智能循迹小车

长沙航空职业技术学院应用电子技术专业电子产品综合实训《智能循迹小车设计与制作》过程资料及作业班级电子0903组别第九组学号60姓名琚俊杰长沙航空职业技术学院211年6月1智能循迹小车的设计与制作工作卡1、智能循迹小车的任务分析长沙航空职业技术学院任务分析工作卡编号1所属项目智能循迹小车计划工时1天共1页学员姓名琚俊杰班级电子0903所用器材设备序号名称型号（规格）数量序号名称型号（规格）数量1联想笔记本G45012方正电脑1【功能要求】1、功能指标要求①能够根据轨迹图所提供的路线进行主动的循迹②小车能够在赛道上完成一圈的循迹，及包括前进，左拐，右拐，刹车停止。发挥要求①按键启动②转向提示③蜂鸣提示2、任务分析小车供电后,发光二极管发出光线，光线照在路面上反射回来被光电二极管接收，半导体二极管在电场作用下产生电势，将光信号转换成电信号。该智能小车在画有黑线的白纸“路面”上行驶，由于黑线和白纸对光线的反射系数不同，可根据接收到的反射光的强弱来判断“道路”——黑线。当小车检测到黑线时，光线部分被黑线吸收，反射回的光线极少被光电二极管接收，转换成比较弱的电信号；当小车未检测到黑线时，光线大部分被反射，反射回的光线被光电二极管接收，转换成比较强的电信号。最终，这些电信号经过比较器处理后传入单片机，再由单片机进一步做信号处理。22、智能循迹小车工作计划长沙航空职业技术学院智能循迹小车系统设计工作计划工作卡编号2所属项目智能循迹小车计划工时1天共1页学员姓名琚俊杰班级电子0903所用器材设备序号名称型号（规格）数量序号名称型号（规格）数量1联想笔记本G45012方正电脑1智能循迹小车系统设计工作计划第组工作任务完成安排表项目名称时量任务分解时间安排负责人智能循迹小车10天循迹小车任务分析与功能设计2天杨名循迹小车硬件系统设计，制作与调试4天琚俊杰循迹小车软件设计整机调试4天李慕宁实施任务的步骤和措施时间任务组员地点6.20循迹小车总任务与要求下发，小组进行讨论与分析。琚俊杰，杨名，李慕宁六机房6.21制定方案，硬件电路的了解琚俊杰，杨名，李慕宁六机房6.22硬件电路各部分设计琚俊杰，杨名，李慕宁六机房6.23原理图的设计与验收琚俊杰，杨名，李慕宁六机房6.24PCB板的制作琚俊杰车间制板6.27硬件电路板的制作琚俊杰实训车间6.28小车电路板元件的安装、调试电压琚俊杰，杨名，李慕宁数电教室6.29小车程序编写李慕宁六机房6.30小车整机调试琚俊杰，杨名，李慕宁六机房7.1答辩李慕宁数电教室33、智能循迹小车方案论证长沙航空职业技术学院智能循迹小车系统设计方案论证工作卡编号3所属项目智能循迹小车计划工时1天共3页学员姓名琚俊杰班级电子0903所用器材设备序号名称型号（规格）数量序号名称型号（规格）数量1联想笔记本G45012方正电脑1智能循迹小车系统设计方案及论证【原理框图】【原理说明】采用AT89S52单片机，AT89S52单片机是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系统可编程存储器。AT89S52有5个中断源，和3个定时计数器。通过这些来实现小车的行走，蜂鸣，亮灯，以及转向。但可能会需要外扩大量的I/O口才能满足需要。用一个探头来扫描黑线使其前进，反馈的信息来控制电机的转向，及其左右转以及刹车停止。利用一个脉冲来记录时间。分别作出几个小的模块如：电机驱动模块，转向灯模块，蜂鸣器模块，电源模块，循迹检测模块，显示模块等等。循迹模块电源模块键盘模块AT89S52蜂鸣器转向灯L239驱动芯片电动机控制4【方案论证】1主控制器模块方案一：选用AVR单片机Atmega128L，Atmega128L是高性能、低功耗的AVR®8位微处理器，64引脚。采用先进的RISC结构，具有133条指令，大多数可以在一个时钟周期内完成。它具有两个独立的预分频器和比较器功能的8位定时器/计数器和两个具有预分频器、比较功能和捕捉功能的16位定时器/计数器及具有独立预分频器的实时时钟计数器。片内带有模拟比较器。具有上电复位以及可编程的掉电检测功能。其片内资源丰富，具有：8个外部中断，4个定时计数器，53个I/O口，可解除I/O口资源不足的困难。其引脚大多数都有具有第二功能，功能强大。.方案二：采用AT89S52单片机，AT89S52单片机是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系统可编程存储器。使用Atmel公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业80C51产品指令和引脚完全兼容。片上Flash允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。AT89S52有5个中断源，和3个定时计数器。方案三：采用FPGA（现场可编辑门列阵）作为系统控制器。FPGA可以实现各种复杂的逻辑功能，规模大，集成度高，体积小，稳定性好，并且可利用EDA软件进行仿真和调试。FPGA采用并行工作方式，提高了系统的处理速度，常用于大规模实时性要求较高的系统。方案比较：由三种方案可以看出，以Atmega128L核心可以方便地实现对各个部分的控制和外接，而AT89S52而需要外扩大量的I/O口才能满足需要，而FPGA的高速处理能力得不到充分发挥且价格较贵，所以我们选择方案一。2.电机驱动模块采用功率三极管作为功率放大器的输出控制直流电机。线性型驱动的电路结构和原理简单，加速能力强，采用由达林顿管组成的H型桥式电路。用单片机控制达林顿管使之工作在占空比可调的开关状态下，精确调整电动机转速。这种电路由于工作在管子的饱和截止模式下，效率非常高，H型桥式电路保证了简单的实现转速和方向的控制，电子管的开关速度很快，稳定性也极强，是一种广泛采用的PWM调速技术。现市面上有很多此种芯片，我选用了L293D。这种调速方式有调速特性优良、调整平滑、调速范围广、过载能力大，能承受频繁的负载冲击，还可以实现频繁的无级快速启动、制动和反转等优点。因此决定采用使用功率三极管作为功率放大器的输出控制直流电机。53．循迹模块方案一采用光敏元件。该方案缺点：易受到外界光源的干扰，有时甚至检测不到黑线，主要是因为可见光的反射效果跟地表的平坦程度、地表材料的反射情况均对检测效果产生直接影响。克服此缺点的方法：采用超高亮度的发光二极管能降低一定的干扰，但这又会增加检测系统的功耗。方案二脉冲调制的反射式红外发射接收器。由于采用带有交流分量的调制信号，则可大幅度减少外界的干扰；此外红外发射接收管的工作电流取决于平均电流，如果采用占空比小的调制信号，在平均电流不变的情况下，瞬时电流很大（50～100mA）（ST-188允许的最大输入电流为50mA），则大大提高了信噪比。此种测试方案反应速度大约在5us。方案三采用多路阵列式光敏电阻组成的光电探测器。方案四采用CCD传感器，此种方法虽然能对路面信息进行准确完备的反应，但它存在信息处理满，实时性差等缺点，而且此次比赛不允许用其它处理器，因此若采用CCD传感器，无疑会加重单片机的处理负担，不利于实现更好的控制策略（控制策略才是此次比赛的核心）。根据以上分析我们采用方案1，因为红外对管太过于灵敏了，不适合。4.电源模块方案一采用4节1.5V干电池供电，电压达到6V，经7805稳压后给单片机、电机和其他芯片供电。方案二采用市场上流行的6V蓄电池经过7805，稳压后给单片机系统、直流电机和其他芯片供电。因为干电池比较简便，所以我们选择了方案一。5.蜂鸣模块方案一采用普通发光二极管和蜂鸣器分别发出声光报警，该方案虽能达到题目要求，但是蜂鸣器发出声音刺耳，而且受到其他指示灯的影响，发光二极管报警也不够突出。方案二采用超高亮发光二极管和语音芯片ISD1730组成声光报警，该方案避免了方案一所有缺点。语音芯片声音清晰，超高发亮的发光二极管作用非常明显。64、智能循迹小车硬件电路设计长沙航空职业技术学院智能循迹小车硬件电路设计工作卡编号4所属项目智能循迹小车计划工时1天共3页学员姓名琚俊杰班级电子0903所用器材设备序号名称型号（规格）数量序号名称型号（规格）数量1华硕笔记本P4AJ12方正电脑1智能循迹小车硬件电路设计【主控制模块设计】【循迹电路的设计】7【电机驱动电路设计】【按键和转向指示电路设计】8【发声电路设计】95、智能循迹小车的Protel原理图绘制长沙航空职业技术学院智能循迹小车原理图绘制工作卡编号5所属项目智能循迹小车计划工时1天共2页学员姓名琚俊杰班级电子0903所用器材设备序号名称型号（规格）数量序号名称型号（规格）数量1联想笔记本G45012方正电脑1原理图元件自制图形结果自制元件名称排阻规格型号Res8自制元件封装名称RS_8（请附元件图）12345678910KRP8Res8原理图元件自制图形结果自制元件名称L293D规格型号L293D自制元件封装名称DIP-16（请附元件图）EN11IN12OUT13GND4GND5OUT26IN27VS8EN29IN310OUT311GND12GND13OUT414IN415VSS16U2L293D10智能循迹小车原理图的绘制结果（请附电路原理图）【ERC文件】工作内容操作步骤1、在元件库内找到相应的元器件2、并将没有找到的元件自己绘制出来3、将各元件布好局，再按要求将元件一一连接起来4、按照各个模块的分布进行命名注意事项1、每一个元件都要添加封装。2、再给各段线接口命名时一定要对应好。116、智能循迹小车PCB图绘制长沙航空职业技术学院智能循迹小车PCB图绘制工作卡编号6所属项目智能循迹小车计划工时1天共3页学员姓名琚俊杰班级电子0903所用器材设备序号名称型号（规格）数量序号名称型号（规格）数量1联想笔记本G4501PCB封装元件自制图形结果自制元件名称二极管规格型号自制元件封装名称（请附PCB封装元件图）PCB封装元件自制图形结果自制元件名称开关规格型号自制元件封装名称（请附PCB封装元件图）12智能循迹小车PCB图绘制结果智能循迹小车阻焊图绘制结果13智能循迹小车丝印图绘制结果工作内容操作步骤1、在元件库内找到相应的元器件2、并将没有找到的元件自己绘制出来3、将各元件布好局，再按要求将元件一一连接起来4、按照各个模块的分布进行命名注意事项1、注意一一对应。147、智能循迹小车印制电路板的制作长沙航空职业技术学院智能循迹小车印制电路板的制作工作卡编号7所属项目智能循迹小车计划工时2课时共3页学员姓名琚俊杰班级电子0903所用器材和工具设备序号名称型号（规格）数量序号名称型号（规格）数量1打孔机15烘烤机12刷光机113曝光机14电脑方正1工作内容热转印照片15成品PCB板照片照片（顶层）成品PCB板照片（底层）16操作步骤1、裁板2、打孔3、刷光4、线路转移（热转移）5、腐蚀6、印字符注意事项1、打孔时要小心钻头被弄断2、热转移和印字符时小心烫手3、腐蚀电路板时要小心浓氨水178、智能循迹小车的安装检测长沙航空职业技术学院智能循迹小车的安装检测工作卡编号8所属项目智能循迹小车计划工时2课时共3页学员姓名琚俊杰班级电子0903所用器材设备序号名称型号（规格）数量序号名称型号（规格）数量1电烙铁12万用表MF7471器件清单序号器件名称型号封装要求数量1欧式晶振12M插件12三极管8550插件13自锁开关6脚插件14单排插座8脚插件15单排插座4脚插件16单排插座2脚插件17排阻10K插件18电解电容10UF/25V插件19电解电容100UF/25V插件210瓷片电容15P插件211瓷片电容104插件312发光二极管5红色插件113发光二极管5白色插件414按键4脚插件315双排插座10脚插件116蜂鸣器DC51插件117IC紧锁插座40脚插件118IC插座16脚插件119单片机AT89S52插件120电机驱动芯片L293D121二极管1N4007插件122电阻2K插件11823电阻4.7K插件124电阻5.1K插件125电阻10K插件226电阻330插件527三端稳压块78057805插件128散热片+螺丝插件1智能小车安装结果（正面）智能小车安装结果（反面）19智能小车整车效果图操作步骤1、电路板检测2、元器件