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1、2011年春,第十一讲 循迹小车的设计,一、课题的背景与意义 二、循迹小车设计思路 三、循迹C程序设计 四、课后思考与实训,物理与电子工程系 徐坤,2011年春,一、课题的背景与意义,1、市场需求 未来几年，国内汽车、电动汽车市场前景良好，与之相关的人才需求量巨大。 涉及到： 汽车生产、销售 售后服务 汽车电子,2011年春,据统计，从1989年至2000年，平均每辆车上电子装置在整个汽车制造成本中所占的比例由16增至23以上。 近年来，一些豪华轿车上，使用单片微型计算机的数量已经达到48个，电子产品占到整车成本的50以上。 目前，电子技术的应用几乎已经深入到汽车所有的系统。 Anti-loc
2、k Brake System, ABS 车载音响娱乐等。,2011年春,2、电子设计竞赛 全国大学生电子设计竞赛多次涉及智能小车控制的题目。 以本科组为例： 2001年，自动往返电动小汽车 ； 2003年，电动汽车入库； 2005年，悬挂运动控制系统； 2007年，电动车跷跷板；,2009年，声音导引系统 。,2011年春,电机,传感,通信,MCU,2011年春,智能小车控制的题目涉及到：传感（光、声）、通信、机械、MCU控制等。 实现了机电一体化设计； 体现了多学科交叉应用。,因此，无论从学生就业的前景考虑，还是实践动手能力、创新能力培养的角度考虑，设立智能小车控制类的题目，意义重大。,电动
3、智能循迹小车设计能达到较好训练的目的,2011年春,设计并制作一个能自动循迹小汽车。 演示场地1米见方，表面贴有白纸，在其上有黑色胶带制成的轨迹（宽6厘米，均匀）。 能够自行沿着曲线行走（A点循迹到C点），而无需人工干预 （遥控）。,循迹小车题目要求,2011年春,二、循迹小车设计思路,1、题目分析 感知路面信息 颜色黑与白 运动 电机 MCU是大脑 AT89S51 留足扩展 键盘、显示和声响,路面检测模块,电机驱动模块,单片机控制模块,键盘模块,显示模块,声响模块,2011年春,2、设计方法与系统框图,路面检测,电机驱动,单片机控制,键盘模块,显示模块,小车循迹系统,路面检测,电机驱动,单片
4、机 控制,键盘模块,显示模块,.,自顶而下,抓住主要矛盾，不在具体细节上纠缠。 尽量运用概念描述、分析设计对象，不过早地考虑具体的电路、元器件和工艺。,声响模块,声响模块,以功能模块为基础自顶而下的设计方法,充分借鉴前辈的研究成果。,2011年春,3、路面检测原理 黑色和白色路面对光的反射程度不同 白色反射程度强，而黑色反射程度弱。,反射式红外光电传感器ST168,引脚图,组成原理图,单片机 控制,2011年春,反射接收良好,高,低,高,高,光电晶体管导通,输出高电平,反射接收不良,光电晶体管截止,输出低电平,2011年春,4、电机驱动,电机驱动芯片L298,2011年春,L298典型应用电路
5、,单片机 控制,2011年春,输出控制,输入控制,2011年春,分析细节、完善自顶而下的设计方法,以 功能 模块 为 基础,ST168 检测 电路,L298控制电路,AT89S51单片机,自上而下,电路图,2011年春,三、循迹C程序设计,1、程序流程,左转,监测处理,系统初始化,启动,是否检测到黑线？,右转,前进,是,否,循迹是否结束？,声光报警,是,否,void main( ) 主要完成系统的初始化；,结构化程序的设计方案,Speaker_LED( ) 完成提示任务；,Display_Function( ) 完成显示工作；,void Scan_Function( ) 完成检测信号的识别、处
6、理及对小车运动状态的做出指示；,2011年春,传感信号输入端： sbit left_sensor=P20; sbit middle_sensor=P21; sbit right_sensor=P22;,左转,监测处理,系统初始化,启动,是否检测到黑线？,右转,前进,是,否,循迹是否结束？,声光报警,是,否,2、系统初始化,（1）I/O分配与定义,左侧电子控制端： sbit IN1=P10; sbit IN2=P11; sbit ENA=P12;,右侧电子控制： sbit IN3=P13; sbit IN4=P14; sbit ENB=P15;,（2）MCU对传感信号的识别方式确定,编程扫描方式
7、 定时扫描方式 中断扫描方式,原则：既要保证MCU能及时响应外围信号的输入操作，又不要过多占用CPU 的工作时间。,2011年春,void Scan_Function( ) interrupt 1 using 1 TH0=(65536-50000)/256; TL0=(65536-50000)%256; if(+t_count=2) t_count=0; P2=0 xFF; run_status=P20 xFF; switch(run_status) case 2: ENA=1;IN1=1;IN2=0; ENB=1;IN3=1;IN4=0; break; case 3: break; case 6: break; default: ,左转,监测处理,系统初始化,启动,是否检测到黑线？,右转,前进,是,否,循迹是否结束？,声光报警,是,否,3、监测与处理,2011年春,四、课后思考与实训,1 、思考 按照此方法设计的循迹小车的运行状态是什么样子的，为什么？有何改进的举措？ 2 、实训内容： （1）利用Proteus画出仿真原理图； （2）完成控制程序的编写，利用Keil调试； （3）利用Protel99SE画出电路原理图，并制出PCB板。,2011年春,敬请各位领导专家批评指正！,