基于单片机的智能循迹小车2016计算机作品大赛作品-答辩PPTPPT课件 16页

'2016年江西省计算机作品大赛答辩基于单片机的智能循迹小车队长/报告人：罗爱军队员：王明晟刘增龙日期：2016.5.20 作品背景智能车辆也叫无人车辆，是一个集环境感知、规划决策和多等级辅助驾等功能于一体的综合系统。它集中运用了计算机、现代传感、信息融合、通讯人工智能及自动控制等技术，是典型的高新技术综合体。智能车辆在原车辆系基础上主要由计算机处理系统、摄像机和一些传感器组成。摄像机用来获得道图像信息，车速传感器用来获得车速，障碍物传感器用来获得前方、侧方、后障碍物信息等，然后由计算机处理系统来完成对所获图像、信息的预处理、增与分析识别工作，并对车辆的行驶状况做出控制。智能车有着十分广泛的应景，许多国家都在积极进行智能车辆的研究，最典型的运用就是在智能运输系统ITS上的应用。智能车辆在物流、军事等众多领域都有很广的应用前景。 主要内容：作品简介1循迹小车总体设计2循迹小车硬件设计3循迹小车软件设计4总结5 作品简介:跑道信息采集，并传到核心芯片处理芯片处理采集到的信息并将处理结果传递到驱动控制模块接收处理后的信号，控制车身通过驱动模块进行对驱动电机和舵机的控制。使得车身在单片机的控制下前行、停止、转向等。单片机经过A/D转换后通过对电压进行比较，识别出黑线的位置，同时接收编码器传递的信号。进行综合处理，并对控制模块传递控制信号。加载CCD红外探测头，采集跑道的信息。传感器对赛道（白色）和引导线（黑色）的信息进行采样后，以电压的形式送给单片机。此作品本次设计的智能车在行进的过程中，利用了红外传感器采集路面信息，得到的数据送到单片机进行A/D转换，单片机根据转换后的数据，通过PWM波控制舵机的转动，通过KinetisARMCortx-M4K60-144pin控制电机的转动，以达到自动寻迹的目的。 循迹小车其他特点:1车身采用C型车模。拥有双驱动电机，车轮摩擦力相对较大。同时采用小型号的车轮使得对车轮的控制力大大提升，车身更稳定。2循迹小车的另一个特点是高度自动化，可以自行根据跑路况进行综合判断依据程序计算下一步车身如何进行运转。完全不需要认为进行干预。3电源采用标准车模用7.2V2000mAhNi-cd蓄电池进行电压调节。其中，单片机系统、路径识别的光电传感器和接收器电路、车速传感器电路，LCD显示电路，需要5V电压，伺服电机工作电压范围4.8V到6V。 循迹小车总体设计:循迹小车控制系统结构框图本系统采用简单明了的设计方案。传感器对赛道（白色）和引导线（黑色）的信息进行采样后，以电压的形式送给单片机，单片机经过A/D转换后通过对电压进行比较，识别出黑线的位置，以控制舵机的转动。同时通过驱动模块对驱动电机进行控制。 循迹传感器:1摄像头视频信号端接LM1881的视频信号输入端，同时也接入S12的一个AD转换器口（选用AD0）。LM1881的行同步信号端（引脚1）接入S12的一个带中断能力的I/O口循迹传感器电路图 驱动电路:1直流电机的控制一般由单片机的PWM信号来完成2MC33886为桥式驱动电路，通过控制输入的信号，可以控制两个半桥的通断来实现电机的顺转与倒转。由于在赛车中不需要倒车，为了扩大芯片的驱动能力，把两个半桥并联使用。驱动芯片和直流电机接线图 循迹小车软件设计:1本设计采用C语言来编译程序。模块化结构程序的设计，可以使系统软件便于调试与优化，也使其他人更好地理解和阅读系统的程序设计。因此，软件的设计上，运用了模块化程序的结构对软件进行设计，使得程序变得更加直观易懂。程序的主要模块有：主程序、定时溢出中断服务程序、外部中断服务程序。2KeilC51单片机软件开发系统可用于编辑C或汇编源文件。然后分别由C51编译器编译生成目标文件（.OBJ）。目标文件与库文件一起经LIB51连接定位生成绝对目标文件（.ABS）。ABS文件由OH51转换成标准的Hex文件。3在软件调试中，使用功能强大且的WAVE6000软件进行软件编译与调试,使用MicrocontrollerISPSoftware及其配套的单片机对程序进行烧录。 部分程序功能舵机中值调整K60作为主控板，电源提供3~7.8V供电，k60芯片和舵机直供3v，ccd直供5v，电机模块供稳压后7~8v。电源供电后，初始化各个模块，ccd扫描赛道，延时两秒钟，电机开始工作，ccd采集图像并传递给k60，k60处理ccd的信号后，更改传递给舵机的占空比，使之始终不偏离赛道，编码器采集电机转速，并反馈给k60，k60根据ccd采集的信号，修改电机占空比，使之不因转速而出赛道。程序编写思路 二值化算法关键点调试代码调试前期主要是独立调试阶段，独立调试的对象主要包括双路电机驱动模块，舵机，ccd，当然包括k60芯片。调试可能遇到的问题以及应当达到的效果：1.IAR编译烧录失败（原因非常多）2.Jlink固件丢失3.资料不全，没有相关底层库及示例代码4.不同的底层库有不同的效果5.电脑串口烧坏6.Uart无法发送数据，看不到ccd图像7.舵机转角与占空比不协调8.电机转速，拖动，转矩问题9.Ccd图像采集出现死点，盲点，导致丢线10.编码时，变量类型有无符号（尽量使用有符号类型）11.硬件烧毁程序设计 结论：此智能循迹小车为基础，使用了CCD光电传感器来探测跑道环境，同时对采集到的数据信息进行融合。来进行对驱动电机和舵机的控制取得了以下成果：2经过多次的测试证明，循迹传感器呈M型布局时更适合检测多弯道的轨迹。由于传感器不在同一直线上，故小车转弯时，左右两边后部的传感器有较大的采样空间，两边前端的传感器则对采集的信号有更好的前瞻性。整个布局有利于在弯道处提高小车速度。但相对一字型布局，M型布局容易产生不稳定信号，从而产生信号震荡，影响小车行驶的稳定性。3小车保留了扩展功能。循迹小车在完成设计预想的前提下，考虑到车体结构设计的简单化，降低了制作成本，使之更具有普及性。保留了各种硬件接口和软件子程序接口，方便以后的扩展和进一步的开发。1小车可以实现自动探测跑道情况并在无外部环境影响或改变时，小车将自动跑完跑道一圈。 展望：智能循迹小车属于应用开发项目，涉及了多种学科，由于本课题的试验性和不完善性。智能循迹小车在以下两个方面还有提升的空间：1环境信息采集功能：环境信息采集的实时性和完整性。增加避障控制功能：包括避障的精确性和灵活度这两个指标。2 ThankYouForYourAttention!16'