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1、基于Arduino单片机的实物设计 题目： 基于Arduino的智能小车(乌龟)设计姓名： 学院： 专业： 班级： 学号： 指导教师： 设计时间： 目录一 、任务设计及要求3二、 Arduino42.1 Arduino简介42.2参数说明4三、 硬件设计43.1所需硬件清单43.2硬件设计说明53.3电机驱动模块53.3.1 L298N说明53.3.2 L298N连接图53.4循迹模块53.4.1寻线功能53.4.2寻线传感器与实验连接图53.5避碰模块73.5.1 超声波模块73.5.2 实验连接图73.6红外模块83.6.1红外模块说明83.6.2实物图8四、模块软件设计84.1循迹模块程
2、序84.2 红外模块程序104.3避碰模块程序11五、综合设计与调试115.1流程图115.2软件设计12六、总结146.1遇到问题及解决办法141、 硬件问题142、 软件问题156.2个人感悟15一 、任务设计及要求 利用Arduino设计智能小车(乌龟)其功能： 1、实现循迹（利用TCRT5000 红外对管）； 2、避碰功能（利用超声波）； 3、红外遥控功能； 4、综合以上功能实现自动循迹、避障、红外控制的智能小车； 二、 Arduino 2.1 Arduino简介ARDUINO 智能小乌龟是一款单片机学习应用开发系统,以 arduino 单片机系列 atmega-328为核心.完成寻线
3、,避障,红外遥控和蓝牙遥控的功能,.套件包含了大量的趣味程序，并可扩展外置的电路模块，从而增加小车的使用功能.旨在让使用者在学习 ARDUINO 单片机时能脱离枯燥的理论知识，在玩乐中获取单片机系统开发的能力。 2.2参数说明 1.电机参数：电压范围：1.5-12V,电机轴长10mm,转速 100rpm/min. 2.控制电机选用L298N驱动模块，与单片机真正隔离. 3.三组寻线模块,检测黑白线，精度更高,也可用与防跌落控制. 4.红外遥控通信模块，组成智能小车遥控系统. 5.超声波模块,小车避障系统. 5.蓝牙无线模块,可以和手机蓝牙配对遥控机器人. 6.可接入外部712V的电压。并能搭载
4、多款传感器模块，根据您的想象力实现各种功能.三、 硬件设计3.1所需硬件清单1. 金属减速电机 2 个；2.优质轮胎 2 个；3.电机固定件 2 个；4 、牛眼万向轮；5.机器人底盘 2 片；6.L298N 电机驱动板 1 个；7.ARDUINO UNO328 控制板 1 个；8.ARDUINO 传感器扩展板 1 个；9.云台 1 个；10.舵机 1 个；11.超声波模块 1 个；12.三组寻线模块；13.红外接收传感器；14.单片机遥控器；15.2000MA 18650 充电电池 2 节；16.18650 电池盒一个；17.18650 充电器一个。3.2硬件设计说明 结合实际、根据需要，将系
5、统分为四个模块，即电机驱动模块，循迹模块，避碰模块，红外模块，分开做，自后将其综合起来。3.3电机驱动模块 3.3.1 L298N说明 L298N是一个驱动模块，就是单片机的驱动电流太小无法驱动电动机，因此L298N其起到一个放大器作用。通过控制L298N I1 I2 I3 I4接口，控制电机的正转，反转，转弯和停止。 3.3.2 L298N连接图 如下图所示：3.4循迹模块 3.4.1寻线功能 使小车沿着黑线走，根据黑线的位置选着行走的状态。 3.4.2寻线传感器与实验连接图 TCRT5000红外对管的工作原理是利用红外线对颜色的反射率不一样，将 反射信号的强弱转化成电流信号。黑白寻迹模块在
6、检测到黑色高电平有效，检测到白色是为 低电平有效，检测高度为 03cm。使用方法1.传感器接口有3根排针，分别是GND ，VCC，OUT。VCC和GND为供电端，OUT是信 号输出端。 2.检测到物体，信号端输出低电平；未检测到物体，信号端输出高电平。 3.主要判断信号输出端是0或者1，就能判断物体是否存在。 性能参数： 1：检测距离，检测白纸时约为2厘米。视颜色的不同距离有所不同，白色最远。 2.供电电压：2.5V12V,不要超过12V。(注意：最好用低电压供电，供电电压太高传感器的寿命会变短。5V供电为佳。) 3.工作电流，5V时1820ma。经大量测试，传感器硬件设置为1820ma工作电
7、流时性能最 佳，主要表现在抗干扰能力上。4.检测到物体，信号端输出低电平；未检测到物体，信号端输出高电平。 5.传感器输出TTL电平，能直接与3.3V或者5V单片机IO口相连。 黑线或者白线检测原理 1.利用黑色对光线的反射率小这个特点，当平面的颜色不是黑色时，传感器发射出去的红 外光被大部分反射回来。于是传感器输出低电平0。 2.当平面有一黑线，传感器在黑线上方时，因黑色的反射能力很弱，反射回来的红外光很 少，达不到传感器动作的水平，所以传感器还输出1。 3.我们只要用单片机判断传感器的输出端是0或者是1，就能检测黑线。 4.检测白线的原理和检测黑线的原理一样，检测白线时，白线周边的颜色也要
8、比较接近黑 色，然后调节红外传感器上面的可调电阻，将灵敏度调低，一直调到刚好周边的颜色检测 不到为止，那样就能检测白线了。连接参考图如下：3.5避碰模块 3.5.1 超声波模块超声波智能避障实现方便、计算简单、易于做到实时控制,并且在测量精度方面能达到实用的要求,因此成为常用的避障方法。 3.5.2 实验连接图3.6红外模块 3.6.1红外模块说明实验前须知：1.先把 IRremote 函式库资料夹放进 Arduino libraries 目录底下2.开启 IrReceive.pde 测得自 己的红外线遥控的码（在 Serial Monitor 可显示 IRcode） ， 再将IRcode 记
9、录下来， 然后到程式里面修改成自 己的红外线码即可。3.6.2实物图四、模块软件设计4.1循迹模块程序第 1 页 int MotorRight1=8;/IN1int MotorRight2=9;/IN2int MotorLeft1=7;/IN4int MotorLeft2=6;/IN3int speedpin=11;/定义 EA(PWM 调速)int speedpin1=10;/定义 EB(PWM 调速)接口const int SensorLeft = 5; /左感測器輸入腳const int SensorMiddle= 4 ; /中感測器輸入腳const int SensorRight =
10、3; /右感測器輸入腳int SL; /左感測器狀態int SM; /中感測器狀態int SR; /右感測器狀態void advance(int a) / 前进 digitalWrite(MotorRight1,LOW); digitalWrite(MotorRight2,HIGH); digitalWrite(MotorLeft1,LOW); digitalWrite(MotorLeft2,HIGH); delay(a*50); void left(int i) / 左转 digitalWrite(MotorRight1,LOW); digitalWrite(MotorRight2,HIGH
11、); digitalWrite(MotorLeft1,LOW); digitalWrite(MotorLeft2,LOW); delay(i*30); void right(int c) / 右转 digitalWrite(MotorRight1,LOW); digitalWrite(MotorRight2,LOW); digitalWrite(MotorLeft1,LOW); digitalWrite(MotorLeft2,HIGH);delay(c*30); void stopp(int d) /停止 digitalWrite(MotorRight1,LOW); digitalWrite(
12、MotorRight2,LOW); digitalWrite(MotorLeft1,LOW); digitalWrite(MotorLeft2,LOW); delay(d * 10); void back(int g) /后退 digitalWrite(MotorRight1,HIGH); digitalWrite(MotorRight2,LOW); digitalWrite(MotorLeft1,HIGH); digitalWrite(MotorLeft2,LOW); delay(g * 100); void re(int x) /右大转 digitalWrite(MotorRight1,L
13、OW); digitalWrite(MotorRight2,HIGH); digitalWrite(MotorLeft1,HIGH); digitalWrite(MotorLeft2,LOW); delay(x * 25); void le(int h) /左打转 digitalWrite(MotorRight1,HIGH); digitalWrite(MotorRight2,LOW); digitalWrite(MotorLeft1,LOW); digitalWrite(MotorLeft2,HIGH); delay(h * 25); void setup()Serial.begin(960
14、0); pinMode(MotorRight1, OUTPUT); / 腳位 8 (PWM) pinMode(MotorRight2, OUTPUT); / 腳位 9 (PWM) pinMode(MotorLeft1, OUTPUT); / 腳位 7(PWM) pinMode(MotorLeft2, OUTPUT); / 腳位 6 (PWM) pinMode(speedpin,OUTPUT); pinMode(speedpin1,OUTPUT); pinMode(SensorLeft, INPUT); /左感測器 pinMode(SensorMiddle, INPUT);/中感測器 pinMode(SensorRight, INPUT); /右感測器void loop() SL = digitalRead(SensorLeft); SM = digitalRead(SensorMiddle); SR = digitalRead(SensorRight); S
