红外自动循迹小车讲解

目录目录..............................................................................................................................0摘要：....................................................................................................................11.任务及要求................................................................................................................21.1任务..................................................................................................................22.系统设计方案............................................................................................................22.1小车循迹原理..................................................................................................22.2控制系统总体设计..........................................................................................23.系统方案....................................................................................................................33.1寻迹传感器模块.............................................................................................33.1.1红外传感器ST188简介.......................................................................33.1.2比较器LM324简介...............................................................................43.1.3具体电路...............................................................................................43.1.4传感器安装...........................................................................................53.2控制器模块......................................................................................................63.3电源模块..........................................................................................................63.4电机及驱动模块..............................................................................................73.4.1电机.......................................................................................................73.4.2驱动.......................................................................................................83.5自动循迹小车总体设计..................................................................................93.5.1总体电路图...........................................................................................93.5.2系统总体说明.....................................................................................114.软件设计..................................................................................................................114.1PWM控制........................................................................................................114.2总体软件流程图...........................................................................................124.3小车循迹流程图............................................................................................124.4中断程序流程图............................................................................................134.5单片机测序....................................................................................................145．参考资料................................................................................................................17自动循迹小车1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寻迹小车系统，包括小车系统构成软硬件设计方法。小车以AT89C51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,实现小车自动寻迹的目的。关键词：单片机AT89C51光电传感器直流电机自动循迹小车Abstract:ThisdesignisaSimpleDesignofasmartauto-trackingvehiclewhichbasedonMSCcontrol.Theconstructionofthecar,andmethodsofhardwareandsoftwaredesignareincluded.ThecaruseAT89C51asheartofcentrolinthissystem.ThenusingPWMwavesProducedbyMCUtocontrolcarspeed.Byusinginfraraedsensortodetecttheinformationofblacktrack.ThesmartvehicleacquirestheinformationandsendsthemtotheMSC.ThentheMSCanalyzesthesignalsandcontrolsthemovementsofthemotors.Whichmakethesmartvehiclemovealongthegivenblacklineantomaticly.Keywords:infraredsensor；MSC；auto-tracking自动循迹小车21.任务及要求1.1任务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。图1-1系统方案方框图2.系统设计方案2.1小车循迹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。红外探测器探测距离有限，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、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2-1所示。检测（黑线）驱动电机软件控制控制小车自动循迹小车31、主控制电路模块：用AT89C51单片机、复位电路，时钟电路2、红外检测模块：光电传感器ST188,比较器LM3243、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：双路开关电源3.系统方案3.1寻迹传感器模块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电压也不尽相同，我们为每个传感器配备了一个变阻器。3.1.1红外传感器ST188简介含一个反射模块（发光二极管）和一个接收模块（光敏三极管）。通过发射红外信号，看接收信号变化判断检测物体状态的变化。A、K之间接发光二极管，C、E之间接光敏三极管（二者在电路中均正接，但要串联一定阻值的电阻）稳压电源模块主控芯片AT89C51L298减速电机光电传感器电压比较器图2-1控制系统的结构框图自动循迹小车4图3-1ST188实物图图3-2ST188管脚图及内部电路3.1.2比较器LM324简介LM324为四运放集成电路，采用14脚双列直插塑料封装。内部有四个运算放大器，有相位补偿电路。电路功耗很小，工作电压范围宽，可用正电源3～30V，或正负双电源±1．5V～±15V工作。在黑线检测电路中用来确定红外接收信号电平的高低，以电