一款自动循迹小车的设计方案

自动循迹小车是比较热门地电子竞赛，有许多设计方案。

在网上找到一个设计实验报告，对自动循迹小车的设计方案介绍的比较详细，转载如下：

项目分工：

1、领料、焊接、板子的成型。（戴强）

2、板子的装接、调试。（刘岳艳）

3、程序的编写与仿真（胡浩）

4、资料的收集与整理、实验报告总结。（刘韩林）

一、课题具体安排与实施

实训时间：第十六周到第十九周；

第十六周收集材料，板子成型；

第十七周写程序；

第十八周调试、写实验报告；

第十九周答辩。

二、课题目标：

1、掌握基于C51单片机、FPGA模数混合硬件系统设计和程序设计；

2、学会智能电子产品的功能设计与任务分析，能进行小型电子产品方案的设计；

3、通过智能循迹小车软件系统设计，整机调试，设计、软件性能并仿真调试；

4、培养团队合作能力、沟通能力、创新能力以及组织能力。

三、课题要求：

1.基本要求

（1）输入电源：12V；

（2）具有前进、左转、右转、自动停车的功能；

（3）能根据提供的8字循迹路线进行寻迹。

2.发挥部分

（1）按键启动；

（2）转向提示；

（3）鸣号提示；

摘要：本循迹小车是AT89C51单片机为控制核心，加以直流电机，电源电路以及其他电路构成。系统AT89C51通过I/O控制小车前进及转向。寻迹由光敏电阻组成光敏探测器完成。

四、小车循迹原理：

本智能循迹小车以AT89C51单片机为核心控制系统，用光敏电阻组成光敏探测器。光敏电阻的阻值可以跟随周围环境光线的变化而变化。当光线照射到白线上面时，光线反射强烈，光线照射到黑线上面时，光线反射较弱。因此光敏在白线和黑线上面上方时，阻值会发生明显的变化。将阻值的变化值经过比较器就可以输出高低电平。经单片机处理后，输出控制信号给电机驱动电路，来控制电机的驱动。所以整个过程不需要人来控制，当不同的光敏电阻检测到黑线时，电机会有不同的转动方向。从而实现了简单的智能控制。

五、硬件设计

1、总体设计

电路原理方框图

2、单片机控制系统模块设计

我们采用AT89C52片机最小系统电路为整个系统的控制系统，它负责控制小车的运动状态。

（1）启动小车

小车在接收到FPGA送过来的启动指令后，读取寻迹信号，根据寻迹信号确定小车的运行状态，将小车的运行状态送至FPGA，同时根据相应算法，驱动小车的左右电机前进。

（2）正常前进

当寻迹板中间两个传感器检测到黑线（任意一个检测到黑线或两个同时检测到黑线），小车都正常前进。

（3）左拐弯

当最左端的传感器检测到黑线，右端3个传感器检测到白色时，小车应左拐弯。

（4）右拐弯

当最右端的传感器检测到黑线，左端3个传感器检测到白色时，小车应右拐弯。

（5）后退

当4个传感器都检测到白色，小车后退。

（6）停车

当4个传感器同时连续多次检测到黑线（如连续3次），小车停车。小车停车后，发出一个停车标志信号送给FPGA。

3、寻迹模块的设计

寻迹板送过来的4路检测信号送到FPGA板，FPGA将此4路信号送出至4个LED灯显示状态（检测至黑线亮，否则灭）；同时将此4路信号送到单片机。

4、显示模块的设计

我们采用的是数码管显示。

（1）小车启动

小车启动时，显示“1”。

（2）小车左拐

小车左拐时，显示“2”。

（3）小车右拐

小车右拐时，显示“3”。

（4）小车前进

小车前进时，显示“4”。

（5）小车后退

小车后退时，显示“5”。

（6）停车

小车停车时，显示“6”。

5、提示音模块的设计

(1) 小车启动

小车启动前发出3声“嘟、嘟、嘟”的声音，提示音结束后，FPGA发出一个启动信号给单片机，从而启动小车。

(2) 停车

小车停车时，FPGA播放一首音乐，音乐播放结束即表示小车完成了任务。

6、FPGA模块的设计

（1）寻迹信号处理

寻迹板过来的信号一方面送到LED灯显示寻迹状态，另一方面要将此信号送到单片机去处理。

（2）小车状态显示

将小车的运行状态用数码管显示出来。

（3）提示音

小车启动前，发出3声提示音。小车停车后播放一首音乐。

（4）小车启动

小车在发出3声提示音后，FPGA发出一个开始指令给单片机，从而启动小车前进。

（5）小车停车

小车停车后，FPGA接收到单片机的停车指令，开始播放音乐，直到一首音乐播放完毕。

7、电机驱动模块设计

我们选用电机驱动芯片L298N。L298N为单块集成电路，高电压，高电流，四通道驱动，可直接是对电机进行控制，无需隔离电路，通过单片机的I/O输入改变控制端的电平，即可以对电机进行正反转，停止的操作，非常方便，亦能满足直流减速电机的大电流要求。调试时在依照上表，用程序输入对应的码值，能够实现对应的动作。下表是其使能、输入引脚和输出引脚的逻辑关系。

EN A(B)	IN1 (IN3)	IN2 (IN4)	电机运行情况
H	H	L	正转
H	L	H	反转
H	同IN2 (IN4)	同IN1 (IN3)	快速停止
L	X	X	停止

六、软件设计

智能小车的控制使用ATMEL公司的AT89C51单片机。程序设计上，通过对检测信号的采集、分析数据，判断出小车的运行状态，进而控制小车沿黑线行驶。

主程序流程图

开始

开机指示

按键选择

是否在直道？

检测右转？

检测左转？

是否检测到全为白线？

停止按钮

启动按钮

直行

左电机转

小车右转

停止

左电机转

小车右转

七、程序设计：

1、单片机C语言程序设计：

#include<reg51.h>

#define uchar unsigned char

#define uint unsigned int

unsigned char w0=0;

unsigned char w1=0;

unsigned char t=0;

sbit RT1=P1^0;

sbit RT2=P1^1;

sbit LT1=P1^2;

sbit LT2=P1^3;

sbit IN1=P0^0;

sbit IN2=P0^1;

sbit IN3=P0^2;

sbit IN4=P0^3;

sbit ENA=P0^4;

sbit ENB=P0^5;

void delay(int z)

{

while(z--);

}

void init()

{

TMOD=0x01;

TH0=(65536-100)/256;

TL0=(65536-100)%256;

EA=1;

ET0=1;

TR0=1;

}

void time0()interrupt 1

{

if(t<w0)

ENA=1;

else

ENA=0;

if(t<w1)

ENB=1;

else

ENB=0;

t++;

if(t>=100)

{t=0;}

}

void qianjin()

{

w0=30;

w1=30;

}

void turn_left1()

{w0=0;

w1=50;

}

void turn_left2()

{w0=0;

w1=60;

}

void turn_right1()

{w0=50;

w1=0;

}

void turn_right2()

{w0=60;

w1=0;

}

void xunji()

{

uchar flag;

if((RT1==1)&&(RT2==1)&&(LT1==1)&&(LT2==1))

{flag=0;}//直行

else if((RT1==0)&&(RT2==1)&&(LT1==1)&&(LT2==1))

{flag=1;}//右转1

else if((RT1==0)&&(RT2==0)&&(LT1==1)&&(LT2==1))

{flag=2;}//2

else if((RT1=＝1)&&(RT2==1)&&(LT1==0)&&(LT2==1))

{flag=3;}//左转1

else if((RT1==1)&&(RT2==1)&&(LT1==0)&&(LT2==0))

{flag=4;}//2

switch(flag)

{ case0:qianjin();

break;

case1:turn_righ1t();

break;

case2:turn_right2();

break;

case3:turn_left1();

break;

case4:turn_left2();

break;

}

void main()

{init();

w0=30;

w1=30;

while(1)

{

IN1=1;

IN2=0;

IN3=1;

IN4=0;

ENA=1;

ENB=1;

while(1)

{xunji();

}

2、循迹程序设计：

#include<reg52.h>

#define uchar unsigned char

#define uint unsigned int

uint tt=0,flag=0,flag1=0,flag2=0,num=0;

sbit in1=P2^0;

sbit in2=P2^1;

sbit in3=P2^2;

sbit in4=P2^3;

sbit a=P0^0;

sbit b=P0^1;

sbit c=P0^2;

sbit d=P0^3;

sbit ENA=P2^4;

sbit ENB=P2^5;

sbit control=P1^0;

sbit FPGA1=P1^1;

sbit FPGA2=P1^2;

sbit FPGA3=P1^3;

sbit FPGA4=P1^4;

sbit buzzer=P1^5;

void init_time();

void delay(unsigned int z);

void Turn_left()

{

in1=0;

in2=0;

in3=1;

in4=0;

}

void Turn_right()

{

in1=1;

in2=0;

in3=0;

in4=0;

}

void Go()

{

in1=1;

in2=0;

in3=1;

in4=0;

}

void Back()

{

in1=0;

in2=1;

in3=0;

in4=1;

}

void Stop()

{

in1=1;

in2=1;

in3=1;

in4=1;

}

void Go_left_right()

{

in1=1;

in2=0;

in3=0;

in4=1;

}

/*void Go_right()

{

in1=0;

in2=1;

in3=0;

in4=0;

}*/

void FPGA_display()

{

FPGA1=a;

FPGA2=b;

FPGA3=c;

FPGA4=d;

}

void FPGA_display1()

{

FPGA1=a&0;

FPGA2=b|1;

FPGA3=c|1;

FPGA4=d&0;

}

void main()

{

uint i=10;

init_time();

delay(2);

control=0;

buzzer=1;

//P0=0xff;

//P1=0xff;

//delay(2000);

//Go();

//delay(100);

while(!control)

{

delay(2);

FPGA_display1();

//delay(200);

}

if(control==1)

{

delay(300);

Go();

delay(100);

Go();

delay(100);

while(2)

{

if((a==0&&b==0&&c==1&&d==1)||(a==0&&b==0&&c==0&&d==1)||(a==0&&b==0&&c==1&&d==0))

Turn_right();FPGA_display();

delay(30);

if((a==1&&b==1&&c==0&&d==0)||(a==1&&b==0&&c==0&&d==0)||(a==0&&b==1&&c==0&&d==0))

Turn_left();FPGA_display();

delay(30);

if(a==0&&b==1&&c==1&&d==0)

Go();FPGA_display();

delay(9);

if(a==0&&b==0&&c==0&&d==0)

{

Back();FPGA_display();

delay(10);

Back();

delay(10);

Back();

flag1++;

flag2++;

if(flag2==13)

flag2=0;

if(flag1==8)

flag1=0;

}

if(flag1==7)

{

flag1=0;

Go();

delay(60);

Go();

delay(60);

Go();

delay(60);

Go();

delay(60);

}

delay(5);

if(a==1&&b==1&&c==1&&d==1)

{

flag++;

if(flag==12)

flag=4;

}

if(flag==1||flag==2||flag==3)

{

Stop();

//Turn_right();

delay(100);

Stop();

delay(100);

Back();

delay(100);

Back();

delay(100);

Back();

delay(300);

Back();

delay(300);

Turn_right();

delay(500);

Turn_right();

delay(500);

Turn_right();

delay(500);

//Back();

//delay(200);

//Turn_left();

Turn_right();

delay(500);

//Turn_left();

Turn_right();

delay(400);

//Turn_left();

Turn_right();

delay(300);

//Turn_left();

Turn_right();

delay(200);

flag=4;

Go();

delay(10);

}

//if(flag>=2)

//{

// Go();

// delay(50);

//}

//Go();

//Back();

}

void delay(unsigned int z)

{

unsigned int i,j;

for(i=z;i>0;i--)

for(j=110;j>0;j--);

}

void init_time()

{

TMOD=0x01;

TH0=(65536-25000)/256;

TL0=(65536-25000)%256;

EA=1;

TR0=1;

ET0=1;

}

void time_0(void) interrupt 1

{

TH0=(65536-20000)/256;

TL0=(65536-20000)%256;

tt++;

num++;

if(num==500)

{

num=0;

buzzer=0;

}

//delay(1);

if(tt>=9)

tt=0;

if(tt<=4)

{

ENA=1;

ENB=1;

}

else

{

ENA=0;

ENB=0;

}

八、材料清单：

器件名称	器件型号	器件数量	器件封装
电阻	470Ω、0.25w	17	AXIAL0.3
	2KΩ、0.25W	1	AXIAL0.3
	4.7KΩ、0.25W	1	AXIAL0.3
	5.1KΩ、0.25W	1	AXIAL0.3
	10KΩ、0.25W	8	AXIAL0.3
电位器	10K	6	GUANMINDIANZU
可变电阻	RP8	1	SIP9
瓷片电容	15PF	2	RAD0.1
电解电容	10UF、16V	1	DIANJIEDIANRONG
电容器	47UF、16V	2
二极管	1N4007	1
发光二极管	LED白光	4	LED
发光二极管	LED红光	1	LED
发光二极管	贴片LED白光	6
三极管	8550	1	TO-39
按键	轻触开关	3
电源开关	PS580L	1
石英晶振	12MHZ	1	XTAL1
芯片	AT89C52	1	AT89C52
	LM339	2	DIP14
	L293	1	DIP16
	LM7805	1	LM7805
蜂鸣器		1
插座	CON2	1	SIP2
插座	CON4	1	SIP4
插座	CON8	1	SIP8
插座	CON10	1

原文见：http://www.worlduc.com/blog.aspx?bid=768439

posted @ 2011-11-14 17:41 proteus学习阅读(8432) 评论(0) 收藏举报

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一款自动循迹小车的设计方案

一、课题具体安排与实施

二、课题目标：

三、课题要求：

四、小车循迹原理：

五、硬件设计

六、软件设计

七、程序设计：

八、材料清单：

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