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1、杰威电子杯电气学院第二届电子设计大赛设计报告参赛题目智能循迹小车学院班级：学生姓名：学生专业：日 期： 2013.3.29杰威电子杯第二届院电子设计大赛组委会印制目录目录0摘 要：21任务和要求31.1任务和要求32. 系统设计方案32.1循迹原理32.2控制系统总体设计33. 系统方案43.1循迹模块43.1.1四路红外线多用探测系统53.1.2比较器LM339简介53.1.3具体电路63.1.4传感器安装63.2控制器模块73.3电源模块73.4电机及驱动模块83.4.1 电机93.4.2驱动93.5自动循迹小车总体设计103.5. 1总体电路图103.5.2系统总体说明124. 软件设计
2、124.1 PWM 控制124.2总体软件流程图134.3小车循迹流程图134.4中断程序流程图144.5单片机测序155. 参考资料18自动循迹小车摘 要：本设计是一种基于单片机控制的简易自动 循迹小车系统，包括小车系统构成软硬件设 计方法。小车以STC89C52为控制核心，利用 四路红外线多用探测系统对路面黑色轨迹 进行检测，并将路面检测信号反馈给单片 机。单片机对采集到的信号予以分析判断, 及时控制驱动电机以调整小车转向,从而使 小车能够沿着黑色轨迹自动行驶，实现小车 自动循迹的目的。关键词：单片机STC89C52四路红外线多用探测系统直流电机自动循迹小车Abstract :This d
3、esign is a Simple Design of a smart auto-tracking vehicle which based on MSC control. The construction of the car ,and methods of hardware and software design are included. The car use STC89C52 as heart of centrol in this system. Then using PWM waves Produced by MCU to control car speed.By using inf
4、raraed sensor to detect the information of black track. The smart vehicle acquires the information and sends t hem to the MSC.Then the MSC analyzes the signals and controls the movements of t he motors. Which make the smart vehicle move along the given black line antomaticly.KeyWOrds : infrared sens
5、or ； MSC ； auto-tracking1. 任务及要求1.1任务1、基本要求（1）小车从起点标志线出发，沿黑线行进，能在终点标志线停止并有明确的声光提示。（2）小车在行进过程中，能记录行进所用的时间并显示出来。2、发挥部分：（1）在小车行进过程中对小车进行测速；（2）在小车停止后显示小车的平均速度；（3）其他发挥部分。综述：设计一个基于直流电机的自动寻迹小车，使小车能够自动检测地面黑色轨 迹，并沿着黑色车轨迹行驶。系统方案方框图如图1-1所示。检测（黑线）软件控制驱动电机控制小车图1-1系统方案方框图2. 系统设计方案2.1小车循迹模块我们选择四路红外线多用探测系统。此系统是为智能小
6、车等自动化机械装置提供一种多用途的红外线探测系统的解决方案。使用红外线发射和接收管等分立元器件组成探头，并使用LM339电压比较器做为核心器件构成中控电路。此系统具有的多种探测功能能极大的满足客各种自动化、智能化的小型系统的应用2.2控制系统总体设计自动循迹小车控制系统由主控制电路模块、稳压电源模块，循迹模块、电机及驱 动模块等部分组成，控制系统的结构框图如图2-1所示。1、主控制电路模块：用STC89C52单片机、复位电路，时钟电路2、循迹模块：循迹传感器，比较器LM339.3、电机及驱动模块：电机驱动芯片L298N、两个直流电机4、电源模块：稳压电源3. 系统方案和设计3.1循迹模块循迹模
7、块我们选择四路红外线多用探测系统。如右图所示。测试：测试探头:移开探头前面的所有物体，且探头不要指向阳光的 方向。将探头板接上电源后用万用表测最输出端电压。此时的电压应当在1伏特左右。用白纸挡在探头前。用 万用表测输出端电压应当接近电源电压。测试中探板:将测试好的探头按板上所标示的接入输入端子,移开探头前面的所有 物体，且探头不要指向阳光的方向,将中探板接上电源后用万用表测输出端子，此时输出端输出的电压应当接近电源电压，用白纸挡在探头前，万用表测输出端电压应当接近0伏特,调整所在通道的电位器可以改变探测的距特性：易于安装，使用简便4路分别独立工作，工作时不受数量限制 中控板与探头分开，安装位置
8、不受限制 模块高度10毫米安全工作电压范围在3伏特至6伏特之间4路全开工作电流30毫安至55毫安之间 VCC、GND:电源接线端IN（14）、OUT:探头与中控板连接端OUT1、OUT2、OUT3、OUT4:对应输出端LED1、LED2、LED3、LED4:对应输出指示5制戢：瞄装业服I：枝赛滤试融跚 瀛舸撕押机拥期长度大玮始腕麟I醐硒理:谜米至120默:R1、R2、R3、R4:对应比较电压调节 输出端为集电极开路，板载5.1千欧3.1.1循迹传感器原理 图上拉电阻 宥一统可编程Flash，使彳得$Tc89C52为-Pl.4 FD.3仍口3） 务芝提供高灵活、超有效的解决方案。织有以下标准功能
9、: r安（息口5）0源线，看制定时定时器计数和在系，328k:1 L!冬*EEPRoM，MAX810复位电路，3个 谧位33 一器，内置4KB个外部中断，一29全双工串行口。个7向量4级中断结构（兼容传统51的5向量2断结构）一14 支持2种软件可选择节电模式。空闲岬下，CPU停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、 被保存，振荡器被冻结，个中断或硬件复位为止。最高运作频率野Mh另外sTC89x52冠降至0Hz静态逻辑操D1I r停止167p中断继续工作。，直z，AT89S51掉电保护方式下FAM到下时钟电路和复位电路如图3-7 （与单片机构成最小系统1）采用外部时钟，晶振频率为12MHZ
10、2）采用按键复位20图3-7时钟电路和复位电路3.4.1电机功能简介：1. 采用性能稳定和价格昂贵的L298N芯片2. 可以控制两路的直流减速电机和一路四线五相制的步进电机3. 增加为外面电路3.3V和5V供电的功能4. 增加LED指示功能直观看出电机的运行 情况.步进电机：步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。通俗一点讲：当步进驱动器 接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转 动一个固定的角度（及步进角）。您可以通过熠龄Pm in精园驯1A4椭此械:草WK）口都腊A1燧噩物hLLEI.餐EMENB岫.A1A?融心.J3.4电机及驱动模块控制脉冲个来控制角位移量，从而达到准确定位的目的；同时您可以通过控制脉 冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。步进电机28BYJ48型四相八拍电机，电压为DC5VDC12V。当对步进电机施加一 系列连续不断的控制脉冲时，它可以连续不断地转动。每一个脉冲信号对应步进 电机的某一相或两相绕组的通电状态改变一次，也就对应转子转过一定的角度 （一个步距角）。当通电状态的改变完成一个循环时，转子转过一个齿距。四相 步进电机可以在不同的通电方式下运行，常见的通电方式有单（单相绕组通电） 四拍（A-B-C-D-A。），双（双相绕组通电）四拍（AB-BC-CD-DA-AB-。）， 八拍（A-AB
