DIY 达人赛
基于STC89C52
单片机智能寻迹小车
实
验
报
告
参赛队伍:
队员：
2014 年 4 月
一、引言
我们所处的这个时代是信息革命的时代，各种新技术、新思想层出不穷，纵观世界范围内智能汽车技术的发展，每一次新的进步无不是受新技术新思想的推动。随着汽车工业的迅速发展，传统的汽车的发展逐渐趋于饱和。伴随着电子技术和嵌入式技术的迅猛发展，这使得汽车日渐走向智能化。智能汽车由原先的驾驶更加简单更加安全更加舒适，逐渐的向智能驾驶系统方向发展。智能驾驶系统相当于智能机器人，能代替人驾驶汽车。它主要是通过安装在前后保险杠及两侧的红外线摄像机，对汽车前后左右一定区域进行不停地扫描和监视。计算机、电子地图和光化学传感器等对红外线摄像机传来的信号进行分析计算，并根据道路交通信息管理系统传来的交通信息，代替人的大脑发出指令，指挥执行系统操作汽车。
1、来源汽车的智能化是21 世纪汽车产业的核心竞争力之一。汽车的智能化是以迅猛发展的汽车电子为背景，涵盖了控制、模式识别、传感技术、电子、电气、计算机、机械等多个学科交叉的科技。
2、智能汽车国外发展情况
从20 世纪70 年代开始，美国、英国、德国等发达国家开始进行无人驾驶汽车的研究，目前在可行性和实用化方面都取得了突破性的进展。目前日本、欧美已有企业取得实用化成果。与国外相比，国内在智能车辆方面的研究起步较晚，规模较小，开展这方面研究工作的单位主要是一些大学和研究所，如国防科技大学、清华大学、吉林大学、北京理工大学、长安大学、沈阳自动化所等。我国从20 世纪80 年代开始进行无人驾驶汽车的研究，国防科技大学在1992 年成功研制出我国第一辆真正意义上的无人驾驶汽车。先后研制出四代无人驾驶汽车。第四代全自主无人驾驶汽车于2000 年 6 月在长沙市绕城高速公路上进行了全自主无人驾驶试验，试验最高时速达到75.6Km/h。
3、我们的小车
我们做的是基于STC 8 9 C52单片机开发，主要是研究3轮小车的路径识别及其遥
控运动。
二、智能寻际小车基本原理
1、红外寻迹原理
探测路面黑线的基本原理：光线照射到路面并反射，由于黑线和白纸对光的反射系数不同，可以根据接收到的反射光强弱来判断是否是黑线。利用这个原理，可以控制小车行走的路迹。这里的循迹是指小车在白色地板上循黑线行走，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。处理器
就根据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，一般最大不应超过3cm。
2、驱动原理：利用L298N构成电机驱动电路
2. 1 L298N的恒压恒流桥式2A驱动芯片
L 2 9 8 N引脚介绍:
#1和15和8引脚直接接地；
#4管脚VS接2 .5到4 6的电压，它是用来驱动电机的。
#9引脚是用来接4 .5到7 V的电压的，它是用来驱动L 2 9 8芯片的，L298 需要从外部接两个电压，一个给电机，一个给芯片。
#6和11引脚是使能端，一个使能端控制一个电机，至于控制哪个取决自己。可以理解为总开关，只有都是高电平的时候两个电机才能工作。
#5,7,10,12是298的信号输入端，和单片机的10 口连接。2,
3,13,14是输出端。
#输入5和7控制输出2和3,输入的10 ,12控制输出的13,14 .
1; L298N是SGS公司产品，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; OUT1, OUT2,和OUT3, OUT4 直接分别接2 个电动机。TN1 , TN2,
TN3，TN4 引脚从单片机接输入控制电平，控制电机的正反转，ENA，ENB 接控制使能端，控制电机的停转。
3；对于电机的调速，我们采用PWM 调速的方法。其原理就是开关管在一个周期内的导通时间为t,周期为T。VCC是电源电压。电机的转速与电机两端的电压成正比，而电机两端的电压与控制波形的占空比成正比，因此电机的速度与占空比成比例。在硬件电路的连接上，我们将单片机的P2. 0〜P2 .3 口分别连接到2 9 8的IN 1〜IN 4 上,通过改变P2.0~P2. 3上的高低电平变化以控制小车的前进方向，通过改变P2. 0〜P2. 3 口上的高低电压的占空
比以控制电机的转速。
4; PWM配合桥式驱动电路L 2 9 8 N，实现直流电机调速，非常简单，且调速范围大。另外我们特别在直流电机的电驱两端并联一个磁片电容104，以稳定电机的电压不致对单片机造成干扰，实际效果不错，省掉了通过光耦隔离TPL 5 2 1实现单片机输出信号与电机驱动信号隔离
2.2 驱动板电路原理：
该驱动板需要7 . 2电源供电，但L 2 9 8的逻辑参考电平为典型的 TTL 电 平。用了一个L1117稳压芯片是为了提供稳定的5 V 输出电压和逻辑参考电 压°D9,D10,D1 1和D12是发光二极管，指示运动方向，与它们连接 的电阻是限流电阻°R5,R8是下拉电阻，让 ENB 和ENB 要么是高电平，要 么是低电平，避免电平混乱，提高对输入信号的抗干扰能力。输出端都接有0 . 1uf 电容，加上二极管平衡电路。都是为了保护 L298N ，电机是感性负载，当 给电机突然通电和断电，因为电流的瞬变，电机两端会产生瞬时高电压和大电流。 实际控制中』需要不断地使电机在正转下皈转之间切换，也就是在Qx Q+导通且 a 关断到Q B Q 斗关断且a 导通这两种状态间这种情况理论上要求两组控制信 号完全互补，但是由于实师的开关器件都存在导通和応fi 时间，绝对的互补控制逻辑会导致 上下桥臂直逋短路。为了避免直通短腐且保证各个幵关管动作的协同性和同步性，两组控制 信号理论上叢求互为倒相，而实际必须相差f 足勺张的死区时间，即保证在某一功率器件 导通的同时，同桥臂的功率器件可案的截止』防止桥臂直通短1X2111梯陋过逻辑门 器件实现了死区时间的延迟』即由1X2111高端和低端输岀的波刑如隔6所示。基中，DT 即 为定文的死区时间』Will 典型死区时间是初疏
3 智能小车舵机控制原理
利用舵机灵活控制超声波探头 1800°旋转，可以实现小车的全方位避障。 什么是如果没有保护措施，L 2 9 8会被损害
IK2111死匡延时特性
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