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1、基于單片機的智能尋跡小車的設(shè)計,讓我們先看看一段錄像吧,小車沿線自動行駛,我們從五個方面開始介紹,1.智能尋跡小車的研究意義 2.系統(tǒng)模塊組成結(jié)構(gòu) 3.系統(tǒng)硬件設(shè)計 4.系統(tǒng)軟件設(shè)計 5 實驗測試,1.智能尋跡小車的研究意義,,,,,大家在新聞中都看到過登月小車 或者聽說過無人駕駛車吧,在那些人類很難適應(yīng)、或無法進(jìn)入的工作環(huán)境中，我們可以看到它們的身影。,智能車以及在智能車輛基礎(chǔ)上開發(fā)出來的產(chǎn)品已成為航天、醫(yī)療、工業(yè)控制、物流等各個領(lǐng)域的關(guān)鍵設(shè)備,世界上許多國家都在積極進(jìn)行智能車的研究和開發(fā)設(shè)計。,整個系統(tǒng)包括單片機控制模塊、驅(qū)動模塊、液晶顯示模塊、鍵盤、紅外采集模塊和小車車體組成。,2 系統(tǒng)

2、結(jié)構(gòu)示意圖,將單片機控制模塊、驅(qū)動模塊、鍵盤、液晶顯示模塊固定在小車上部，紅外發(fā)射接收對管安裝在小車前部的底部，離地面約1厘米。,采用左右兩輪分別驅(qū)動，萬向輪轉(zhuǎn)向的方案。 即左右輪分別用兩個轉(zhuǎn)速和力矩基本完全相同的直流電機進(jìn)行驅(qū)動，車體前部裝一個萬向輪。,大家想一下，小車的控制方式吧,小車怎么轉(zhuǎn)彎呢？怎么直行？,當(dāng)兩個直流電機轉(zhuǎn)向相反同時轉(zhuǎn)速相同時就可以實現(xiàn)電動車的原地旋轉(zhuǎn)，由此可以輕松的實現(xiàn)小車坐標(biāo)不變的90度和180度的轉(zhuǎn)彎。,小車安裝的時候需要注意哪些問題呢？,在安裝時我們保證兩個驅(qū)動電機同軸。當(dāng)小車前進(jìn)時，左右兩驅(qū)動輪與后萬向輪形成了三點結(jié)構(gòu)。 這種結(jié)構(gòu)使得小車在前進(jìn)時比較平穩(wěn)。為

3、了防止小車重心的偏移，后萬向輪起支撐作用。,2.1 系統(tǒng)實物圖,圖1 系統(tǒng)安裝圖照片,圖2 數(shù)據(jù)采集部分安裝圖,白色地板上約5cm寬的黑色軌跡跑道 兩平行跑道間距為80cm，半圓半徑為40cm,圖3 系統(tǒng)測試場地,當(dāng)然，我們還可以選擇 其它的車體和賽道,2.1 系統(tǒng)實物圖2,圖1 系統(tǒng)安裝圖照片,光電傳感器電路模塊,跑車跑道,2.3 系統(tǒng)工作原理,黑色和白色路面對光的反射程度不同， 白色反射程度強，而黑色反射程度弱。,,,仔細(xì)想想循跡小車的工作原理吧,恍然大悟了嗎？,利用紅外采集模塊中的紅外發(fā)射接收對管檢測路面上的軌跡 將軌跡信息送到單片機 單片機采用模糊推理求出轉(zhuǎn)向的角度和行走速度，然后去控

4、制行走部分 最終完成智能小車可以按照路面上的軌跡運行。,3 、系統(tǒng)硬件設(shè)計,,1.單片機系統(tǒng)電路 2.尋跡電路 3.小車驅(qū)動 4.鍵盤電路 5.液晶顯示,3.1 單片機系統(tǒng)電路,單片機系統(tǒng)電路,電源電路,L298電機控制驅(qū)動：,小車光電采樣電路,3.2 尋跡電路原理,,a.采樣電路原理框圖,提示,紅外發(fā)射管,,紅外接收管,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,8,,9,,3,,12,,14,,,,,,,,,U1C,LM339,,,,,,,,,,,,,10K,R21,,,,,,,560,R13,,,,,,,10K,R14,,,,,,,1K,R15,,,,,,,4.7K,R1

5、7,,,,,,VCC,,,,,,,,,VCC,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,R18,200,,,輸出端,,紅外發(fā)射管,紅外接收管,,,無遮擋物/白色,,接收管導(dǎo)通,,A,A點為高電平,,輸出端為低電平,有遮擋物/黑色,,接收管截止,,A點為低電平,,輸出端為高電平,問題1、為什么要加比較器？ 問題2、為什么里用滑動變阻器？,現(xiàn)在，大家開動腦筋，想想它的設(shè)計方法吧,？,3.3 小車驅(qū)動,針對不同的電機采取不同的驅(qū)動方法 我們這里講兩種 1.減速電機 2.伺服電機,,1.減速電機控制方法,采用PWM（Pulse Width Modulation脈沖寬度調(diào)制）驅(qū)動方法 占空比越大，電機

6、的速度越快 電機驅(qū)動芯片可以采用L298N，18200 MC33886等,1.當(dāng)高電平等于1.5ms時，兩小車車輪處于停止； 2.當(dāng)高電平大于1.5ms時，車輪會逆時針旋轉(zhuǎn) 3.當(dāng)高電平小于1.5ms時，車輪會順時針旋轉(zhuǎn),,2.舵機/伺服電機控制方法,利用伺服電機控制，小車需要零校準(zhǔn) 步驟： （1）由單片機定時器程序在P1.4、P1.5引腳產(chǎn)生1.5ms高電平20ms低電平的脈沖信號 （2）用螺絲刀調(diào)節(jié)伺服電機內(nèi)馬達(dá)上的電位器，使伺服電機保持靜止，即完成相應(yīng)調(diào)零過程。,,4 軟件設(shè)計,4.1 軟件流程圖,,,,4.2 尋跡流程圖,,圖10 采集電路圖,問題：如何實現(xiàn)更精準(zhǔn)的控制,提示：位置不

7、同，轉(zhuǎn)彎速度應(yīng)該不同,表1 小車控制表格,小車控制采用模糊控制算法,,問題：若賽道寬度不定，如何實現(xiàn)控制,5 實驗測試,將小車系統(tǒng)放在預(yù)定白色地板上，白色地板上有5cm寬黑色軌跡，兩平行跑道間距為80cm，半圓半徑為40cm，根據(jù)小車下方的5個光電發(fā)射接收對管關(guān)于黑線和白色地板反應(yīng)不同，觀察小車是否可以自己完成尋跡。,如果沒有賽道的話，如何進(jìn)行測試？,1）若小車偏左的時候，車輪將向右偏轉(zhuǎn)；若小車偏右，車輪將向左偏轉(zhuǎn)；若沒有偏移，小車將繼續(xù)向前；若小車完全偏離黑色軌跡，小車后退以尋找黑色軌跡。 2）液晶顯示器將顯示車輪所在位置的數(shù)據(jù)。 觀察小車運動，證明小車可以在軌道上完成行駛，不會偏離軌道。以上現(xiàn)象，證明調(diào)試成功。,