【精品】自循迹小车论文.doc

2012年福建省大学生电子设计竞赛
自平衡小车(D题)
【本科组】

2012年9月8日


自平衡小车设计报告

摘要:本设计是基于STC12C5A60S2单片机的自平衡小车的设计与实现,小车完成的基本要求是三轮着地,可沿引导线逆时针方向运行一周,有加速减速,循迹的功能。发挥部分为两轮直立沿引导线逆时针方向运行一周。其中循迹用光电传感器(ST178)模块电路来完成,小车驱动由L298N驱动电路完成,速度由单片机输出的PWM波控制,直立平衡由9轴气压指南针模块电路完成。
关键字:STC12C5A60S2 L298N ST178 自动循迹直立自平衡循迹

Summary: This design is based on STC12C5A60S2 SCM self balancing design and realization of the car, the car finish are basic requirements of the three touchdown, can guide the line along the counter clockwise operation week, accelerated speed, tracking function. Play a part in two wheel upright along the guide line counterclockwise running a week. The trace using photoelectric sensor (ST178) module circuit plete, the car driven by L298N drive pleted, speed by single-chip puter output PWM wave to control, vertical balance by 9 axis pass module circuit finish.

Key words: STC12C5A60S2 L298N ST178 automatic tracking upright self balancing trace
一、任务与要求: 1
: 2
: 2
二、系统方案设计: 3
: 3
: 4
三、硬件电路设计: 6
: 6
光电传感循迹模块的设计: 6
: 7
四、软件设计: 9
: 9
PWM控制: 9
: 10
,加速,减速流程图: 11
: 12
: 12
五、测试方法与测试结果: 13
测试方案与测试条件: 13
测试结果完整性: 13
六、结束语: 14
七、参考文献: 15
八、附录: 16
一、任务与要求:
设计并制作一个自平衡小车。两轮驱动、一轮为万向轮,如图1所示。车体重心必须在驱动轮轴与万向轮之间,小车可以按图3的所场地运行一周。
图1 小车结构示意
图2 小车直立状态示意


图3 场地示意图
:
(1)三轮着地,万向轮在前,可沿引导线逆时针方向运行一周,全程时间不超过3分钟。
(2)引导线的A、B点之间为加速区,B、C区为减速区,车速应有明显变化(时间比约1:2)。
(3)D、E两点为引导线断开区域,小车经过D点时能正常运行,并能寻迹至E点后继续行驶。
(4)E点到F点区域必须按S形路线行驶。
:
由人手持小车为直立状态(两轮着地)开始保持平衡,放手后沿引导线逆时针方向运行一周。
(2)(3)(4)项与基本要求的(2)(3)(4)一致。
(5)其他创新功能。
二、系统方案设计:
:
我们将系统分为电机驱动模块、小车控制模块、红外对管(ST178)循迹模块以及9轴气压指南针模块这四大模块。
方案一:
系统方块图如下:

光电传感
ST178
STC12C5A60S2
L298N 模块
直流电机
串口下载

方案二:
系统方块图如下:
采用摄像头,D处理技术,对采集的信号进行分析
STC12C5A60S2
L298N 模块
步进电机
串口下载

鉴于该小车的功能与使用内存要求较高,为了制作的成本与方便,因此,选择方案一。
:

方案一:
用S