很多人都想要一款屬于自己的循跡小車，它可以安裝我們的編程進(jìn)行移動(dòng)，規(guī)避障礙物等自主活動(dòng)，那么最簡單的51循跡小車怎么做呢？今天小編帶給大家一款自動(dòng)循跡小車的設(shè)計(jì)方案。

自動(dòng)循跡小車是一項(xiàng)比較熱門的電子競賽，有許多設(shè)計(jì)方案。做單片機(jī)的工程師相比都對循跡小車有所認(rèn)識(shí)，它是自動(dòng)引導(dǎo)機(jī)器人系統(tǒng)的基本應(yīng)用，那么今天小編就給大家介紹下自動(dòng)自動(dòng)循跡小車的原理，智能循跡小車的應(yīng)用，智能循跡小車程序，循跡小車用途等知識(shí)吧！

我們本次智能小車制作主要是讓小車實(shí)現(xiàn)根據(jù)黑線的路徑進(jìn)行循跡的功能(避障功能可自由完成)

智能小車可以分成三個(gè)部分——傳感器部分、控制器部分、執(zhí)行器部分

控制器部分：接收傳感器部分傳遞過來的信號(hào)，并根據(jù)事前寫入的決策系統(tǒng)(軟件程序)，來決定機(jī)器人對外部信號(hào)的反應(yīng)，將控制信號(hào)發(fā)給執(zhí)行器部分。好比人的大腦。

執(zhí)行器部分：驅(qū)動(dòng)機(jī)器人做出各種行為，包括發(fā)出各種信號(hào)(點(diǎn)亮發(fā)光二極管、發(fā)出聲音)的部分，并且可以根據(jù)控制器部分的信號(hào)調(diào)整自己的狀態(tài)。對機(jī)器人小車來說，最基本的就是輪子。這部分就好比人的四肢一樣。

傳感器部分：機(jī)器人用來讀取各種外部信號(hào)的傳感器，以及控制機(jī)器人行動(dòng)的各種開關(guān)。好比人的眼睛、耳朵等感覺器官。

一、智能循跡小車簡介

小車工作原理

本系統(tǒng)采用較為簡單的設(shè)計(jì)方案，通過紅外傳感器循跡模塊判斷黑線的路徑，然后由80C51單片機(jī)通過IO口控制L298N電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊改變兩個(gè)直流電機(jī)的工作狀態(tài)，最后實(shí)現(xiàn)循跡功能。

系統(tǒng)構(gòu)成——系統(tǒng)框圖

系統(tǒng)構(gòu)成——工作流程

二、組件說明

1、單片機(jī)主控電路

本次小車制作用89C51單片機(jī)作為其主要控制器部分，接受由傳感器傳輸來的信息，進(jìn)行判斷后將控制信號(hào)發(fā)送給執(zhí)行部分。

控制器部分的制作即是制作一個(gè)51單片機(jī)最小系統(tǒng)。通過傳感器部分和執(zhí)行部分的連接，編寫程序來判斷接收到的信息然后做出響應(yīng)。

2、紅外傳感器模塊

采用的是TCRT5000紅外循跡探頭傳感器，檢測發(fā)射距離：1mm~25mm適用。所以安裝紅外傳感模塊要盡量在此檢測距離內(nèi)。其上有三個(gè)引腳，分別是VCC、GND、OUT。VCC：連接電源正極；GND：連接電源負(fù)極；OUT：輸出信號(hào)端口，與單片機(jī)IO口相連。

工作原理：傳感器的紅外發(fā)射二極管不斷發(fā)射紅外線，當(dāng)發(fā)射出的紅外線沒有被反射回來或被反射回來但強(qiáng)度不夠大時(shí)，光敏三極管一直處于關(guān)斷狀態(tài)，此時(shí)模塊的輸出端為低電平(即輸出0)，指示二極管一直處于熄滅狀態(tài)；被檢測物體出現(xiàn)在檢測范圍內(nèi)時(shí)，紅外線被反射回來且強(qiáng)度足夠大，光敏三極管飽和，此時(shí)模塊的輸出端為高電平(即輸出1)，指示二極管被點(diǎn)亮

注意：由于各個(gè)廠家生產(chǎn)的紅外傳感器模塊原理圖不盡相同，高低電平邏輯也不相同。例如模塊發(fā)射的光線被反射回并被模塊識(shí)別到，即輸出高電平信號(hào)，但是，不同廠家生產(chǎn)的可能輸出低電平信號(hào)。因此紅外傳感器的工作模式需要自己甄別。

3、超聲波測距模塊

采用HC-SR04，有四個(gè)引腳分別是VCC、GND、TRIG(控制開始測距)、ECHO(響應(yīng)輸出)

工作原理：

(1)通過TRIG觸發(fā)測距，給至少10us的高電平信號(hào);

(2)模塊自動(dòng)發(fā)送8個(gè)40khz的方波，自動(dòng)檢測是否有信號(hào)返回；

(3)有信號(hào)返回，通過ECHO輸出一個(gè)高電平，高電平持續(xù)的時(shí)間就是超聲波從發(fā)射到返回的時(shí)間。測試距離=(高電平時(shí)間*聲速(340M/S))/2;

本模塊使用方法：一個(gè)控制口(TRIG)發(fā)一個(gè)10US以上的高電平，就可以在接收口(ECHO)等待高電平輸出。一有輸出就可以開定時(shí)器計(jì)時(shí)，當(dāng)此口變?yōu)榈碗娖綍r(shí)就可以讀定時(shí)器的值，此時(shí)就為此次測距的時(shí)間，方可算出距離。如此不斷的周期測，即可以達(dá)到你移動(dòng)測量的值。

4、L298N電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊

采用光電耦合器件隔離單片機(jī)與L298N的控制電路，工藝精度高，性能可靠。L298N模塊內(nèi)部通過H橋電路實(shí)現(xiàn)直流電機(jī)的正轉(zhuǎn)，反轉(zhuǎn)，還可以通過單片機(jī)輸出PWM控制使能端進(jìn)而控制直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)前進(jìn)、后退、轉(zhuǎn)彎。

主要參數(shù)：

電流-輸出\通道：2A

電流-峰值輸出：3A

電源電壓：4.5~46V(一般采用12V供電)

工作溫度：-25℃~130℃

工作原理及實(shí)物圖：

通過改變邏輯輸入端，輸入高\(yùn)低電平使直流電機(jī)工作狀態(tài)發(fā)生改變。

5、直流電機(jī)

電機(jī)有正負(fù)極，把電機(jī)的+和-分別接到電源的正極和負(fù)極，電機(jī)即可轉(zhuǎn)動(dòng)，如果要改變電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向，改變正負(fù)極即可。電機(jī)的轉(zhuǎn)速我們可以理解為和外接的電壓是正相關(guān)的。電源電壓一般是已經(jīng)確定了，因此如果我們要對電機(jī)進(jìn)行調(diào)速，就需要用PWM波對電機(jī)進(jìn)行調(diào)速。

6、電源模塊

電源建議采用兩個(gè)18650電池給L298N電機(jī)模塊供電，再通過L298N上的5V輸出端口給單片機(jī)和傳感器供電。

三、PWM簡介

什么是PWM：

PWM是脈沖寬度調(diào)制的簡稱，脈沖寬度調(diào)制是利用微處理器的數(shù)字輸出來對模擬電路進(jìn)行控制的一種非常有效的技術(shù)，廣泛應(yīng)用在從測量、通信到功率控制與變換的許多領(lǐng)域中。

PWM產(chǎn)生過程：

利用51單片機(jī)的T0定時(shí)計(jì)數(shù)器，工作在預(yù)裝載模式下。設(shè)置定時(shí)器定時(shí)中斷時(shí)間(本次設(shè)計(jì)采用0.1ms)中斷一次從而產(chǎn)生占空比可調(diào)的方波信號(hào)，即PWM信號(hào)。

(占空比是指在一個(gè)脈沖循環(huán)內(nèi)，通電時(shí)間相對于總時(shí)間所占的比例。)

PWM調(diào)速原理：

通過輸出PWM調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)電壓脈沖寬度的方式，并與電路中一些相應(yīng)的儲(chǔ)能元件配合，改變了輸送到電樞電壓的幅值，從而達(dá)到改變直流電機(jī)轉(zhuǎn)速的目的

PWM產(chǎn)生流程圖

那么如何編寫程序使51單片機(jī)產(chǎn)生PWM信號(hào)呢？

你們可以參考以下例程

四、程序設(shè)計(jì)思路

我們組裝好小車后，關(guān)鍵的是如何編寫小車的程序

程序決定了小車能否根據(jù)黑線的路徑

正確平穩(wěn)地運(yùn)行

以下是程序設(shè)計(jì)的思路框圖

除此之外，我們還需要了解小車循跡的流程

以三路循跡為例，當(dāng)中間的紅外傳感器檢測到黑線，則小車在軌道中間，直流電機(jī)正轉(zhuǎn)，兩個(gè)輪子保持前進(jìn)；當(dāng)左邊的紅外傳感器檢測到黑線，則說明小車要進(jìn)行左拐彎，左邊的電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，右邊的電機(jī)保持轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)左轉(zhuǎn)彎；當(dāng)右邊的紅外傳感器檢測到黑線，則說明小車要進(jìn)行右拐彎，右邊的電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，左邊的電機(jī)保持轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)右轉(zhuǎn)彎。

根據(jù)以上的分析，我們就可以動(dòng)手編寫小車的循跡程序了

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的简单循迹小车实验心得_你真的了解循迹小车吗，小宇教你如何制作属于自己的循迹小车...的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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