AVR单片机驱动自动循迹小车设计：闭环控制与红外传感器应用

本文档主要介绍了如何利用AVR单片机（如MSP430）设计一款具备自动循迹功能的智能小车。该设计采用闭环控制系统原理，通过传感器进行环境感知，精确地监控小车运动状态，并通过微处理器（如AVR单片机）生成脉冲宽度调制（PWM）信号来控制直流电机的转速和方向，实现小车的直线行驶、拐弯、倒退、停止以及障碍物避障和寻光定位等任务。 小车的核心部分包括： 1. **硬件电路**： - **电机驱动电路**：设计采用两个三极管（S9013）控制左右两侧的直流减速电机，通过调整PWM信号的占空比来控制电机转速和方向。二极管确保电机安全，102电容滤除电机火花干扰。 - **传感器电路**：采用反射式红外传感器，通过脉冲扫描方式读取地面黑线的位置，通过PID算法计算出小车的转弯量。为了减小传感器之间的相互干扰，传感器被分为5组，每组由一个IO口独立控制电源。 2. **功能实现**： - **循迹控制**：红外传感器提供黑线位置信息，根据黑线偏移量实时调整小车的运动，使其沿预设路径行驶。当小车偏离轨道时，传感器会提供错误处理和寻线功能。 - **控制算法**：PID算法（比例积分微分）用于精确计算转弯量，通过调整左右轮电机的PWM占空比差异来实现车辆的转向。 - **软件编程**：AVR单片机作为核心控制器，负责处理传感器输入、算法运算以及PWM信号的生成，体现了学生的编程和调试能力。 3. **实验目的与优势**： - 实验目标是培养学生的传感器应用、控制算法设计、软件编程及调试、机械装配等多方面技能，如X-SHARK智能巡线小车模型提供了易于组装和调试的平台，适合学生创新开发不同的智能小车类型。 这个项目是将理论知识与实际操作相结合，通过AVR单片机和传感器技术，实现了一款具有智能循迹功能的小车，让学生在实践中提升电子、机械和编程等多领域的综合能力。