摘要
随着汽车电子和智能控制技术的发展,智能车已成为自动控制领域的一个研究热点。此次实验完成
了智能寻迹小车的基本功能,实现了小车地面黑线非接触寻迹行走,可以在空地上自由行走,可由程序
实现了左转弯和右转弯。本系统采用了微处理器(单片机 SPACE061A)实现小车的精确控制;信号检
测部分采用红外对管;执行部分采用四相八拍反应式步进电机,驱动电路采用 ULN2803 芯片。
目录
1, 摘要………………………………………………………………第 2 页
2, 题目要求…………………………………………………………第 2 页
3, 软硬件设计方案…………………………………………………第 2 页至第 3 页
4, 各部分电路的作用及电路实现原理分析………………………第 3 页至第 4 页
5, 软件设计原理及流程图…………………………………………第 5 页至第 10 页
6, PCB 电路图………………………………………………………第 10 页及附页
7, 实验结果…………………………………………………………第 10 页
8, 参考文献…………………………………………………………第 10 页
题目要求
基本功能:(1)在地面上用黑胶带粘成一个任意封闭曲线,智能小车找到线路后,能够自行沿着曲线行
走而无需人工干预。
扩展功能:(1)自动停车 (2)停车的同时播放语音提示
软硬件设计方案
(一)硬件设计方案:
控制部分包括:数据处理、控制模块,路面检测模块:
(
1
)数据处理、控制模块:该模块主要由
CPU
来实现,用于接收来自转速检测模块及路面检测模块的
数据,经过相应的算法处理后发出一定的信号来控制小车的运动方向、速度等;并且,可利用其片内计
数器为小车行驶计时,以及为其他电路模块提供时钟等。
(
2
)路面检测模块:探测路面的大致原理是:光线照射到路面并反射,由于黑线和白线可根据接收到的
反射光强弱判断是否达到黑线。本实验采用的是红外对管检测。
图 1 红外对管内部结构图 图 2 红外对管外部模型
步进电机及驱动电路:在此采用的是四相八拍反应式步进电机。步进电机需要一个驱动电路,采用
ULN2803
作单片机、控制器与步进电机的接口,并由之提供步进电机的驱动。
软件设计方案:主要包括数据采集模块和电机控制模块,而其中的电机控制模块又是小车能够实现的关键所在。
主要要实现初始化和寻迹功能。采用基于 unsPIDE 软件实现电路的程序编写。
各电路模块的作用及电路实现原理分析
电源部分:本模块为整个电路提供稳定的输入电压,通过变压器将 220V 市电转换成 12V 为驱动模块提供稳定
电源,同时将得到的 12V 电源通过 5V 的稳压管 D9 其转换为 5V 电源输出,二极管 Dw 用于显示电源模块是
否正常工作,RS 用于保护 D9,Cj1 使 12V 电源更平稳,Cj、CW2 使 5V 电源更平稳。
光电检测电路:本实验需要使用光电检测电路分别在小车的左、中、右,现在以右边的电路为例做电路介绍:
如图所示:当发射端发射出红外线后,若其下方为白色区域,则红外线全部反射,接收端导通低电平,通过比
较器之后,引脚 1 输出高电平,此时发光二极管 LED 处于截止状态不发光,且高电平信号通过 PIOB2 口传输
到主芯片 SPACE061A。反之,当传感器下方是黑色区域时,其处于截止状态,引脚 2 为高电平,通过比较器之
后为低电平,此时 LED 因导通而发光且低电平通过 PIOB2 口传送给主芯片。连接引脚 3 的电路起调节作用,
因为光电传感器距离地面的高度不同,需调节可变电阻 R33 控制其灵敏度,而电容 C13 起滤波作用。