本文介绍了一种基于 51 单片机的小车寻迹系统。该系统采用四组高灵敏度的光电对管,对
路面黑色轨迹进行检测,并利用单片机产生 PWM 波,控制小车速度。测试结果表明,该
系统能够平稳跟踪给定的路径。整个系统基于普通玩具小车的机械结构,并利用了小车的
底盘、前后轮电机及其自动复原装置,能够平稳跟踪路面黑色轨迹运行。
一、设计任务
1、 要求
(1)车辆从起跑线出发,开始直线行走一段时间。当遇到黑线时,小车自动检测黑线
并沿着黑线自动行进。黑线走完之后,直线行走。然后遇到障碍物,通过检测障碍物离自
己的距离来判断自己是前进、后退还是左转、右转,最终达到绕过障碍物的目的。
(2)小车能够自动记录,自动显示行驶时间,从而判断是否符合要求。(1602 必须安
装在小车上)。
二、方案论证与比教
1、小车控制单元的选择
主控部分是整个小车的大脑,是整个小车运行的核心部件,起着控制小车所有运行状态
的作用。通常选用单片机作为小车的核心控制单元,本文以 STC 公司的 STC89c52 单片机为
例予以介绍。STC89c52 是一款拥有 8K RAM、32 个 I/O 口的单片机,它还拥有丰富的处理功
能,为小车的功能扩展提供了相当大的空间,只要按照该单片机的要求对其编制程序就可
以实现很多不同的功能。此外,STC 是国产单片机,价格便宜,性价比更高。
2、小车驱动单元的选择
小车驱动电机一般不使用现成的玩具小车上的配套直流电机,而使用减速电机,因为其
驱动力更强,优于普通直流电机。考虑到小车必须能够前进、倒退、停止,并能灵活转向
在左右两轮各装一个电机分别进行驱动。当左轮电机转速高于右轮电机转速时小车向右转
反 之 则 向 左 转 。 为 了 能 控 制 车 轮 的 转 速 , 可 以 采 取 PWM 调 速 法 , 即 由 单 片 机 的
IOB8、IOB9 输出一系列频率固定的方波,再通过功率放大来驱动电机,在单片机中编程改
变输出方波的占空比就可以改变加到电机上的平均电压,从而可以改变电机的转速。左右
轮两个电机转速的配合就可以实现小车的前进、倒退、转弯等功能。用单片机控制电机的
时候,需要加驱动电路,为电机提供足够大的驱动电流。使用不同的电机,其驱动电路也
不同,我们应该根据实际需求选择合适的驱动电路,通常有以下几种方案:
方案一:
用三极管电流放大驱动电路。三极管是一种常见的电子元器件,价格便宜,也很实用。
但是,它仅能驱动单个单片机并且要求所驱动电流不大,而且用三极管搭建驱动电路也很
麻烦。