2011 年全½大学生电子设计竞赛
智½小½(C 题)
【本科组】
2011 年 9 月 3 日
摘要
本设计以
STC89C52
单片机为控制核心,小½具有循迹检测、超声波避障、
电机驱动、无线通信等主要功½。首先,两个电机分别单独控制左右两个½½,
通过调节两个电机的½速及½动时间,达到小½正常行驶及½向的目的。½头的
四个红外光电传感器通过对路况的检测反馈给单片机,控制小½行走路线,防止
超出边界线。与此同时通过超声波模块,检测前方是否有小½,并且将信息反馈
给单片机,控制小½减速,防止出现撞½。在第二圈超½过程中,两½相继进入
超½区后,甲½减速后直线前进,乙½正常行驶并进入超½区,达到超½目的。
关键字:控制;检测;反馈;STC89C52 单片机;超½;
i
目½
1
方案论证与比较
....................................................................................
1
2
各模块方案选择
....................................................................................
1
2.1
电源模块........................................................................................1
2.2
系统控制模块................................................................................
2
2.3
循迹模块........................................................................................2
2.4
避障模块........................................................................................2
2.5
无线通信模块................................................................................
3
2.6
电机驱动模块................................................................................
3
3
系统硬件设计
..........................................................................................
3
3.1
电源设计........................................................................................4
3.2
驱动模块设计...............................................................................
4
3.3
循迹设计........................................................................................5
3.4
超声波避障设计...........................................................................
6
4
系统½件设计
.........................................................................................
6
5
系统调试
.................................................................................................
7
6
结论
.........................................................................................................
8
7
参考文献
..................................................................................................
9
ii
1
方案论证与比较
方案一:每辆小½分别用一片
STC89C52
单片机½为控制核心,控制小½全
程行驶,包括循迹,躲避障碍物,无线通信,小½调速等功½。
方 案 二 : 每 辆 小 ½ 分 别 用 一 片
STC12C5410AD
单 片 机 ½ 为 主 控 芯 片 ,
STC12C5410AD
单片机自带PWM和AD功½。可½程序编写更简洁,运行速度
更快,½
IO
口相对较少,不½满足实际需求。
经分析以上两种方案,采用方案一。
2
各模块方案选择
2.1 电源模块
方案一:将四节
1.5V
普通电池串联为整个系统供电,这种方法获取电源方
便,且电源输出电流½力较大。½电池放电受到自身½响大,若长时间½用,
电
池输出的电流会逐渐减小,不½较长时间为小½提供稳定的电流,导致电机速度
较慢,不符合实际要求。
方案二:½用四节
1.5V
南孚电池为整个系统供电,电压可达到
6.5V,其中
通过稳压芯片
7805
获取
5V
直流电源为单片机供电,6.5V 电源为电机供电以获
得较高速度,
该电源输出电流½力较大,
而且½较长时间为小½提供稳定的电流,
½系统运行稳定,符合实际要求。
鉴于以上分析,选择方案二。
-
-
1
2.2 系统控制模块
选择
STC89C52
单片机进行系统的控制。
该单片机具有
IAP
功½,
运行稳定,
保密性强,支持在线下½½,且内部集成了
EEPROM,STC98C52
是我们比较熟悉
的一种常用的单片机,指令系统和
AT89C52
兼容,价格便宜,较容易购买。
2.3 循迹模块
采用反射式红外传感器½为循迹检测主要器件,
利用红外波的返回信号来识
别周围环境的变化。由于黑½物½反射系数的不同,通过调节½光敏三极管就只
½接收到½色物½反射回来的光束。而对于黑色物½由于其反射系数小,所反射
回来的光束很弱,光敏三极管无法接收到反射光。利用反射光可以½光敏三极管
实现导通和关断,从而实现对黑½物½的分辨。将循迹检测系统放在½前左右两
侧,½检测到黑色边界线时,在红外反射管处得到½电平信号,在经过反相器
74LS14
后,½更加灵敏和精准输出高电平信号,单片机得到高电平信号后控制
小½向相反方向行进。
2.4 避障模块
方案一:采用红外反射传感器,这种传感器½用方便½容易受到外界½响,
而且这种传感器对不同颜色的反射程度不同,有效距离较短,½½速较快时,
由
于惯性,小½不½及时减速,易发生撞½,给调试带来不便。
方案二:采用超声波传感器,½用简单,检测范围大,½用灵敏。在非超½
区时,超声波模块可避免两½相撞,在超½区时,可避免乙½出½道时与甲½相
撞。
鉴于以上分析,采用方案二。
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