1、精選優(yōu)質文檔-傾情為你奉上 2012級生產實習報告姓 名 班 級 學 號 指導教師 電氣工程學院2015年7月9日實習時間自2015年6月25日 至 2015年7月7日實習地點華北理工大學第二教學樓現場實習導師薄敬東實 習 內 容摘要本小車以超低功耗單片機系列STC15W201S為核心，完成尋跡、避障功能。在機械結構上，對普通的小車作了改進，即用一個萬用輪來代替兩個前輪，使小車的轉向更加靈敏。采用驅動芯片控制電機，紅外傳感器來尋跡、避障，基于可靠的硬件設計和穩(wěn)定的軟件算法，實現題目要求。關鍵詞：STC15W201S 單片機 尋跡 避障 一、系統(tǒng)設計1.1設計要求 (1)要求小車在跑道上實現尋跡

2、、避障基本功能。 圖1.1 小車跑道1.2方案論證及比較1、電機驅動 方案一：使用繼電器對電機進行開關控制和調制。但缺點很明顯，繼電器響應慢而且機械結構容易壞。 方案二：使用三極管或者達林頓管，結合單片機輸出 PWM 信號實現調速的目的，此方案易于實施，但若控制電機轉動方向較為困難。 方案三：使用控制芯片來實現對電機的控制。 方案選擇：采用方案三。該方案電路簡單，性能穩(wěn)定，可以輕松實現對電機方向的控制。2. 路面尋線、避障模塊 方案一：采用光敏傳感器，根據白色背景和黑線反光程度的不同來判斷傳感器是否位于黑線上。 方案二：采用反射式紅外傳感器來進行探測。只要選擇數量和探測距離合適的紅外傳感器，可

3、以準確的判斷出黑線的位置。 方案選擇：采用方案二。方案一受環(huán)境光的影響太大，效果不佳。而紅外光不易受到環(huán)境光的干擾。二、硬件電路設計整個硬件框圖如下圖所示：2.1 主控制模塊STC15W201S系列單片機是美國TI公司的一種16位的超低功耗的混合信號處理器，適合于低功耗、高速實時控制以及數據計算，它擁有更多的片上資源供設計使用，是設計的不錯選擇。 2.2 電機驅動模塊 電機的驅動芯片選用 L298N。由單片機產生的占空比可調的PWM信號傳至L298，控制電機的轉向及轉速。2.3紅外對管尋跡和測速、測距模塊紅外對管的工作原理圖如下圖所示：通過調節(jié)三極管可以調節(jié)紅外對管的靈敏度，當紅外對管檢測到白

4、線或黑線卻不能送出信號時，可以調節(jié)R4來增大其靈敏度。1、紅外對管尋跡：當小車在白色地面行駛時，裝在車下的紅外發(fā)射管發(fā)射紅外線信號，經白色反射后，被接收管接收，一旦接收管接收到信號，輸出端將輸出低電平；當小車行駛到黑線時，紅外線信號被黑色吸收后，將輸出高電平，從而實現了通過紅線檢測信號的功能。將檢測到的信號送到單片機的 I/O 口，當 I/O 口檢測到的信號為高電平時，表明小車處在黑色的引線上；同理，當 I/O 口檢測到的信號為低電平時，表明小車行駛在白色地面上。行駛原理：若紅外對管2檢測到黑線，小車直走；若只有紅外管1檢測到黑線，小車左拐；若只有紅外管3檢測到黑線，小車右拐；若三個管都沒有檢

5、測到黑線，小車保持原來的狀態(tài)行駛。2.4.避障模塊紅外避障的原理：系統(tǒng)中采用的傳感器是紅外接收二極管。測距模塊可提供較近距離的非接觸式距離感測功能，圖為避障傳感器外觀，包括紅外線發(fā)光二極管，紅外線接受二極管與控制電路。其基本工作原理為發(fā)射紅外線信號，當紅外線投射到物體而反射回來時，模塊輸出一回響信號，以觸發(fā)信號和回響信號間的時間差，來判定前方是否有物體。 三、軟件設計思路一：循跡.避障程序：當黑線在紅外對管下 ，會給單片機一個高電平。根據這個原理，可以不停地對端口掃描PIN，根據不同的PIN可以判斷小車直走，向左轉，向右轉三個狀態(tài)。當超聲波檢測到前方有物體，小車開始避障。轉換開關打到循跡之后開

6、始循跡。 四、系統(tǒng)測試1、測試數據 圈數時間(S)路程 (m) 速度(m/s)避障是否成功尋跡是否順利第一圈 164.712 0.294成功順利第二圈 174.7900.281成功順利第三圈 174.802 0.282成功順利分析：根據多次試車試驗，我們的小車基本都能沿著既定路線行進，避障效果也較理想。由于車在過彎道的時候會打滑，導致每次所走路線有微小誤差，為使小車行駛平穩(wěn)，我們犧牲速度換取平穩(wěn)度，保證小車每次都能準確沿賽道行駛?？偟膩碚f我們的小車基本完成了設計要求。五、總結 按照要求，小車已經很好地完成了所有題目要求的任務。本作品涉及到了一系列光機電一體化的技術。其中機械結構是小車能否穩(wěn)定運

7、行的基礎，硬件電路決定了小車實現的功能，而軟件部分則是控制的靈魂，算法的好壞直接決定了完成任務的質量。 整個設計過程中，我們遇到了很多困難，首先在小車底座的選擇上，我們思考了很久，最后，我們結合小車要實現的功能選擇了一款由兩個固定車輪和一個萬向輪并自帶電機的小車。在尋跡上，對紅外對管個數的選擇以及擺放，我們都經過了周密考量。如果在尋跡方面多用幾個傳感器，小車的尋跡靈敏度更高，小車也行駛更平穩(wěn)。在開發(fā)過程中，我們也充分體會到了這款單片機的性能優(yōu)越性和便利性，其單芯片設計方案對提高產品集成，降低系統(tǒng)成本有很大的幫助。最終核算，整個小車成本不過幾十元。 整個項目的研發(fā)無疑是一個充滿辛苦的過程。但是在

8、張丹老師的悉心指導下，在全組成員的共同努力下，在整個實驗室同仁的無私幫助下，我們最終完成了任務，在此對薄老師以及各位同學一并表示感謝！ 實 習 收 獲通過本次實訓設計，不僅是對我們課本所學知識的考查，更是對我們的自學能力和收集資料能力及動手能力的考驗，本次實訓使我們對一個項目整體設計有了初步認識。再有對電路板的制作有了一定的了解。并學會了使用keil軟件設計。本次實訓使我們意識到實驗的更重要性，在硬件制作和軟件調試過程中，出現了很多問題，最終都是通過實驗的方法來解決的。還有以前對程序只是一個模糊的概念。通過這次實訓極大的鍛煉了我們的思考和分析問題能力。并對單片機有利益更深的認識。      &