CN104122894A - 一种基于单片机的循迹小车系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于单片机的循迹小车系统，包括：单片机、电源模块、晶振电路、复位电路、停靠识别模块、循迹识别模块、点阵显示模块、左轮驱动模块、右轮驱动模块和投币识别模块，所述单片机分别与电源模块、晶振电路、复位电路、停靠识别模块、循迹识别模块、点阵显示模块、左轮驱动模块、右轮驱动模块和投币识别模块相连接。本发明的有益效果是：该智能小车在实验室环境下具有很好的识别和跟踪特定目标，自动投币识别、站点停靠等功能均达到了预期的效果，电路结构简单、实现相对智能化、开发成本低廉、可用于科学研究、比赛、娱乐的需要。

Description

一种基于单片机的循迹小车系统

技术领域

本发明涉及智能化控制领域，特别涉及一种基于单片机的循迹小车系统。

背景技术

智能车辆是一个运用计算机、传感、信息、通信、导航、人工智能及自动控制等技术来实现环境感知、规划决策和自动行驶为一体的高新技术综合体，它在军事、民用和科学研究等方面已获得了应用，对解决道路交通安全提供了一种新的途径。智能小车作为现代的新发明，是以后的发展方向，他可以按照预先设定的模式在一个环境里自动的运作，不需要人为的管理，可应用于科学勘探等等的用途。智能小车能够实时显示时间、速度、里程，具有自动寻迹、寻光、避障功能，可程控行驶速度、准确定位停车，远程传输图像等功能。随着汽车工业的迅速发展，关于汽车的研究也就越来越受人关注。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种电路结构简单、实现相对智能化、开发成本低廉、可用于科学研究、比赛、娱乐的循迹智能小车系统。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种基于单片机的循迹小车系统，包括：单片机、电源模块、晶振电路、复位电路、停靠识别模块、循迹识别模块、点阵显示模块、左轮驱动模块、右轮驱动模块和投币识别模块，所述单片机分别与电源模块、晶振电路、复位电路、停靠识别模块、循迹识别模块、点阵显示模块、左轮驱动模块、右轮驱动模块和投币识别模块相连接。

作为优选方案，所述单片机采用AT89s51单片机。

作为优选方案，所述循迹识别模块采用红外反射光耦传感器。

作为优选方案，所述左轮驱动模块和右轮驱动模块采用大功率三极管组成H型PWM电路，所述H型PWM电路调节电动机的转速，从而控制车速。

作为优选方案，所述左轮驱动模块和右轮驱动模块采用L298N集成驱动芯片连接小马达，并在L298N集成驱动芯片外围增加电容去耦和二极管保护电路。

作为优选方案，所述电源模块包括电机电源和单片机电源，所述电机电源采用6节5号干电池供电，单片机电源采用9V方块电池和7805稳压芯片组成一个5V稳压电池。

本发明的有益效果是：该智能小车在实验室环境下具有很好的识别和跟踪特定目标，自动投币识别、站点停靠等功能均达到了预期的效果，电路结构简单、实现相对智能化、开发成本低廉、可用于科学研究、比赛、娱乐的需要。

附图说明

为了更清楚的说明本发明实施例，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明的电路原理示意图。

图2是本发明的红外发射接收管电路。

具体实施方式

现在结合附图和具体实施例，对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。这些实施例应理解为仅用于说明本发明而不用限制本发明的保护范围。在阅读了本发明的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种修改，这些等效的变化和修饰同样落入本发明所限定的保护范围。

如图1所示的基于单片机的循迹小车系统，包括：单片机、电源模块、晶振电路、复位电路、停靠识别模块、循迹识别模块、点阵显示模块、左轮驱动模块、右轮驱动模块和投币识别模块，所述单片机分别与电源模块、晶振电路、复位电路、停靠识别模块、循迹识别模块、点阵显示模块、左轮驱动模块、右轮驱动模块和投币识别模块相连接。电源模块分为电机电源和单片机电源分别为小车的小电机转动和单片机正常工作提供电能，晶振电路结合单片机内部电路产生单片机所需的时钟频率，为系统提供基本的时钟信号；复位电路可以把电路系统恢复到起始状态，就像计算器的清零按钮的作用一样，以便回到原始状态，重新进行计算；左轮驱动模块和右轮驱动模块使用大功率三极管组成H型PWM电路调节电动机的转速，从而控制车速，用单片机控制H桥，使之工作在占空比可调的开关状态，精确调整电动机转速，该电路由于工作在管子的饱和截止模式下，效率非常高；H桥电路可以保证简单地实现转速和方向可调，且电子开关速度很快，稳定性极强，另外，为了进一步提高该电路的稳定性，并且加大设计电路的集成度，还可以采用集成芯片L298N驱动芯片接小车马达，并加电容去耦和二极管保护外围电路，由单片机控制驱动芯片来改变电动机的速度和方向。该智能小车在画有黑线的白纸“路面”上行驶，于黑线和白纸对光线的反射系数不同，可根据接收到的反射光的强弱来判断“道路”———黑线，判断信号可通过单片机控制左轮驱动模块和右轮驱动模块修正前进方向，以使其保持沿着黑线行进，所用的黑线宽度大约为5厘米，判断黑线的方案采用红外反射光耦作为传感器，四个光耦并排放置于小车的前部进行线路跟踪———正常行驶时，中间两个光耦都应位于黑线之内，而左右两个光耦应位于白色轨道上，对传感器进行脉冲调制，在平均电流不变的情况下，如果占空比较小时，瞬时电流可以很大，这样可以获得最大的抗干扰能力而不增加电源的负荷可以采用如图2所示的红外发射接收管处理电路，另外，采用软件对采集来的数据进一步处理，防止误判和漏判。投币识别模块是利用电磁波的趋肤深度随频率的升高而迅速降低，当频率达到一定值时，电磁波将不能穿透金属，用一个LC谐振电路作为发射，另一个LC谐振电路作为接收，在硬币投下时，由于电磁波为金属硬币所挡，谐振电路停振，据此可检测是否有金属硬币投入，点阵显示模块主要由软件来实现，硬件电路中为了节省单片机的I/0端口，扫描采用了CD4514四---十六译码器，使扫描用的I/O端口由16个降为4个。停靠识别模块在相应站点设置金属物标志，当智能小车行驶到相应站点时，能够感应到信号，自动停靠，对LC并联谐振回路，当线圈经过金属时，其等效电感发生变化，电路失谐，对其进行幅度检测，便可知有没有遇到金属，智能小车以此判断是否到达停靠站点。

以上显示仅描述了本发明的主要特征和发明点。本领域的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制。在不脱离本发明点和保护范围的前提下，本发明还会有各种变化，这些变化和改进都将落入本发明要求保护的范围内。本发明要求保护的范围由所附的权利要求书及其等效物限定。

Claims (6)

1.一种基于单片机的循迹小车系统，其特征在于：包括：单片机、电源模块、晶振电路、复位电路、停靠识别模块、循迹识别模块、点阵显示模块、左轮驱动模块、右轮驱动模块和投币识别模块，所述单片机分别与电源模块、晶振电路、复位电路、停靠识别模块、循迹识别模块、点阵显示模块、左轮驱动模块、右轮驱动模块和投币识别模块相连接。

2.根据权利要求1所述的基于单片机的循迹小车系统，其特征在于：所述单片机采用AT89s51单片机。

3.根据权利要求1所述的基于单片机的循迹小车系统，其特征在于：所述循迹识别模块采用红外反射光耦传感器。

4.根据权利要求1所述的基于单片机的循迹小车系统，其特征在于：所述左轮驱动模块和右轮驱动模块采用大功率三极管组成H型PWM电路，所述H型PWM电路调节电动机的转速，从而控制车速。

5.根据权利要求1所述的基于单片机的循迹小车系统，其特征在于：所述左轮驱动模块和右轮驱动模块采用L298N集成驱动芯片连接小马达，并在L298N集成驱动芯片外围增加电容去耦和二极管保护电路。

6.根据权利要求1所述的基于单片机的循迹小车系统，其特征在于：所述电源模块包括电机电源和单片机电源，所述电机电源采用6节5号干电池供电，单片机电源采用9V方块电池和7805稳压芯片组成一个5V稳压电池。