口检测到的信号为高电平时，表明小车处在黑色的引线上；同理，当 I/O 口检测到的信号为低电平时，表明小车行驶在白色地面上。行驶原理：若红外对管2检测到黑线，小车直走；若只有红外管1检测到黑线，小车左拐；若只有红外管3检测到黑线，小车右拐；若三个管都没有检测到黑线，小车保持原来的状态行驶。2.4.避障模块红外避障的原理：系统中采用的传感器是红外接收二极管。测距模块可提供较近距离的非接触式距离感测功能，图为避障传感器外观，包括红外线发光二极管，红外线接受二极管与控制电路。其基本工作原理为发射红外线信号，当红外线投射到物体而反射回来时，模块输出一回响信号，以触发信号和回响信号间的时间差，来判定前方是否有物体。 三、软件设计思路一：循迹.避障程序：当黑线在红外对管下 ，会给单片机一个高电平。根据这个原理，可以不停地对端口扫描PIN，根据不同的PIN可以判断小车直走，向左转，向右转三个状态。当超声波检测到前方有物体，小车开始避障。转换开关打到循迹之后开始循迹。 四、系统测试1、测试数据 圈数时间(S)路程 (m) 速度(m/s)避障是否成功寻迹是否顺利第一圈 164.712 0.294成功顺利第二圈 174.7900.281成功顺利第三圈 174.802 0.282成功顺利分析：根据多次试车试验，我们的小车基本都能沿着既定路线行进，避障效果也较理想。由于车在过弯道的时候会打滑，导致每次所走路线有微小误差，为使小车行驶平稳，我们牺牲速度换取平稳度，保证小车每次都能准确沿赛道行驶。总的来说我们的小车基本完成了设计要求。五、总结 按照要求，小车已经很好地完成了所有题目要求的任务。本作品涉及到了一系列光机电一体化的技术。其中机械结构是小车能否稳定运行的基础，硬件电路决定了小车实现的功能，而软件部分则是控制的灵魂，算法的好坏直接决定了完成任务的质量。 整个设计过程中，我们遇到了很多困难，首先在小车底座的选择上，我们思考了很久，最后，我们结合小车要实现的功能选择了一款由两个固定车轮和一个万向轮并自带电机的小车。在寻迹上，对红外对管个数的选择以及摆放，我们都经过了周密考量。如果在寻迹方面多用几个传感器，小车的寻迹灵敏度更高，小车也行驶更平稳。在开发过程中，我们也充分体会到了这款单片机的性能优越性和便利性，其单芯片设计方案对提高产品集成，降低系统成本有很大的帮助。最终核算，整个小车成本不过几十元。 整个项目的研发无疑是一个充满辛苦的过程。但是在张丹老师的悉心指导下，在全组成员的共同努力下，在整个实验室同仁的无私帮助下，我们最终完成了任务，在此对薄老师以及各位同学一并表示感谢！ 实 习 收 获通过本次实训设计，不仅是对我们课本所学知识的考查，更是对我们的自学能力和收集资料能力及动手能力的考验，本次实训使我们对一个项目整体设计有了初步认识。再有对电路板的制作有了一定的了解。并学会了使用keil软件设计。本次实训使我们意识到实验的更重要性，在硬件制作和软件调试过程中，出现了很多问题，最终都是通过实验的方法来解决的。还有以前对程序只是一个模糊的概念。通过这次实训极大的锻炼了我们的思考和分析问题能力。并对单片机有利益更深的认识。总之，实训过程中，无论是对学习方法还是理论知识，我们都有了新的认识。受益匪浅。这将激励我们今后再接再励，不断完善自己的理论知识提高实践运作能力。成绩评定优良中及格不及格专心-专注-专业