课设报告基于Arduino单片机的实物设计

第1页基于Arduino单片机的实物设计题目：基于Arduino的智能小车(乌龟)设计姓名：学院：专业：班级：学号：指导教师：设计时间：第2页目录一、任务设计及要求........................................................................4二、Arduino......................................................................................42.1Arduino简介.........................................................................42.2参数说明.................................................................................4三、硬件设计....................................................................................53.1所需硬件清单.........................................................................53.2硬件设计说明.........................................................................53.3电机驱动模块.........................................................................53.3.1L298N说明....................................................................53.3.2L298N连接图................................................................53.4循迹模块.................................................................................63.4.1寻线功能.......................................................................63.4.2寻线传感器与实验连接图.............................................63.5避碰模块.................................................................................83.5.1超声波模块...................................................................83.5.2实验连接图...................................................................83.6红外模块.................................................................................83.6.1红外模块说明................................................................83.6.2实物图...........................................................................8四、模块软件设计..............................................................................9第3页4.1循迹模块程序.........................................................................94.2红外模块程序.......................................................................104.3避碰模块程序........................................................................11五、综合设计与调试.........................................................................125.1流程图....................................................................................125.2软件设计................................................................................12六、总结............................................................................................156.1遇到问题及解决办法.............................................................151、硬件问题.........................................................................152、软件问题.........................................................................156.2个人感悟................................................................................15第4页一、任务设计及要求利用Arduino设计智能小车(乌龟)其功能：1、实现循迹（利用TCRT5000红外对管）；2、避碰功能（利用超声波）；3、红外遥控功能；4、综合以上功能实现自动循迹、避障、红外控制的智能小车；二、Arduino2.1Arduino简介ARDUINO智能小乌龟是一款单片机学习应用开发系统,以arduino单片机系列atmega-328为核心.完成寻线,避障,红外遥控和蓝牙遥控的功能,.套件包含了大量的趣味程序，并可扩展外置的电路模块，从而增加小车的使用功能.旨在让使用者在学习ARDUINO单片机时能脱离枯燥的理论知识，在玩乐中获取单片机系统开发的能力。2.2参数说明1.电机参数：电压范围：1.5-12V,电机轴长10mm,转速100rpm/min.2.控制电机选用L298N驱动模块，与单片机真正隔离.3.三组寻线模块,检测黑白线，精度更高,也可用与防跌落控制.4.红外遥控通信模块，组成智能小车遥控系统.5.超声波模块,小车避障系统.5.蓝牙无线模块,可以和手机蓝牙配对遥控机器人.第5页6.可接入外部7~12V的电压。并能搭载多款传感器模块，根据您的想象力实现各种功能.三、硬件设计3.1所需硬件清单1.金属减速电机2个；2.优质轮胎2个；3.电机固定件2个；4、牛眼万向轮；5.机器人底盘2片；6.L298N电机驱动板1个；7.ARDUINOUNO328控制板1个；8.ARDUINO传感器扩展板1个；9.云台1个；10.舵机1个；11.超声波模块1个；12.三组寻线模块；13.红外接收传感器；14.单片机遥控器；15.2000MA18650充电电池2节；16.18650电池盒一个；17.18650充电器一个。3.2硬件设计说明结合实际、根据需要，将系统分为四个模块，即电机驱动模块，循迹模块，避碰模块，红外模块，分开做，自后将其综合起来。3.3电机驱动模块3.3.1L298N说明L298N是一个驱动模块，就是单片机的驱动电流太小无法驱动电动机，因此L298N其起到一个放大器作用。通过控制L298NI1I2I3I4接口，控制电机的正转，反转，转弯和停止。3.3.2L298N连接图如下图所示：第6页3.4循迹模块3.4.1寻线功能使小车沿着黑线走，根据黑线的位置选着行走的状态。3.4.2寻线传感器与实验连接图TCRT5000红外对管的工作原理是利用红外线对颜色的反射率不一样，将反射信号的强弱转化成电流信号。黑白寻迹模块在检测到黑色高电平有效，检测到白色是为低电平有效，检测高度为0—3cm。使用方法1.传感器接口有3根排针，分别是GND，VCC，OUT。VCC和GND为供电端，OUT是信号输出端。2.检测到物体，信号端输出低电平；未检测到物体，信号端输出高电平。3.主要判断信号输出端是0或者1，就能判断物体是否存在。性能参数：1：检测距离，检测白纸时约为2厘米。视颜色的不同距离有所不同，白色最远。2.供电电压：2.5V~12V,不要超过12V。(注意：最好用低电压供电，供电电压太高传感器的寿命会变短。5V供电为佳。)3.工作电流，5V时18~20ma。经大量测试，传感器硬件设置为第7页18~20ma工作电流时性能最佳，主要表现在抗干扰能力上。4.检测到物体，信号端输出低电平；未检测到物体，信号端输出高电平。5.传感器输出TTL电平，能直接与3.3V或者5V单片机IO口相连。黑线或者白线检测原理1.利用黑色对光线的反射率小这个特点，当平面的颜色不是黑色时，传感器发射出去的红外光被大部分反射回来。于是传感器输出低电平0。2.当平面有一黑线，传感器在黑线上方时，因黑色的反射能力很弱，反射回来的红外光很少，达不到传感器动作的水平，所以传感器还输出1。3.我们只要用单片机判断传感器的输出端是0或者是1，就能检测黑线。4.检测白线的原理和检测黑线的原理一样，检测白线时，白线周边的颜色也要比较接近黑色，然后调节红外传感器上面的可调电阻，将灵敏度调低，一直调到刚好周边的颜色检测不到为止，那样就能检测白线了。连接参考图如下：第8页3.5避碰模块3.5.1超声波模块超声波智能避障实现方便、计算简单、易于做到实时控制,并且在测量精度方面能达到实用的要求,因此成为常用的避障方法。3.5.2实验连接图3.6红外模块3.6.1红外模块说明实验前须知：1.先把IRremote函式库资料夹放进Arduinolibraries目录底下2.开启IrReceive.pde测得自己的红外线遥控的码（在SerialMonitor可显示IRcode），再将IRcode记录下来，然后到程式里面修改成自己的红外线码即可。3.6.2实物图第9页四、模块软件设计4.1循迹模块程序intMotorRight1=8;//IN1intMotorRight2=9;//IN2intMotorLeft1=7;//IN4intMotorLeft2=6;//IN3intspeedpin=11;//定义EA(PWM调速)intspeedpin1=10;//定义EB(PWM调速)接口constintSensorLeft=5;//左感測器輸入腳constintSensorMiddle=4;//中感測器輸入腳constintSensorRight=3;//右感測器輸入腳intSL;//左感測器狀態intSM;//中感測器狀態intSR;//右感測器狀態voidadvance(inta)//前进{digitalWrite(MotorRight1,LOW);digitalWrite(MotorRight2,HIGH);dig