智能小车实验报告

《智能小车实验报告》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、智能小车实验报告摘要为了使智能小车在赛道上按题目要求行驶，我们对整个系统进行了研究，通过论证分析确立了较优的设计方案。本系统选用履带小车为车体。以c8051f020单片机为控制核心。用12v锂电池供电，并利用7805将电压稳至5v以满足单片机及驱动等其它模块对电压的需求。用L298N驱动双直流电机，通过传感器检测、控制电动机的方向、快慢、启停。循迹模块运用保证了小车安全在赛道上行驶。小车上还装有无线接收模块，在两车之间实现信息传输。通过各模块的配合，在程序的控制下，最后检测证明小车能够快速稳定的实现在赛道上行驶、超车等任务，不仅能够完成基本部

2、分，也能完成发挥部分。关键词：c8051f020，驱动，无线模块，寻迹91系统方案设计本实验要求甲、乙两辆小车同时起动，先后通过起点标志线，在行车道同向而行，实现两车交替超车领跑功能。在对题目和赛道深入了解的基础上，我们确立了小车需要的以下基本模块：控制模块、电机驱动模块、寻迹模块、通讯模块、电源模块。作为智能小车，必须拥有能够满足条件的大脑。因此要选取合适的单片机作为控制模块的核心。题目还要求小车完成题目的时间要尽可能短，所以要选取合适的电机驱动，使小车能够有足够的速度。另外小车还要能够稳定安全的在赛道上行驶，尽量避免偏离赛道，更要防止小车

3、冲出赛道，因此需在小车上安装循迹模块。本题还需要两车配合行驶，两车之间进行通讯是很有必要的。而作为电力系统，电源模块是必不可少的。确定了小车系统需要的模块，接下来就对各模块的分析选取做详细的介绍。1.1控制模块方案一：使用传统51系列单片机，传统51单片机价格便宜，控制简单，但是它的运算速度慢，片内资源少，存储器容量小，难以实现复杂的算法。方案二：使用C8051F系列单片机，C8051F单片机使用CIP-51微控制器内核，是标准的混合信号片上系统(SOC)，除了具有标准8051的数字外设部件之外，片内还集成了数据采集和控制系统中常用的模拟部件

4、和其它数字外设及功能部件．如电压比较器PAC,ADC,DAC,SPI,SMBus(I2C)，UART等，特别方便进行数据的实时采集与控制。作为51单片机升级产品，C8051F系列单片机无疑是更好的选择。因此我们选择方案二。1.2电机驱动模块方案一：采用内部集成H桥式芯片L298驱动电路。方案二：采用分立元件的H桥驱动电路。由于采用内部集成H桥式芯片每一组PWM波用来控制一个电机的速度，而另外两个I/O口可以控制电机的正反转，控制比较简单，电路也很简单，一个芯片内包含有8个功率管，这样简化了电路的复杂性，所以采用方案一。1.3循迹模块方案一：采

5、用超声探测器。由于赛道边界距地面有一定的高度，超声探测器能根据超声返回的时间判断是赛道还是地面。但是超声探测的范围较大，对边界探测的准确性较差。方案二：利用红线发射管发射红线，红外线二极管进行接收。采用四组红外光敏耦合三极管发射和接收红外信号，外面课见光对接收的信号影响较小。接收的红外信号转化为电压信号经过LM393进行比较，产生高电平或低电平输出，信号返回给C8051F单片机。因为赛道上有黑线作标志，而且在赛道的边界上也贴有黑线，用此方案小车可以很好的判断自己的位置。在小车行驶过程中要能够很好的判断是否发生偏向，实际实验证明用红外接收器探测

6、黑线要比用超声探测边界灵敏度高，而且方案二也比方案一经济很多，因此我们选择了方案二。91.4无线模块方案一：使用有线通讯。方案二：使用无线通讯。用有线通讯比较简单准确，但由于小车处于运动状态，在两车之间牵引导线无疑会增添很多麻烦你，因此用无线通讯更方便，我们选择方案二。1.5电源模块方案一：使用铅蓄电池供电，铅蓄电池供电量大，能持久的维持系统对电量的需求。但是铅蓄电池的缺点是体积大、重量大，携带不方便。方案二：使用锂电池组给小车供电。锂电池组质量小，也能为小车提供足够的电能。综上考虑，我们选择锂电池组作为小车的电源。2理论分析与计算根据题目要

7、求，小车需要具有直线行驶、转弯、速度变换、标志线的检测、两车间距探测、两车之间进行通信等功能。以下理论分析将介绍本系统如何实现小车的各种功能。2.1信号检测与控制在小车的行驶过程中需要判断所处阶段，以此来控制行驶状态。对此，我们在小车底部安装了循迹模块。循迹模块模块中用以检测的是红外发射接收器TCRT5000。循迹模块能准确地检测出赛道上的标志线，根据小车通过标志线的次数，就可以判断出小车所处阶段，进而小车就会对行驶状态做出相应的调整。本系统中还用到超声模块进行信号检测。由于本次任务用到两辆小车，可能会遇到两车相碰的问题。利用超声可以探测出两

8、车之间的距离，单片机对超声模块反馈的信息调控小车的速度，就能防止小车发生碰撞。2.2两车之间的通讯方法由于本系统需要两车的配合完成任务，因此要在两车之间建立通讯方式