1、 单片机原理及应用课程单片机原理及应用课程 设计设计 自动寻迹小车的设计自动寻迹小车的设计 学 院 名 称 ： 机 电 工 程 学 院 专 业 名 称 ： 电气工程及其自动化 学 生 姓 名 ： 学 生 学 号 ： 指 导 教 师 ： 摘要 本设计是一种基于单片机控制的简易自动寻迹小车系统，包括小车系统构成软硬件 设计方法。小车以 AT89C52 为控制核心, 用单片机产生 PWM 波，控制小车速度。利用 红外光电传感器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,实现小车自动寻迹
2、的目的。 关键词关键词：单片机 AT89C51 光电传感器 直流电机 自动循迹小车 1 任务要求 （1） 总体流程： 设计一个基于直流电机的自动寻迹小车，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 所示。 图 1系统方案方框图 （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、红外检测模块、 电机及驱动模块等部分组成,控制系统的结构框图如图 2 所示。 图 2 控制系统的结构框图 2 系统工作原理 这里的循迹是指小车在白色地板上循黑线行走， 由于黑线和白色地板对光线 的反射系数不同，可以根据接收到的反射光的强弱来判断“道路” 。通常采
3、取的 方法是红外探测法。 红外探测法，即利用红外线在不同颜色的物体表面具有不同的反射性质的 特点，在小车行驶过程中不断地向地面发射红外光，当红外光遇到白色纸质地板 时发生漫反射，反射光被装在小车上的接收管接收；如果遇到黑线则红外光被吸 收，小车上的接收管接收不到红外光。单片机就是否收到反射回来的红外光为依 据来确定黑线的位置和小车的行走路线。 2.1 主控制电路模块：用 AT89C52 单片机、复位电路，时钟电路 整个系统主要由主控中心 （单片机） 、 复位电路、 时钟电路、 按键控制电路、 数码管显示电路及 LED 模仿交通信号灯电路等功能模块组成。 遇到特殊情况时可 以通过按键电路控制实时
4、交通实际情况，系统框图如图 3 所示。 检测（黑线） 软件控制 驱动电机 控制小车 稳压电 源模块 主控芯片 AT89C52 L298 减速电机 电压比较器 光电传感器 图 3 主控制电路模块图 2.2 红外检测模块：光电传感器 ST188,比较器 LM324 红外线光电传感器 【1】 （简称光电传感器，又称光电开关）是通过把光强度的 变化转换成电信号的变化来实现控制的。光电开关是传感器大家族中的成员，它 把发射端和接收端之间光的强弱变化转化为电流的变化以达到探测的目的。 由于 光电开关输出回路和输入回路是电隔离的（即电缘绝） ，所以它可以在许多场合 得到应用。 2.3 电机及驱动模块:电机驱
5、动芯片 L298N、两个直流电机 L298N 是 SGS 公司的产品，内部包含 4 通道逻辑驱动电路。是一种二相和 四相电机的专用驱动器，即 【2】内含二个 H 桥的高电压大电流双全桥式驱动器， 接收标准 TTL 逻辑电平信号，可驱动 46V、2A 以下的电机。 2.4 电源模块：双路开关电源 模块电源是可以直接贴装在印刷电路板上的电源供应器， 其特点是可为专用 集成电路（ASIC） 、数字信号处理器 (DSP)、微处理器、存储器、现场可编程门 阵列 (FPGA) 及其他数字或模拟负载提供供电。一般来说，这类模块称为负载 点 (POL) 电源供应系统或使用点电源供应系统 (PUPS)。由于模块
6、式结构的 优点甚多，因此模块电源广泛用于交换设备、接入设备、移动通讯、微波通讯以 及光传输、路由器等通信领域和汽车电子、航空航天等。 3 系统硬件设计 3.1 寻迹传感器模块 A T89C52 单片机 电源电路 复位电路 晶振电路 按键电路 四位七段数码管显 示 A,B通道时间 驱动电路 B道 LED 显示电路 A道 LED显示电路 驱动电路 ST 系列反射式光电传感器是经常使用的传感器。这个系列的传感器种类齐 全、价格便宜、体积小、使用方便、质量可靠、用途广泛。 我们采用 ST188 作为红外检测传感器。 在黑线检测的测试中，若检测到白色区域，发射管发射的红外线没有反射到 接收管，测量接收管的电压为 4.8V，若检测到黑色区域，接收管接受到发射管 发射的红外线，电阻发生变化，所分得的电压也就随之发生变化，测的接收管的 电压为 0.5V，测试基本满足要求。 判断有无黑线我们用的一块比较器 LM324，比较基准电压由 30K 的变阻器调 节，各个接收管的参数都不一致，每个传感器的比较基准
