哈理工智能循迹小车实习报告（共2篇）

第1篇：智能循迹小车___设计报告

智能循迹小车设计

专 业： 自动化 班 级： 自动化132 姓 名：罗植升 莫柏源 梁桂宾 指导老师：

2014年4月——2010年6月

摘要： 本课题是基于STC89C52单片机的智能小车的设计与实现，小车完成的主要功能是能够自主识别黑色引导线并根据黑线走向实现快速稳定的寻线行驶。小车系统以 STC89C52单片机为系统控制处理器； 采用红外传感获取赛道的信息，来对小车的方向和速度进行控制。此外，对整个控制软件进行设计和程序的编制以及程序的调试，并最终完成软件和硬件的融合，实现小车的预期功能。

引 言 当今世界，传感器技术和自动控制技术正在飞速发展，机械、电气和电子信息已经不再明显分家，自动控制在工业领域中的地位已经越来越重要，“智能”这个词也已经成为了热门词汇。现在国外的自动控制和传感器技术已经达到了很高的水平，特别是日本，比如日本本田制作的机器人，其仿人双足行走已经做得十分逼真，而且具有一定的学习能力，还据说其智商已达到6岁儿童的水平。

作为机械行业的代表产品—汽车，其与电子信息产业的融合速度也显著提高，呈现出两个明显的特点：一是电子装置占汽车整车（特别是轿车）的价值量比例逐步提高，汽车将由以机械产品为主向高级的机电一体化方向发展，汽车电子产业也很有可能成为依托整车制造业和用车提升配置而快速成为新的增长点；二是汽车开始向电子化、多媒体化和智能化方向发展，使其不仅作为一种代步工具、同时能具有交通、娱乐、办公和通讯等多种功能。

无容置疑，机电一体化人才的培养不论是在国外还是国内，都开始重视起来，主要表现在大学生的各种大型的创新比赛，比如：亚洲广播电视联盟亚太地区机器人大赛（ABU ROBCON）、全国大学生“飞思卡尔”杯智能汽车竞赛等众多重要竞赛都能很好的培养大学生对于机电一体化的兴趣与强化机电一体化的相关知识。但很现实的状况是，国内不论是在机械还是电气领域，与国外的差距还是很明显的，所以作为机电一体化学生，必须加倍努力，为逐步赶上国外先进水平并超过之而努力。

为了适应机电一体化的发展在汽车智能化方向的发展要求，提出简易智能小车的构想，目的在于：通过独立设计并制作一辆具有简单智能化的简易小车，获得项目整体设计的能力，并掌握多通道多样化传感器综合控制的方法。所以立“智能循迹小车”一题作为尝试。

此项设计是在以杨老师提供的小车为基础上，采用AT89C52单片机作为控制核心，实现能够自主识别黑色引导线并根据黑线走向实现快速稳定的寻线行驶。

一、实验目的：

通过设计进一步掌握５１单片机的应用，特别是在嵌入式系统中的应用。进一步学习５１单片机在系统中的控制功能，能够合理设计单片机的外围电路，并使之与单片机构成整个系统。

二、设计方案：

该智能车采用红外传感器对赛道进行道路检测，单片机根据采集到的信号的不同状态判断小车当前状态，通过电机驱动芯片L9110发出控制命令，控制电机的工作状态以实现对小车姿态的控制。

三、报告内容安排：

本技术报告主要分为三个部分。第一部分是对整个系统实现方法的一个概要说明，主要内容是对整个技术原理的概述；第二部分是对硬件电路设计的说明，主要介绍系统传感器的设计及其他硬件电路的设计原理等；第三部分是对系统软件设计部分的说明，主要内容是智能模型车设计中主要用到的控制理论、算法说明及代码设计介绍等。

技术方案概要说明

本模型车的电路系统包括电源管理模块、单片机模块、传感

器模块、电机驱动模块。

工作原理：

 利用红外采集模块中的红外发射接收对管检测路面上的轨迹  将轨迹信息送到单片机

 单片机采用模糊推理求出转向的角度和行走速度，然后去控制 行走部分

 最终完成智能小车可以按照路面上的轨迹运行。

硬件电路的设计

1、最小系统：

小车采用STC89C52单片机作为控制芯片，图1是其最小系统电路。主要包括：时钟电路、电源电路、复位电路。其中各个部分的功能如下：

1、时钟电路：给单片机提供一个外接的12MHz的石英晶振。

2、电源电路：给单片机提供5V电源。

3、复位电路：在电压达到正常值时给单片机一个复位信号。

图1

单片机最小系统原理图

2、电源电路设计：

模型车通过自身系统，采集赛道信息，获取自身速度信息，加以处理，由芯片给出指令控制其前进转向等动作，各部分都需要由电路支持，电源管理尤为重要。在本设计中，51单片机使用5V电源，电机及舵机使用6V电源。考虑到电源为充电电池组，额定电压为7.2V，实际充满电后电压则为6.5-6.8V，所以单片机及传感器模块采用7805稳压后的5V电源供电，舵机及电机直接由电池供电。

3、传感器电路：

光电寻线方案一般由多对TCRT5000红外收发管组成，通过检测接收到的反射光强，判断黑白线。原理图由红外对管和电压比较器两部分组成，红外对管输出的模拟电压通过电压比较器转换成数字电平输出到单片机。

图2

赛道检测原理图：

4、电机驱动电路：

电机驱动芯片L9110，内部包含4通道逻辑驱动电路。是一种二相和四相电机的专用驱动器，即内含二个H桥的高电压大电流双全桥式驱动器，接收标准TTL逻辑电平信号，可驱动46V、2A以下的电机。其引脚排列如图1中U4所示，1脚和15脚可单独引出连接电流采样电阻器，形成电流传感信号。L9110可驱动2个电机，OUT

1、OUT2和OUT

3、OUT4之间分别接2个电动机。

5、7、10、12脚接输入控制电平，控制电机的正反转，ENA，ENB接控制使能端，控制电机的停转。也利用单片机产生PWM信号接到ENA，ENB端子，对电机的转速进行调节。L9110的逻辑功能：

表1 SHARP GP2D12实物图

外形及封装：

图3 L9110实物图

L9110电路原理图：

由于一片L298N可以直接驱动两个电机，但是为了加大驱动力，我们采用两路并联的方式来驱动电机。

图3.3 L9110电路图

小车循迹规则：

若小车偏左的时候，车轮将向右偏转；若小车偏右，车轮将向左偏转；若没有偏移，小车将继续向前；若小车完全偏离黑色轨迹，小车后退以寻找黑色轨迹。小车程序：

#include //调用51单片机的头文件 #include #include #define uchar unsigned char//宏定义 #define uint unsigned int//宏定义 sbit you1=P1^3;//定义单片机控制右边电机的引脚 sbit you2=P1^4;//定义单片机控制右边电机的引脚 sbit zuo1=P1^5;//定义单片机控制左边电机的引脚 sbit zuo2=P1^6;//定义单片机控制左边电机的引脚 sbit z=P1^1;//定义单片机连接循迹板左边光电管的引脚 sbit y=P1^0;//定义单片机连接循迹板右边光电管的引脚 sbit q=P1^2;//定义单片机连接循迹板前边光电管的引脚

sbit chongshua=P3^6;//定义单片机控制冲刷的引脚 sbit tuodi=P3^7;//定义单片机控制拖地的引脚

//--------//1602液晶相关I/O设置

sbit E=P2^3;//1602液晶的E脚接在P2.3口上 sbit RW=P2^4;//1602液晶的RW脚接在P2.4口上 sbit RS=P2^5;//1602液晶的RS脚接在P2.5口上

//HC-SR04相关I/O设置 sbit TIRG=P3^4;sbit ECHO=P3^2;

bit flag =0;

//定义IO口，具体可以去查看原理图 //定义IO口，具体可以去查看原理图 uchar k;uchar a=0;//定义一个变量a，用来读取串口的数据

void delay(uint z)//一个带参数的延时程序 {

}

void init()//初始化子程序 {

} TMOD=0x20;//设置定时器T1为工作方式2 TH1=0xfd;TL1=0xfd;//T1定时器装初值 TR1=1;//启动定时器T1 REN=1;//允许串口接收 SM0=0;SM1=1;//设置串口工作方式1 EA=1;//开总中断 ES=1;//开串口中断 int i,j;//定义两个变量 for(i=10;i>0;i--)for(j=z;j>0;j--);//将参数z赋值给j void qian()//左右轮协同前进子函数 {

} void zuo()//左右轮协同左转子函数 {

you1=0;you2=1;zuo1=1;zuo2=0;delay(9);//pwm调速 此为pwm有效值 you1=1;you2=1;you1=0;you2=1;zuo1=0;zuo2=1;delay(6);//pwm调速 此为pwm有效值 you1=1;you2=1;zuo1=1;zuo2=1;delay(4);

} zuo1=1;zuo2=1;delay(1);

void mzuo()//左右轮协同左转子函数 {

} void you()//左右轮协同右转子函数 {

you1=1;you2=0;zuo1=0;you1=0;you2=1;zuo1=1;zuo2=0;delay(10);//pwm调速 此为pwm有效值 you1=1;you2=1;zuo1=1;zuo2=1;delay(5);

} zuo2=1;delay(9);//pwm调速 此为pwm有效值 you1=1;you2=1;zuo1=1;zuo2=1;delay(1);

void myou()//左右轮协同右转子函数 {

} you1=1;you2=0;zuo1=0;zuo2=1;delay(10);//pwm调速 此为pwm有效值 you1=1;you2=1;zuo1=1;zuo2=1;delay(5);void hou()//左右轮协同前进子函数 {

}

void ting()//左右轮都停止转动 {

} you1=1;you2=1;zuo1=1;zuo2=1;you1=1;you2=0;zuo1=1;zuo2=0;delay(9);//pwm调速 此为pwm有效值 you1=1;you2=1;zuo1=1;zuo2=1;delay(1);

void Delay1602(unsigned int t){ unsigned int k;//定义一个16位寄存器用来做延时用 for(k=0;k

void LCD1602_busy(void){ P0_7=1;// RS=0;//RS=0读入

RW=1;//RS=0读入

E=1;//RS=0读入

while(P0_7==1);// E=0;//}

延时 将P0.7置1，为读状态做准备、RW=

1、E=1时，忙信号输出到DB7，由P0.7、RW=

1、E=1时，忙信号输出到DB7，由P0.7、RW=

1、E=1时，忙信号输出到DB7，由P0.7由P0.7读入1，表示1602液晶忙，需要等待 读完以后，恢复E的电平void LCD1602_Write_com(unsigned char combuf){ RS=0;//选择指令寄存器 RW=0;//选择写状态

P0=combuf;//将命令字通过P0口送至DB E=1;//E高电平将命令字写入1602液晶 E=0;//写完以后，恢复E的电平}

void LCD1602_Write_com_busy(unsigned char combuf){ LCD1602_busy();//调用忙检测函数 LCD1602_Write_com(combuf);//调用忙检测函数 }

void LCD1602_Write_data_busy(unsigned char databuf){ LCD1602_busy();//调用忙检测函数 RS=1;//选择数据寄存器 RW=0;//选择写状态

P0=databuf;//将命令字通过P0口送至DB E=1;//E高电平将命令字写入1602液晶 E=0;//写完以后，恢复E的电平}

void LCD1602_Write_addre(unsigned char x,unsigned char y){ x&=0x0f;//列地址限制在0-15间 y&=0x01;//行地址限制在0-1间 if(y==0)//如果是第一行

LCD1602_Write_com_busy(x|0x80);//将列地址写入 else //如果是第二行

LCD1602_Write_com_busy((x+0x40)|0x80);//将列地址写入 }

void LCD1602_init(void){ Delay1602(1500);//调用延时函数

LCD1602_Write_com(0x38);//8位数据总线，两行显示模式，5*7点阵显示

Delay1602(500);//调用延时函数

LCD1602_Write_com(0x38);//8位数据总线，两行显示模式，5*7点阵显示 Delay1602(500);//调用延时函数

LCD1602_Write_com(0x38);//8位数据总线，两行显示模式，5*7点阵显示

LCD1602_Write_com_busy(0x38);//8位数据总线，两行显示模式，5*7点阵显示

LCD1602_Write_com_busy(0x08);//显示功能关，无光标 LCD1602_Write_com_busy(0x01);//清屏

LCD1602_Write_com_busy(0x06);//写入新的数据后，光标右移，显示屏不移动

LCD1602_Write_com_busy(0x0C);//显示功能开，无光标 }

void LCD1602_Disp(unsigned char x,unsigned char y,unsigned char buf){ LCD1602_Write_addre(x,y);//先将地址信息写入 LCD1602_Write_data_busy(buf);//再写入要显示的数据 }

void Timer0(void)interrupt 1 {

} flag=0;void xunji(){ qian();//调用前进子函数，使小车光电管不满足以下几个条件时都处于前进状态

while((z==0)&&(y==1)&&(q==1))//判断当左边光电管遇到黑线，{

} while((z==1)&&(y==0)&&(q==1))//判断当右边光电管遇到黑线，{

} while((z==0)&&(y==0)&&(q==1))//判断当左边光电管遇到黑线，右边

//左边和前边的光电管遇到白线时右转

//右边和前边的光电管遇到白线时左转

zuo();//调用左转函数 zd=1;you();//调用右转函数 yd=1;光电管也遇到黑线

{

//前边的光电管遇到白线时停止

ting();//调用停止函数

} hd=1;while((z==0)&&(y==0)&&(q==0))//判断当左边、右边、前边光电管同时遇到黑线

}

void csb(){

long S;unsigned int i;unsigned int Timeout;

{

}

//即遇到十字路口，小车前进

qian();//调用前进函数

LCD1602_init();//调用1602液晶初始化函数 //***定时器Timer0初始化*** TMOD&=0xF0;//将TMOD的低4位定时器0控制部分清零 TMOD|=0x01;//设置定时器0为方式1 TMOD=0x01;TL0=0;//设置定时器0初值低8位 TH0=0;

//设置定时器0初值高8位 TR0=0;//停止定时器0 ET0=1;//Timer0中断允许

//***开全局中断设置**** //定时器Timer0设置了中断允许,此处要开全局中断 EA=1;//开全局中断

TIRG=1;

//发一个脉冲触发信号

//维持约17US，符合不低于10US的要求

//维持约17US，符合不低于10US的要求 i=4;

while(i>0)i--;

TIRG=0;TR0=0;

//维持约17US，符合不低于10US的要求

//撤销触发信号

//关闭定时器

//设置定时器0初值低8位为0 TL0=0;

TH0=0;

//设置定时器0初值高8位为0

//清除溢出标志 k=0;flag=0;Timeout=0;while((ECHO==0)&&((Timeout++)

//等待回响高电平

TR0=1;//回响高电平来后启动定时器

Timeout=0;while((ECHO==1)&&((Timeout++)

//等待回响高电平结束后 TR0=0;

//关闭定时器

S=((TH0*256+TL0)*1)/58;

if(flag==1||S>400)//超出测量范围显示“-”

{

LCD1602_Disp(0, 0, '-');

LCD1602_Disp(1, 0, '-');

LCD1602_Disp(2, 0, '-');

LCD1602_Disp(3, 0, 'C');

LCD1602_Disp(4, 0, 'M');

}

else

{

LCD1602_Disp(0, 0, S%1000/100+'0');

LCD1602_Disp(1, 0, S%1000%100/10+'0');//

LCD1602_Disp(2, 0, S%1000%100%10+'0');

LCD1602_Disp(3, 0, 'C');

LCD1602_Disp(4, 0, 'M');

} i=18000;

while(i>0)

//显示百位-

//显示十位-

//显示个位-

//显示C

//显示M

//显示百位

显示十位 //显示个位

//显示C

//显示M

//维持约77400US，符合不低于60MS的要求

//维持约77400US，符合不低于60MS的要求 i--;

}

void main()//主程序 {

//维持约77400US，符合不低于60MS的要求

init();//调用初始化子程序 while(1)//死循环 {

switch(a)//判断a从串口读取到的数据 {

case 0x00://如果是0x1f就前进 xunji();break;case 0x01://如果是0x2f就后退 qian();break;case 0x02://如果是0x3f就左转

csb();break;

case 0x03://如果是0x4f就右转 mzuo();zd=1;break;

case 0x04://如果是0x00就停止 hou();break;

case 0x05://如果是0xa0车灯打开 myou();yd=1;break;

case 0x06://如果是0xb0车灯关闭 chongshua=1;break;

case 0x07://如果是0xc0蜂鸣器鸣响

}

ting();hd=1;break;

case 0x08://如果是0xc0蜂鸣器鸣响

tuodi=1;break;}

}

void chuan()interrupt 4//串口中断服务程序 {

} RI=0;//软件清除串口响应

a=SBUF;//读取单片机串口接受的蓝牙模块发送的数据

结论

根据本次设计要求，我们小组系统地阅读了大量的资料，并认真分析了设计课题的需求，还系统学习了51系列单片机的工作原理及其使用方法，并独自设计智能小车的整个项目。

虽然条件艰苦，但经过不懈钻研和努力，购买到了所有所需的元器件，并系统的进行了多项试验，最终做出了整个小车的硬件系统，然后结合课题任务和小车硬件进行了程序的编制，本系统能够基本满足设计要求，能够较快较平稳的是小车沿引导线行驶，但由于经验能力有限，该系统还存在着许多不尽人意的地方有待于进一步的完善与改进。

通过本次课题设计，不仅是对我们课本所学知识的考查，更是对我的自学能力和收集资料能力以及动手能力的考验。本次毕业设计使我们对一个项目的整体设计有了初步认识，还认识了几种传感器，并能独立设计出其接口电路，再有对电路板的制作有了一定的了解，并学会了使用Protel设计电路。本次毕业设计使我们意识到了实验的重要性，在硬件制作和软件调试的过程中，出现了很多问题，最终都是通过实验的方法来解决的。还有以前对程序只是一个很模糊的概念，通过这次的课题设计使我对程序完全有了一个新的认识，并能使用C熟练的进行编程了。通过本次课题设计，极大的锻炼了我们的思考和分析问题的能力，并对单片机有了一个更深的认识。

总之，在课题设计的过程中，无论是对于学习方法还是理论知识，我们都有了新的认识，受益匪浅，这将激励我们在今后再接再厉，不断完善自己的理论知识，提高实践运作能力。

第2篇：智能循迹小车实验报告

摘要

本设计主要有单片机模块、传感器模块、电机驱动模块以及电源模块组成，小车具有自主寻迹的功能。本次设计采用STC公司的89C52单片机作为控制芯片，传感器模块采用红外光电对管和比较器实现，能够轻松识别黑白两色路面，同时具有抗环境干扰能力，电机模块由L298N芯片和两个直流电机构成，组成了智能车的动力系统，电源采用7.2V的直流电池，经过系统组装，从而实现了小车的自动循迹的功能。

关键词 智能小车

单片机红外光对管

1 STC89C52 L298N 1 绪论

随着科学技术的发展，机器人的设计越来越精细，功能越来越复杂，智能小车作为其的一个分支，也在不断发展。在近几年的电子设计大赛中，关于小车的智能化功能的实现也多种多样，因此本次我们也打算设计一智能小车，使其能自动识别预制道路，按照设计的道路自行寻迹。

2 设计任务与要求

采用MCS-51单片机为控制芯片（也可采用其他的芯片），红外对管为识别器件、步进电机为行进部件，设计出一个能够识别以白底为道路色，宽度10mm左右的黑色胶带制作的不规则的封闭曲线为引导轨迹并能沿该轨迹行进的智能寻迹机器小车。

3 方案设计与方案选择

3.1 硬件部分

可分为四个模块：单片机模块、传感器模块、电机驱动模块以及电源模块。

3.1.1 单片机模块

为小车运行的核心部件，起控制小车的所有运行状态的作用。由于以前自己开发板使用的是ATMEL公司的STC89C52，所以让然选择这个芯片作为控制核心部件。STC89C52是一种低损耗、高性能、CMOS八位微处理器，片内有4k字节的在线可重复编程、快速擦除快速写入程序的存储器，能重复写入/擦除1000次，数据保存时间为十年。其程序和数据存储是分开的。

3.1.2 传感器模块

方案一：使用光敏电阻组成光敏探测器采集路面信息。阻值经过比较器输出高低电平进行分析，但是光照影响很大，不能稳定工作。

方案二：使用光电传感器来采集路面信息。使用红外光电对管，其结构简明，实现方便，成本低廉，没有复杂的图像处理工作，因此反应灵敏，响应时间少。但也存在不足，它能获取的信息是不完全的，容易受很多扰动（如背景光源，高度等）的影响，抗干扰能力较差。

方案三：使用CCD传感器来采集路面信息。使用CCD可以获取大量的图像信息，掌握全面的路径信息，抗干扰能力强，为以后功能的扩展提供方便。但使用CCD需要大量的图像处理工作，进行大量数据的存储和计算，因此电路复杂，实现起来工作量大。

方案四：使用光电对管采集路面信息。RPR220结构紧凑，体积小，调整电路简单工作性能稳定。

可见方案四最适宜，但仅从此项目考虑，方案二成本低，也能完成设计，故选用方案二。

2 3.1.3 电机控制模块

3.1.3.1电机的选择

方案一：采用步进电机，其转过的角度可以精确定位，可实现小车行进过程的精确定位。但步进电机的输出力矩低，随转速的升高而降低，且转速越快下降得越快。

方案二：采用直流电机，其转动力矩大，体积小，重量轻，装配简单，操作方便。速度的调节可以改变电压也可以调节PWM。

基于以上，我们选择了方案二，使用直流电机作为驱动电机。

3.1.3.2电机的驱动

采用专用芯片L298N作为电机驱动芯片，其操作方便，稳定性好，性能优良。一片L298N就可以分别控制两个直流电机。

3.1.4 电源模块

给整个系统稳定供电以保持其正常工作，包括7.2V的电源以及转5V部分，其中7.2V的是给电机和其驱动供电，5V的用来驱动单片机及其他芯片。

以上单元连接如下图所示：

3 3.2 软件部分

3.2.1程序流程图

此系统采用89C52单片机，再根据硬件连接，通过相应的软件来完成对信号的采集和数据的分析，再控制小车的运行状态，以下为主程序流程图：

3.2.2程序设计思路

3.2.2.1寻迹模块程序

通过传感器获得路面信息然后反馈给单片机，再通过单片机来实现相应的功能。

3.2.2.2电机驱动模块程序

控制两个直流电机，实现前进、后退、前左转、前右转、停车等功能。

4 各部分电路的作用及电路工作原理分析

4.1 信号采集模块

4.1.1 TCRT500结构与工作原理

TCRT5000(L)具有紧凑的结构发光灯和检测器安排在同一方向上，利用红外光谱反射对象存在另一个对象上，操作的波长大约是950毫米。探测器由光电晶体三极管组成的,它由高发射功率红外光电二极管和高度灵敏光电晶体管组成。通过测试，其检测距离在2mm-10mm。TCRT5000的发射管和接收管是一起封装在矩形塑料壳中，为了使检测更加准确，我们用了5只TCRT5000检测黑线，实物见图4-1。

4.1.2 信号采集电路图及原理

小车在白色地面行驶时，红外发射管发出的红外信号被反射，接收管收到信号后，输出端为低电平，经过比较器比较后输出为低电平。而当红外信号遇到黑色导轨时，红外信号被吸收，接收管不能接收信号，输出端为高电平，经过比较器比较后输出高电平。单片机通过采集每个比较器的输出端电压，便可以检测出黑线的相对位置的位置，从而控制小车的行驶方向。

4.2 信息处理模块

4.2.1 原理

检测到白色路面的红外接收头处理后送出的是低电平，而检测到黑色路线的检测头送出的是高电平，由此可根据这5个红外接收头的高低电平判断路线情况而调整小车前进方向。具体情况有如下几种： a 检测到

1 1 1 1 1 或

0 0 0 0 0小车应该停止。

b 检测到

1 0 0 0 0 或

0 1 0 0 0 或

1 1 0 0 0 说明路线向左偏，小车向左转。

c 检测到

0 0 0 0 1 或

0 0 0 1 0 或

0 0 0 1 1说明路线向右偏，小车向左转。

d 检测到

x x 1 x x（x不全为1）说明线路是直的，小车直走。

6 4.3 电机驱动模块

4.3.1直流电机

给两个电刷A和B加上直流电源，如上图（a）所示，则有直流电流从电刷 A 流入，经过线圈abcd，从电刷 B 流出，根据电磁力定律，载流导体ab和cd收到电磁力的作用，其方向可由左手定则判定，两段导体受到的力形成了一个转矩，使得转子逆时针转动。如果转子转到如上图（b）所示的位置，电刷 A 和换向片2接触，电刷 B 和换向片1接触，直流电流从电刷 A 流入，在线圈中的流动方向是dcba，从电刷 B 流出。

此时载流导体ab和cd受到电磁力的作用方向同样可由左手定则判定，它们产生的转矩仍然使得转子逆时针转动。这就是直流电动机的工作原理。外加的电源是直流的，但由于电刷和换向片的作用，在线圈中流过的电流是交流的，其产生的转矩的方向却是不变的。实用中的直流电动机转子上的绕组也不是由一个线圈构成，同样是由多个线圈连接而成，以减少电动机电磁转矩的波动，绕组形式同发电机。

4.3.2电路图

我们采用成品L298N电机驱动模块，采用光电耦合器件隔离单片机与L298N的控制电路，工艺精度高，性能可靠。L298N模块内部通过H桥电路实现直流电机的正转，反转，其原理如下：

如图4-3所示，全桥式驱动电路的4只开关管都工作在斩波状态，S

1、S2为一组，S

3、S4 为另一组，两组的状态互补，一组导通则 另一组必须关断。当S

1、S2导通时，S

3、S4关断，电机两端加正向电压，可以实 现电机的正转或反转制动；当S

3、S4导 通时，S

1、S2关断，电机两端为反向电 压，电机反转或正转制动。

桥驱动电路

4.3.3原理

L298N是ST公司生产的一种高电压、大电流电机驱动芯片。该芯片采用15脚封装。主要特点是：工作电压高，最高工作电压可达46V；输出电流大，瞬间峰值电流可达3A，持续工作电流为2A；额定功率25W。内含两个H桥的高电压大电流全桥式驱动器，可以用来驱动直流电动机和步进电动机、继电器线圈等感性负载；采用标准逻辑电平信号控制；具有两个使能控制端，在不受输入信号影响的情况下允许或禁止器件工作有一个逻辑电源输入端，使内部逻辑电路部分在低电压下工作；可以外接检测电阻，将变化量反馈给控制电路。使用L298N芯片驱动电机，该芯片可以驱动两台直流电机。

5 系统调试

5.1硬件部分

焊接完成后，首先进行的调试是用数字万用表测量各个电路是否焊接正常，是否有虚焊漏焊等现象的出现，以及各个电容是否是正常的未被击穿状态、电阻的阻值是否与设计的原理图上的一致。接通电源，用数字万用表测量当有+5V的各引脚是否有+5V的电压，测量电路中是否出现了不该有的短路现象。接入光电传感器模块，使各个光电检测器的光电对管靠近白纸，观察对应的发光二极管是否发光，不发光表示正常。然后再使各个光电对管靠近黑线，观察对应的发光二级管是否发光，发光表示正常。

5.2软件部分

我们先测试了小车的前进，停止，左转和右转。组装信号采集模块后，实现小车的自动循迹功能。

具体实现程序见附录一

6 总结

实验结果如符合实验要求，小车按照黑胶布轨迹前进，并能够及时正确显示小车的行进状态以及行进距离。具体现象如下：

左边传感器检测到黑线，小车左转； 右边传感器检测到黑线，小车右转； 中间传感器检测到黑线，小车直行。从而就可以完成对黑胶布的循迹功能。

7 参考文献

[1]电子信息专业实验教程 赵刚 李佐儒 四川大学出版社 [2]单片机C语言教程 郭天祥 电子工业出版社 [3]模拟电子技术 童诗白 清华大学出版社

9 附录一 程序：

#include

sbit 党建_left_s = P1^0;//直流电机控制 sbit 党建_left_n = P1^1;

sbit 党建_right_s = P1^2;sbit 党建_right_n = P1^3;

//左转函数

void Turn_right(){ 党建_left_s = 0;党建_left_n = 1;党建_right_s = 1;党建_right_n = 0;}

//右转函数

void Turn_left(){ 党建_left_s = 1;党建_left_n = 0;党建_right_s = 0;党建_right_n = 1;}

//前进函数

void Go_ahead(){ 党建_left_s = 1;党建_left_n = 0;党建_right_s = 1;党建_right_n = 0;}

//停止函数 void Stop(){ 党建_left_s = 0;党建_left_n = 0;党建_right_s = 0;

10 党建_right_n = 0;}

//循迹函数

void xunji(unsigned int m){

if(m==0x7c)

{

Turn_right();

return;

}

if(m&0x10)

{

Go_ahead();

return;

}

if(m&0x0c)

{

Turn_right();

return;

}

if(m&0x60)

{

Turn_left();

return;

} } //主函数 void main(){ while(1){

xunji(P2&0x7c);

}

}

11 附录二 实物图：

哈理工实习报告

四川理工实习报告

河南理工实习报告（共15篇）

东莞理工金工实习报告

山河智能实习报告（共5篇）