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1、华东交通大学智能车双基竞赛（技术报告）技术报告 比赛组别：光电组 队名： 星火燎原 负 责 人：蔡宗楷 其他成员：杨鑫 袁颖 指导老师：杨云 二一六年 十一月摘 要本比赛完成采用红外反射式传感器的自寻迹小车的设计与实现。采用与白色地面色差很大的黑色路线引导小车按照既定路线前进，在意外偏离引导线的情况下自动回位，。本设计采用单片机STC12c5a60s2作为小车检测、控制显示核心，以单面铜板做的车架为车体，两直流机为主驱动，各模块电路构成整体电路。自动寻迹的功能采用红外对管ST188实现，信号经LM339电压比较器比较之后送给控制器，控制器通过控制驱动芯片L298N驱动电动小车的电机，实现小车的
2、动作；通过控制舵机转角控制小车方向。关键词：红外反射试；自寻迹；自动回位；单片机；模块；控制器；舵机AbstractThe design and implementation of the self -tracking car with infrared reflective sensor is completed in this competition. A large black line with white ground color difference to guide the car in accordance with the established route forward,
3、 in the case of accidental departure from the guide line automatically back,.This design uses the monolithic integrated circuit STC12c5a60s2 as the vehicle detection, the control display core, the single side copper plate makes the vehicle body, the two direct current machine is the main drive, each
4、 module circuit constitutes the whole circuit. The automatic tracing function uses the infrared tube ST188, signal by the LM339 voltage comparator is sent after the controller, the controller through the drive motor control chip L298N drive electric car, the car moves; by controlling the steering an
5、gle control car direction.Keywords: Infrared reflection test; self-tracing; automatic return; single chip microcomputer; module; controller; steering目 录摘 要IIABSTRACTIII第1章 绪 论11.1 本小车制作的背景和意义11.2 本次小车制作的主要方法和研究进展11.3 本技术报告的主要内容11.4 本技术报告的结构安排1第2章 硬件设计22.1硬件设计整体思路22.2各硬件模块分析（附原理图及分析）2第3章 软件系统设计33.1软件
6、设计整体程序框图33.2各模块程序实现说明（附程序及分析）3第4 章系统整体调试3结 论4参考文献5附 录 1 标题6字体要求说明（各章题序及标题小2号黑体）72.1 各节点一级题序及标题小3号黑体72.1.1 各节的二级题序及标题4号黑体72.2 页眉、页脚说明72.3 段落、字体说明72.4 公式、插图和插表说明7 第1章 绪 论1.1 本小车制作的背景和意义目前，国内外的许多大学及研究机构都在积极投入人力，财力研究开发针对特殊条件下的安全监测系统。其中包括研究使用远程无人的方法来进行实现，如机器人、远程监控等。无线传输的发展使得测量变得相对简单而且使得处理数据的速度变得很快甚至可以达到实
7、时处理。该智能小车可以作为机器人的典型代表。它可以分为三大组成部分：传感器检测部分、驱动部分、CPU。机器人要实现自动避障功能，还可以扩展循迹等功能，感知导引线和障碍物。可以实现小车自动识别路线，选择正确的进行线路，并检测障碍物自动躲避。通过构建智能小车系统，培养设计并实现自动控制系统的能力。在实践过程中熟悉以单片机为核心控制芯片，设计小车的检测、驱动和显示灯外围电路，采用智能控制算法实现小车的智能循迹。灵活应用机电等相关学科的理论知识，联系实际电路设计的具体实验方法，达到理论与实践的统一。在此过程中，加深对控制理论的理解和认识。1.2 本次小车制作的主要方法和研究进展现代智能小车发展很快，从
8、智能玩具到其它各行业都有实质成果。其基本可实现循迹、避障、检测贴片、寻光入库、避崖等基本功能，这几节的电子设计大赛智能小车又在向声控系统发展。比较出名的飞思卡尔智能小车更是走在前列。此次的设计主要实现循迹这个功能。1.3 本技术报告的主要内容红外智能自动寻迹小车系统由小车主体部分、比较器模块、寻迹传感器模块、电机驱动块、电源模块、最小系统模块和指示灯模块构成。采用单片机来作为整机的控制单元。黑线检测采用红外对管对光源信号进行采集，经电压比较器使输出转化为数字信号送到单片机系统处理。此系统比较灵活，采用软件方法来解决复杂的硬件电路部分，使系统硬件简洁化，各类功能易于实现，能很好地满足比赛的要求。
9、该方案简洁、灵活、可扩展性好，能达到比赛的设计要求，因此采用该方案来实现。1.4 本技术报告的结构安排第2章 硬件设计2.1硬件设计整体思路车体的整体布局是很重要的一方面，好的布局不仅能够增强小车的美观性， 也能够提高小车的整体性能。首先是电路板的放置，很多自己搭建的电路板要合理的安装在小车上， 还要考虑到比赛过程中可能的冲撞给电路板带来的损害，在电路板的安装中尤其注意循迹模块的安装，由于循迹模块安装在小车的前部，伸出车体的长短都有讲究在设计时要有所考虑。其次是电池 的放置，由于电池较重，电池的放置直接影响到小车的重心，在追求速度的比赛中对电池安装的位 置也要有所考虑。还有就是舵机的安装，既要
10、保证小车转向灵活 ，又要使小车有足够大的转向角。2.2各硬件模块分析（附原理图及分析）2.2.1 电源模块电源就好比车的心脏。电源是整个系统稳定工作的前提，因此必须有一个合理的电源设计，对于小车来说电源设计应注意两点： 1. 与一般的稳压电源不同，小车的电池电压一般在 12v左右，还要考虑在电池损耗的情况下电压的降低，因此常用的 78 系列稳压芯片不再能够满足要求，因此必须采用低压差的稳压芯片。2. 单片机必须与大电流器件分开供电，避免大电流器件对单片机造成干扰，影响单片机的稳定运行。对于本设计应该主要注意稳压压差和最大输出电流两个指标能否满足设计要求。电源模块电路图： 电源模块实物图：2.2
11、.1最小系统模块单片机是小车的控制大脑，单片机最小系统的合理设计是小车平稳运行的前提，所谓最小系统， 就是能够保证单片机运行的最精简的硬件设计，由于设计时间有限，不可能设计一块统一规划，功能刚好符合要求的电路板，因此需要设计若干系统板组合使用。在本次竞赛中各位选手可以根据需 要选择不同的单片机，使用红外对管作为传感器则，使用的芯片是STC12c5A60S2的型号的单片机。最小系统模块电路图：最小系统模块电路图：2.2.2红外检测模块检测模块为小车的眼睛。红外一体式发射接收器由于感应的是红外光，常见光对它的干扰较小，是在小车、机器人等制 作中广泛采用的一种方式。红外一体式发射接收器检测黑线的原理
12、为，由于黑色吸光，当红外发射 管发出的光照射在上面后反射的部分就较小，接收管接收到的红外线也就较少，表现为电阻比较大， 通过外接的电路就可以读出检测的状态，同理当照射在白色表面时发射的红外线就比较多，表现为接收管的电阻比较小。红外检测模块电路图： 红外检测模块实物图：2.2.3比较器模块比较器模块电路图：比较器模块实物图：2.2.4驱动模块由于单片机的驱动能力不足，无法驱动像电机这样的大功率外部器件，因此 必须外加驱动电路。电机常用的驱动芯片很多，在本设计中我们选用硬件设计简单，驱动效率较高的L298N 作为电机驱动芯片驱动模块电路图： 驱动模块实物图：2.2.5指示电路模块 指示灯电路图：
13、指示灯实物图：小车实物图：第3章 软件系统设计3.1软件设计整体程序框图3.2各模块程序实现说明（附程序及分析）#includestc12c5a60s2.h#define uint unsigned int#define uchar unsigned char#define v0 0X00;/100% / 速度定义#define v1 0XD;/95%#define v2 0X19;/90%#define v3 0X26;/85%#define v4 0X33;/80%#define v5 0X41;/75%#define v6 0X4C;/70%#define v7 89;/65%#defi
14、ne v8 0X66;/60%#define v9 115; #define v10 128;#define v11140;#define v12154;#define v13160;#define v14170;#definetlz20 217; /1830 11#definetlz19 207; /1840 11#definetlz18 197; /1850 11#definetlz17 187;#definetlz16 177;/1870#definetlz15 167;#definetlz14 157; /1880#definetlz13 147;#definetlz12 137; /1900 11#definetlz11 127; /10#definetlz10 117; /10#definetlz9 107;#definetlz8 97; #definetlz7 87; /#definetlz6 77; /10#definetlz5 67; /10#definetlz4 57;#definetlz3 47; /10#definetlz2 37;#definetlz1 27;/
