智能循迹小车实验报告.pdfVIP

摘要之吉白夕凡创作

本设计主要有单片机模块、传感器模块、电机驱动模块以及

电源模块组成，小车具有自主寻迹的功能。本次设计采取STC公

司的89C52单片机作为控制芯片，传感器模块采取红外光电对管

和比较器实现，能够轻松识别黑白两色路面，同时具有抗环境干

扰能力，电机模块由L298N芯片和两个直流电机构成，组成了智

能车的动力系统，电源采取7.2V的直流电池，经过系统组装，从

而实现了小车的自动循迹的功能。

关键词智能小车STC89C52单片机L298N红外光对管

1绪论

随着科学技术的发展，机器人的设计越来越精细，功能越来

越复杂，智能小车作为其的一个分支，也在不竭发展。在近几年

的电子设计大赛中，关于小车的智能化功能的实现也多种多样，

因此本次我们也打算设计一智能小车，使其能自动识别预制道

路，依照设计的道路自行寻迹。

2设计任务与要求

采取MCS-51单片机为控制芯片（也可采取其他的芯片），

红外对管为识别器件、步进电机为行进部件，设计出一个能够识

别以白底为道路色，宽度10mm左右的黑色胶带制作的不规则的

封闭曲线为引导轨迹并能沿该轨迹行进的智能寻迹机器小车。

3方案设计与方案选择

3.1硬件部分

可分为四个模块：单片机模块、传感器模块、电机驱动模块

以及电源模块。

3.1.1单片机模块

为小车运行的核心部件，起控制小车的所有运行状态的作

用。由于以前自己开发板使用的是ATMEL公司的STC89C52，所

以让然选择这个芯片作为控制核心部件。STC89C52是一种低损

耗、高性能、CMOS八位微处理器，片内有4k字节的在线可重复

编程、快速擦除快速写入程序的存储器，能重复写入/擦除1000

次，数据保管时间为十年。其程序和数据存储是分开的。

3.1.2传感器模块

方案一：使用光敏电阻组成光敏探测器收集路面信息。阻值

经过比较器输出高低电平进行分析，但是光照影响很大，不克不

及稳定工作。

方案二：使用光电传感器来收集路面信息。使用红外光电对

管，其结构简明，实现方便，成本低廉，没有复杂的图像处理工

作，因此反应灵敏，响应时间少。但也存在缺乏，它能获取的信

息是不完全的，容易受很多扰动（如布景光源，高度等）的影

响，抗干扰能力较差。

方案三：使用CCD传感器来收集路面信息。使用CCD可以获

取大量的图像信息，掌握全面的路径信息，抗干扰能力强，为以

后功能的扩展提供方便。但使用CCD需要大量的图像处理工作，

进行大量数据的存储和计算，因此电路复杂，实现起来工作量

大。

方案四：使用光电对管收集路面信息。RPR220结构紧凑，

体积小，调整电路简单工作性能稳定。

可见方案四最适宜，但仅从此项目考虑，方案二成本低，也

能完成设计，故选用方案二。

3.1.3电机控制模块

方案一：采取步进电机，其转过的角度可以精确定位，可实

现小车行进过程的精确定位。但步进电机的输出力矩低，随转速

的升高而降低，且转速越快下降得越快。

方案二：采取直流电机，其转动力矩大，体积小，重量轻，

装配简单，操纵方便。速度的调节可以改变电压也可以调节

PWM。

基于以上，我们选择了方案二，使用直流电机作为驱动电

机。

采取专用芯片L298N作为电机驱动芯片，其操纵方便，稳定

性好，性能优良。一片L298N就可以分别控制两个直流电机。

3.1.4电源模块

给整个系统稳定供电以坚持其正常工作，包含7.2V的电源

以及转5V部分，其中7.2V的是给电机和其驱动供电，5V的用

来驱动单片机及其他芯片。

以上单元连接如下图所示：

3.2软件部分

此系统采取89C52单片机，再根据硬件连接，通过相应的软

件来完成对信号的收集和数据的分析，再控制小车的运行状态，

以下为主程序流程图：

通过传感器获得路面信息然后反馈给单片机，再通过单片机

来实现相应的功能。

控制两个直流电机，实现前进、后退、前左转、前右转、停

车等功能。

4各部分电路的作用及电路