2个红外传感器循迹原理_智能循迹小车

今天，让我们学习制造智能跟踪小车

那什么是智能车呢？

智能汽车作为一种新的现代发明，是未来的发展方向。它可以在没有人工管理的情况下自动运行，可以应用于科学勘探等。智能汽车可以实时显示时间、速度和里程，具有自动搜索、光搜索和避障功能，可以控制驾驶速度，准确定位停车，远程传输图像等功能。

我们这次制作智能小车

主要是让车按照黑线路径实现循迹的功能

(避障功能可自由完成)

智能汽车可分为三部分——传感器、控制器、执行器

?控制器部分：接收传感器部分传输的信号，并根据事先写入的决策系统（软件程序）确定机器人对外部信号的反应，并将控制信号发送到执行器部分。就像人类的大脑一样。

?执行器部分：驱动机器人做出各种行为，包括发出各种信号（点亮发光二极管和声音），并根据控制器部分的信号调整状态。对于机器人汽车来说，最基本的是轮子。这部分就像人的四肢。

?传感器部分：机器人用于读取各种外部信号的传感器，以及控制机器人运动的各种开关。就像人的眼睛、耳朵和其他感觉器官一样。

智能跟踪车简介 ?汽车工作原理

该系统采用相对简单的设计方案，通过红外传感器循环模块判断黑线路径，然后80C51单片机通过IO口控制L298N电机驱动模块改变了两个直流电机的工作状态，最终实现了跟踪功能。

?系统构成-系统框图

?系统构成-工作流程

第一阶段：连接电源，初始化系统，红外传感器收集路径信息，传输到单片机主控模块。

第二阶段：单片机主控模块发出控制信号，处理收集到的信号进行逻辑判断

第三阶段：电机驱动模块执行单片机主控模块发出的指令，驱动电机运行。

第四阶段：智能汽车自动跟踪，按黑线前进、左转、右转、后退 。

二组件说明

1.单片机主控电路

本次小车制作用89C51单片机作为其主要控制器部分，接收传感器传输的信息，判断后将控制信号发送到执行部分。

制作控制器部分是制作51单片机最小系统。通过连接传感器部分和执行部分，编写程序来判断接收到的信息并做出响应。

2.红外传感器模块

采用的是TCRT5000红外循迹探头传感器，检测发射距离：1mm~25mm适用。因此，红外传感模块的安装应尽可能在此检测距离内。有三个引脚，即VCC、GND、OUT。VCC：连接电源正极；GND：连接电源负极；OUT：输出信号端口和单片机IO口相连。

工作原理：当发射红外线时，传感器的红外发射二极管不断发射红外线没有反射或反射，但强度不够大，当模块的输出端是光敏三极管关闭时低电平(即输出0)，指示二极管一直处于熄灭状态；当被检测对象出现在检测范围内时，红外线被发现反射回来，强度足够大，当模块的输出端为光敏三极管饱和时高电平(即输出1)，指示二极管被点亮

注：由于各厂家生产的红外传感器模块原理图不同，高低电平逻辑也不同。例如，模块发射的光被反射回并被模块识别，即输出高电平信号，但不同制造商可能输出低电平信号。红外传感器的工作模式需要自行识别。

3.超声波测距模块

采用HC-SR04，有四个引脚分别是VCC、GND、TRIG(控制开始测距)，ECHO(响应输出)

工作原理：

(1)通过TRIG触发测距，至少10us高电平信号；

(2)模块自动发送8个40个khz自动检测方波是否有信号返回；

(3)有信号返回，通过ECHO输出高电平，高电平的持续时间是超声波从发射到返回的时间。测试距离=(高电平时间*声速(340M/S))/2;

本模块的使用方法：控制口(TRIG)发一个10US上述高电平可在接收口(ECHO)等待高电平输出。一旦有输出，就可以打开定时器计时。当这个嘴变成低电时，通常可以读取定时器的值。此时，只有测量距离的时间才能计算距离。通过这种持续的周期测量，您可以实现移动测量的值。

4、L298N电机驱动模块

采用光电耦合器件隔离单片机L298N的控制电路，工艺精度高，性能可靠。L298N直流电机的正转和反转也可以通过H桥电路在模块内输出PWM控制直流电机的速度，实现前进、后退和转弯。

主要参数：

电流-输出\通道：2A

电流-峰值输出：3A

电源电压：4.5~46V(一般采用12V供电)

工作温度：-25℃~130℃

工作原理及实物图：

通过改变逻辑输入端，输入高\低电平改变了直流电机的工作状态。

5、直流电机

电机有正负极，把电机的 和-分别接收电源的正负极，电机可转动，如果要改变电机的旋转方向，可以改变正负极。我们可以理解，电机的转速与外部电压正相关。电源电压通常已经确定，所以如果我们想调整电机，我们需要使用它PWM波调速电机。

6、电源模块

建议使用两个电源18650电池给L298N电机模块供电，然后通过L298N上的5V输出端口为单片机和传感器供电。

三PWM简介

什么是PWM：

PWM它是脉冲宽度调制的缩写。脉冲宽度调制是一种非常有效的技术，利用微处理器的数字输出来控制模拟电路，广泛应用于从测量、通信到功率控制和转换的许多领域。

PWM产生过程：

使用51单片机T在预装载模式下预装载模式下工作。设置定时器中断时间(本设计采用0.1ms)中断一次，产生占空比可调的方波信号，即PWM信号。

(占空比是指脉冲循环中通电时间相对于总时间的比例。

PWM调速原理：

通过输出PWM调整驱动电压脉冲宽度，配合电路中的一些相应储能元件，改变输送到电枢电压的振幅，从而改变直流电机的速度

PWM产生流程图

那么如何编写程序使51单片机生成呢？PWM信号呢？

您可以参考以下例程

PWM调速例程

void time0(void)interrupt 1 ///中断程序
{
i ; ////调速在中断中执行
j ;
if(i<=Duty_left)
ENA=1;
else ENA=0;
if(i>100)
{ENA=1;i=0;}
if(j<=Duty_right)
ENB=1;
else ENB=0;
if(j>100)
{ENB=1;j=0;}
TH0=(65536-66)/256; //取约150HZ，12M晶振，每次定时66us,分为100次，开头定义的变量
TL0=(65536-66)%6; ///只是直接表示占空比的值

四种程序设计理念

组装好汽车后，关键是如何编写汽车程序

该程序决定了汽车是否根据黑线路径

运行正确平稳

以下是程序设计的思路框图

此外，我们还需要了解汽车跟踪的过程

以三路循迹为例，当中间的红外传感器检测到黑线，则小车在轨道中间，直流电机正转，两个轮子保持前进；当左边的红外传感器检测到黑线，则说明小车要进行左拐弯，边的电机停止转动，右边的电机保持转动，实现左转弯；当右边的红外传感器检测到黑线，则说明小车要进行右拐弯，右边的电机停止转动，左边的电机保持转动，实现右转弯。

根据以上的分析，我们就可以动手编写小车的循迹程序了

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审核：凯勇哥

图文编辑：周周