電氣工程學院創(chuàng)新設(shè)計說明書題目：尋跡車學院(系）：電氣工程學院年級專業(yè)：09應(yīng)電4班學號：090103030173學生姓名：鄭喜東電氣學院創(chuàng)新設(shè)計（論文）任務(wù)書學號090103030173學生姓名鄭喜東專業(yè)（班級）09級應(yīng)電4班設(shè)計題目尋跡車設(shè)計技術(shù)參數(shù)1駕馭紅外檢測原理，測量路徑走向；2合理設(shè)置電機限制周期；3駕馭PWM電機調(diào)速原理.設(shè)計要求1最多選用三個紅外尋跡模塊；2主板選用MSP430或STM8均可；3驅(qū)動采納L9110模塊.工作量較大工作計劃1學習和駕馭IAR軟件地運用，了解一下STM8單片機地基本學問.2系統(tǒng)學習IO端口、定時器、中斷地應(yīng)用，結(jié)合相關(guān)例程熟識相關(guān)庫函數(shù)和對應(yīng)地寄存器.3依據(jù)任務(wù)書要求編寫程序，結(jié)合相關(guān)模塊檢測程序，視察尋跡車能否尋跡前行.4依據(jù)尋跡車地運行狀況調(diào)試程序，直至尋跡車可以正常運行.參考資料1光電檢測技術(shù)；2直流電機調(diào)速原理；3相應(yīng)地微處理器原理及應(yīng)用.書目摘要引言PWM限制直流電機原理3.1PWM基本原理3.2PWM波實現(xiàn)方法尋跡車硬件部分4.1管腳接線4.2電機驅(qū)動部分4.3紅外檢測部分尋跡車軟件部分5.1程序流程圖5.2源程序結(jié)束語參考文獻第一章摘要本設(shè)計是一種基于STM8限制地簡易自動尋跡小車系統(tǒng)，其探討意義涵蓋了工業(yè)、生活、勘探以及人類關(guān)注地探月工程.旨在設(shè)計出一款可以自主識別路途，選擇正確地行進線路地小車.用軟件模擬PWM輸出驅(qū)動直流電動機，并限制小車速度和方向.利用紅外反射式光電傳感器對路面黑色軌跡進行檢測,比較小車當前地位置，將路面檢測信號反饋給限制系統(tǒng).限制系統(tǒng)對采集到地信號予以分析推斷,剛好限制驅(qū)動左右方向電機不同轉(zhuǎn)速以調(diào)整小車直走或轉(zhuǎn)向,從而使小車能夠沿著黑色軌跡自動行駛,實現(xiàn)小車自動尋跡地目地.b5E2RGbCAP關(guān)鍵詞：尋跡小車，STM8，紅外反射光電傳感器其次章引言近年來機器人地智能水平不斷提高，并且快速地變更著人們地生活方式.人們在不斷探討、改造、相識自然地過程中，制造能替代人勞動地機器始終是人類地幻想.而近幾十年來中國在航天領(lǐng)域地發(fā)展越來越快，世界各國也從沒停止過探究外星地腳步.在外星球惡劣地環(huán)境下探究全由人去完成是不行能地.那么可以自動駕駛地小車就發(fā)揮了它地作用了.用帶有攝像頭地小車就可以讓我們在地球上看到外星球地地貌.如何讓小車自動地精確地依據(jù)人預(yù)設(shè)地路途去進行工作成了人們起先探討地課題，現(xiàn)在也有很多地相關(guān)成果.p1EanqFDPw尋跡小車要實現(xiàn)自動導引功能就必須要感知導引線，感知導引線相當給機器人一個視覺功能.避障限制系統(tǒng)是基于自動導引小車（AGV—auto-guidevehicle）系統(tǒng)，基于它地智能小車實現(xiàn)自動識別路途，推斷并自動避開障礙，選擇正確地行進路途.運用傳感器感知路途和障礙并做出推斷和相應(yīng)地執(zhí)行動作.DXDiTa9E3d本設(shè)計就采納了比較先進地STM8為限制核心，該設(shè)計具有實際意義，可以應(yīng)用于考古、機器人、醫(yī)療器械等很多方面.尤其是在足球機器人探討方面具有很好地發(fā)展前景；在考古方面也應(yīng)用到了超聲波傳感器進行檢測.所以本設(shè)計與實際相結(jié)合，現(xiàn)實意義很強.該智能小車可以作為機器人地典型代表.它可以分為三大組成部分：傳感器檢測部分、執(zhí)行部分、CPU.實現(xiàn)小車自動識別路途，選擇正確地行進路途.傳感檢測部分考慮到小車一般不須要感知清楚地圖像，只要求粗略感知即可，所以可以舍棄昂貴地CCD傳感器而考慮運用價廉物美地紅外反射式傳感器來充當.智能小車地執(zhí)行部分，是由直流電機來充當?shù)兀饕拗菩≤嚨匦羞M方向.實現(xiàn)了小車依據(jù)路途自動轉(zhuǎn)向也就可以讓小車去完成人預(yù)設(shè)地任務(wù).RTCrpUDGiT第三章PWM限制直流電機原理3.1PWM基本原理脈寬調(diào)制地基本原理，脈寬調(diào)制（PulseWidthModulation），是利用電力電子開關(guān)器件地導通與關(guān)斷，將直流電壓變成連續(xù)地直流脈沖序列，并通過限制脈沖地寬度或周期達到變壓地目地.所采納地電力電子器件都為全控型器件，如電力晶體管（GTR）、功率MOSFET、IGBT等.通常PWM變換器是用定頻調(diào)寬來達到調(diào)壓地目地PWM變換器調(diào)壓與晶閘管相控調(diào)壓相比有很多優(yōu)點，如須要地濾波裝置很小甚至只利用電樞電感已經(jīng)足夠，不須要外加濾波裝置；電動機地損耗和發(fā)熱較小、動態(tài)響應(yīng)快、開關(guān)頻率高、限制線路簡潔等.5PCzVD7HxAPWM地占空比確定輸出到直流電機地平均電壓.PWM不是調(diào)整電流地.PWM地意思是脈寬調(diào)整,也就是調(diào)整方波高電平和低電平地時間比,一個20%占空比波形,會有20%地高電平常間和80%地低電平常間，而一個60%占空比地波形則具有60%地高電平常間和40%地低電平常間,占空比越大,高電平常間越長,則輸出地脈沖幅度越高,即電壓越高.假如占空比為0%,那么高電平常間為0,則沒有電壓輸出.假如占空比為100%,那么輸出全部電壓.所以通過調(diào)整占空比,可以實現(xiàn)調(diào)整輸出電壓地目地,而且輸出電壓可以無級連續(xù)調(diào)整.PWM信號是一個矩形地方波，他地脈沖寬度可以隨意變更，變更其脈沖寬度限制限制回路輸出電壓凹凸或者做功時間地長短，實現(xiàn)無級調(diào)速.

jLBHrnAILg3.2PWM波實現(xiàn)方法PWM信號地產(chǎn)生通常有兩種方法：一種是軟件地方法；另一種是硬件地方法.本試驗用STM8以軟件地地方式實現(xiàn)PWM地輸出和占空比地變更.通過限制定時器，從而可以實現(xiàn)從STM8地隨意輸出口輸出不同占空比地脈沖波形.xHAQX74J0X尋跡車硬件部分4.1管腳接線CPU通過接口PD3、PD4輸出兩個占空比可調(diào)地PWM波，分別連接小車上地兩個直流電機限制小車地直走或轉(zhuǎn)彎.LDAYtRyKfE兩個紅外反射式光電傳感器對稱接在小車地兩端放射和接收紅外信號，將紅外反射式光電傳感器地接收端分別連至CPU地PB1、PC1接口.Zzz6ZB2LtkCPU內(nèi)部時基單元采納高速時鐘HSI，8分頻，即2MHz.紅外反射式光電傳感器地掃描周期通過延時程序delay設(shè)置實現(xiàn).利用兩個輸出比較通道CH1、CH2，可輸出占空比可調(diào)地PWM波.4.2電機驅(qū)動部分對于小車車輪地兩個直流電機，我們采納了兩片L9110電機驅(qū)動芯片分別對其進行驅(qū)動，接收STM8單片機地信號使兩個直流電機轉(zhuǎn)速相同或不同，從而調(diào)整小車地前進方向和轉(zhuǎn)速.dvzfvkwMI14.3紅外檢測部分小車循跡原理是小車在畫有黑線地白紙“路面”上行駛，由于黑線和白紙對光線地反射系數(shù)不同，可依據(jù)接收到地反射光地強弱來推斷“道路”—黑線.該模塊中利用了簡潔、應(yīng)用也比較普遍地檢測方法——紅外探測法.紅外探測法，即利用紅外線在不同顏色地物理表面具有不同地反射性質(zhì)地特點.在小車行駛過程中不斷地向地面放射紅外光，當紅外光遇到白色地面時發(fā)生漫放射，反射光被裝在小車上地接收管接收；假如遇到黑線則紅外光被汲取，則小車上地接收管接收不到信號，接收管收到信號后，輸出端為低電平，接收管不能接收到信號時，輸出端為高電平，單片機通過采集每個紅外接收管地輸出端電壓，便可以檢測出軌道地位置，從而限制小車地轉(zhuǎn)向，使小車始終沿軌道前進.為了使檢測精確，2只紅外接收管對稱分布在黑線地兩側(cè).rqyn14ZNXI本尋跡車采納TCR5000紅外反射式傳感器，TCR5000具有結(jié)構(gòu)緊湊建設(shè)發(fā)光光源和探測器排列在同一方向，以感知對象地存在從對象運用反射紅外線光束.工作波長為950毫米.該探測器光電晶體管組成.工作時由藍色放射管放射紅外線，紅外線由遮擋物反射回來被接收管接收.接收反射光線后地接收管呈導通狀態(tài)，與一電阻串聯(lián)即可主城一個由放射管限制地分壓電路，由此可實現(xiàn)對遮擋物反射光線強度地檢測.我們常常利用這一特性去實現(xiàn)顏色識別.其實物圖如圖1，引腳圖如圖2所示.EmxvxOtOco圖1TCR5000實物圖圖2TCR5000引腳定義尋跡車軟件部分5.1程序流程圖5.2源程序#include"stm8s.h"#defineucharunsignedchar#defineuintunsignedint#defineulongunsignedlongunsignedintleft_read(void){returnGPIO_ReadInputPin(GPIOB,GPIO_PIN_1);}unsignedintright_read(void){returnGPIO_ReadInputPin(GPIOC,GPIO_PIN_1);}voiddelay(ulongi){ulongj;for(j=0;j<i;j++){;}}voidCLK_configuration(void){CLK_HSIPrescalerConfig(CLK_PRESCALER_HSIDIV8);}voidGPIO_configuration(void){GPIO_DeInit(GPIOD);GPIO_DeInit(GPIOB);GPIO_DeInit(GPIOC);GPIO_Init(GPIOD,GPIO_PIN_3,GPIO_MODE_OUT_PP_LOW_FAST);//CH2SixE2yXPq5GPIO_Init(GPIOD,GPIO_PIN_4,GPIO_MODE_OUT_PP_LOW_FAST);//CH16ewMyirQFLGPIO_Init(GPIOB,GPIO_PIN_1,GPIO_MODE_IN_FL_IT);//左檢測kavU42VRUsGPIO_Init(GPIOC,GPIO_PIN_1,GPIO_MODE_IN_FL_IT);//右檢測y6v3ALoS89}voidmain(void){CLK_configuration();GPIO_configuration();TIM2_TimeBaseInit(TIM2_PRESCALER_8,1000);TIM2_OC1Init(TIM2_OCMODE_PWM1,TIM2_OUTPUTSTATE_ENABLE,0,TIM2_OCPOLARITY_HIGH);M2ub6vSTnPTIM2_OC1PreloadConfig(ENABLE);TIM2_OC2Init(TIM2_OCMODE_PWM1,TIM2_OUTPUTSTATE_ENABLE,0,TIM2_OCPOLARITY_HIGH);0YujCfmUCwTIM2_OC2PreloadConfig(ENABLE);TIM2_ARRPreloadConfig(ENABLE);TIM2_Cmd(ENABLE);while(1){unsignedintN;unsignedintM;N=left_read();M=right_read();delay(600);if(N==0x00&&M==0x00){TIM2_SetCompare1(900);//直線行駛TIM2_SetCompare2(900);}elseif(N==0x00&&M!=0x00){TIM2_SetCompare1(800);//右轉(zhuǎn)TIM2_SetCompare2(300);}elseif(N!=0x00&&M==0x00){TIM2_SetCompare1(300);//左轉(zhuǎn)TIM2_SetCompare2(800);}elseif(N!=0x00&&M!=0x00){TIM2_SetCompare1(0);//停止行駛TIM2_SetCompare2(0);}}}結(jié)束語我在這次設(shè)計中收獲很大，感覺這次創(chuàng)新試驗是很有意義地.身為應(yīng)用電子專業(yè)地學生，設(shè)計是我將來必需地技能.而這次制作恰恰給我供應(yīng)了一個應(yīng)用自己所學學問地平臺，通過這次地制作，可以考察自己在自學單片機中，收獲地那些學問.eUts8ZQVRd從理論設(shè)計，到確定具體方案，再到仿真軟件仿真，再到安裝實際電路，最終到調(diào)試程序、成型.整個過程都須要充分利用所學地學問進行思索、借鑒.可以說，本次制作是對前面所學地學問進行地一次比較綜合地檢驗,而且還幫我增加了STM8芯片地理解和對智能小車地了解.總地來說，這次制作雖然累，但特別充溢.sQsAEJkW5T在這次創(chuàng)新試驗中，正確地思路是很重要地，只有設(shè)計思路是正確地，那設(shè)計才有可能勝利.因此我們在設(shè)計前做好充分地打算，仔細查找具體地資料，為我們設(shè)計地勝利打下了堅實地基礎(chǔ).GMsIasNXkA本試驗程序設(shè)計比較簡潔，程序思路框架簡潔理清，比較費時間地是小車尋跡效果地調(diào)試.其中主要通過變更占空比地協(xié)作來改善小車地尋跡性能，另外當紅外檢測模塊地掃描頻率較小時，小車簡潔來回扭動難以實現(xiàn)穩(wěn)定尋跡.為了實現(xiàn)小車較快速行進，可提高直行時地占空比，轉(zhuǎn)彎時地相對轉(zhuǎn)速差相對較大從而實現(xiàn)平穩(wěn)轉(zhuǎn)向，并提高行進地平均速度.須要留意地是在運用TIM2時地兩個通道時要正確選擇芯片對應(yīng)地IO口即PD3、PD4.TIrRGchYzg參考文獻1STM8S105xx系列數(shù)據(jù)手冊(2009年2月)2STM8S105xx系列參考手冊3強錫富.傳感器.機械工業(yè)出版社，2001年4李科杰.新編傳感器技術(shù)手冊.國防工業(yè)出版社，2002年5賈伯年.傳感器技術(shù).東南高校出版社，1992年6楊寶清.孫寶元.傳感器及其應(yīng)用手冊.2004年7單成祥.傳感器地理論與設(shè)計基礎(chǔ)及其應(yīng)用.國防工業(yè)出版社.1999年電氣學院創(chuàng)新設(shè)計評審看法表指導老師評語：①該生學習看法（仔細較仔細不仔細）②該生依靠他人進行設(shè)計狀況（有無）③該生設(shè)計有無創(chuàng)新點（有無）指導老師簽字：年月日圖面及其它成果：答辯小組評語：①設(shè)計奇妙，實現(xiàn)設(shè)計要求，并有所創(chuàng)新.②設(shè)計合理，實現(xiàn)設(shè)計要求.③實現(xiàn)了大部分設(shè)計要求.④沒有完成設(shè)計要求，或者只實現(xiàn)了一小部分地設(shè)計要求.答辯成果：組長簽字：年月日創(chuàng)新設(shè)計綜合成果：答辯小組成員簽字：年月日版權(quán)申明本文部分內(nèi)容，包括文字、圖片、以及設(shè)計等在網(wǎng)上搜集整理.版權(quán)為個人全部Thisarticleincludessomeparts,includingtext,pictures,anddesign.Copyrightispersonalownership.7EqZcWLZNX用戶可將本文地內(nèi)容或服務(wù)用于個人學習、探討或觀賞，以及其他非商業(yè)性或非盈利性用途，但同時應(yīng)遵守著作權(quán)法及其他相關(guān)法律地規(guī)定，不得侵擾本網(wǎng)站及相關(guān)權(quán)利人地合法權(quán)利.除此以外，將本文任何內(nèi)容或服務(wù)用于其他用途時，須征得本人及相關(guān)權(quán)利人地書面許可，并支付酬勞.lzq7IGf02EUsersmayusethecontentsorservicesofthisarticleforpersonalstudy,researchorappreciation,andothernon-commercialornon-profitpurposes,butatthesametime,theyshallabidebytheprovisio