智能小车实习报告

1.实习任务与要求

1.1实习目的

1、机械构件如何通过电机驱动实现不同的动作； 2、控制电路的设计及其分析；

3、控制器如何通过传感电路感知世界； 4、设备如何构成控制反馈等。

1.2实习要求

1、熟练掌握单一传感器、单电机在控制器作用下实现具体机械构件的控制。 2、熟练掌握控制器采集多类型、多数量传感器信息并通过复杂电路控制多 电机实现对多 机械构件的控制；

3、熟练掌握各种电机在控制器作用下，驱动机械构件实现复杂运动。

2.1四轮直流电机智能小车

2.1.1小车的装配

组装按照电路图要求组装，组装完成如附件直流小车图。 2.1.2电机系统

1.电机的工作原理：

复杂的直流电机结构可简化为电机具有一对主磁极，电枢绕组只是一个线圈，线圈两端分别联在两个换向片上，换向片上压着电刷A和B，如图2-2。

1— 主磁极：励磁绕组上加上直流电压，励磁绕组上有励磁电流通过，使定子铁心产生固定磁场，即定子的主要作用是产生主磁场。

2—电机绕组：在固定的磁场中旋转，主要作用是产生感应电动势或产生机械转矩，实现能量的转换。

3、4—换向器：电刷固定不动，换向片与电枢绕组一起旋转，主要作用对电动机而言，则是将外加的直流电流转换为电枢绕组的交变电流，并保证每一磁极下，电枢导体的电流的方向不变，以产生恒定的电磁转矩。

2.直流电机的控制

1.使用脉冲宽度调制（PWM）方式来驱动直流电机，也就是给直流电机输入占空比可调的方波，当电平为1时电机转动，电平为0时电机停止。电动机的驱动方波周期一定，通过改变高电平的持续时间来控制电动机使能，从而改变电动机一个周期内动作时间，达到控制电动机转速的目的。

控制加减速时可以控制占空比的变化，是占空比不断减小可以控制电机的减速，相反可以控制电机的加速。

直流电机控制基本原理：两个电极与电源正接或反接，可以使其正转或反转。 由于直流电机的工作电流比较大，不能直接使用单片机来驱动，一般使用集成芯片L293D或L298D。

3.控制信号：每1个电机需要3个控制信号EN1、IN1、IN2（如图2—3）； EN1是使能信号。选用一路PWM连接EN1引脚，通过调整PWM的占空比可以调整电机的转速；

IN1、IN2为电机转动方向控制信号。IN1、IN2分别为1，0时，电机正转；反之，电机反转。（为节省单片机引脚，可以只用一路I/O口，经反向器74HC14分别接IN1和IN2引脚，控制电机的正反转。）

2-1-2

前进：左侧轮子逆时针转，右侧轮子顺时针转。 后退：右侧轮子逆时针转，左侧轮子顺时针转。 左转：左侧向后转，右侧向前转。 右转：左侧向前转，右侧向后转。 2.1.3程序流程图

1.循迹

开始检测结果为000或010？NY前进结果为100或110？NY结果为001或011？N左转Y结果为111？N右转Y停止结束

2.遥控

开始N停止N接收到遥控信号Y和前进键的编码一致Y调用前进子程序N和后退键的编码一致YN和左转键的编码一致N调用前进子程序N和右转键的编码一致调用前进子程序Y调用前进子程序

2.1.4程序清单（见附件） 2.1.程序运行原理

小车主要有三个模块组成：驱动模块，传感模块，51单片机模块。驱动模块通过给电机“0”，“1”信号来驱动电机，传感模块主要是通过红外检测来产生电信号，当传感器接收到信号时，输出“1”，接收不到信号时为“0”；再通过反相器最后输出给单片机相反地信号。51单片机模块主要是用来通过各个借口连接不同的模块，然后再通过单片机内部已经存储的程序来处理各个接口的电信号，从而进行各个要求运行状态的执行。 2.1.6总结

直流小车是我们组第一个小车，首先要进行小车的组装，由于小车主要组成部分不是很多，很快完成小车的单片机、直流电机以及小车的其他部分的初步组装。初步组装完成后，通过分析资料上给的电路图进行小车的接线，并进行分析电路，了解每一个模块的功能及运行原理。经过一天的时间小车基本完成了全部

的组装。

组装完成后，进入了前进程序的调试过程，直流电机前进后退是根据两级的电势差，这个比较简单，随后就是小车的后退和左转右转。也很快的的完成。在调试中遇到了小车的报警，通过寻找原因是P3.6口是个特殊的口，不能接东西。在这些基础的程序完成后又开始了小车的加减速的程序调试，根据老师给的资料，我们知道了速度是通过调节电机的使能的占空比的大小，调节加速减速只需要是每个小时刻的占空比不同就可以了。根据单片机原理，占空比的调节需要用到中断，在程序中我们假设波形周期是1s，从而控制中断来次数来使单片机输出的电压取反。中断的次数不同，高电平持续的时间不同，占空比就不同，最后的速度不同。只要控制次数的变化，就完成的加减速。由于小车电机原因，当占空比过小时，电机就不能使小车行走，因此我们的占空比最小只有50%。

随后就进入了，小车寻迹的调试。这个程序对我来说比较陌生，感觉很神奇，随后看了资料的介绍，我们知道了它的基本原理，通过传感模块的输入单片机的信号，来判断小车需要运行的轨迹。我们用了if语句来实现，程序编好后，有一个问题出现了，我们的单片机下载进不去程序，刚开始以为是单片机芯片坏掉了，可是换了一个芯片还是不行，最后怀疑是传输口的原因，换了单片机后还是不行，最后我们发现是由于连接了传感器驱动模块后才不行的，是由于电压的分配不够导致不能下载程序。只要拔掉传感器的电源线就可以完成。下载最开始的程序后。在手上演示能按照程序运行，放下去不会走动，进过推测是传感器灵装的离地面太高，于是把传感器向下放，最后能够前进。随后又遇到了新的问题，速度太快，传感器反应不出来，这次我们就用到了占空比来调节，通过反复的实验最终完成了寻迹的目标。

红外遥控时需要对红外信号进行解码，解码程序没有学习过，根据资料的程序，进行了解码比较困难，因此用了一个比较折中的办法，就是不用解码，先把红外信号对应的码数给单片机内部的一个值，然后在进行比较，用来控制小车的运行。经过调试程序最终完成的预期的要求，老师最后又给了一个程序，里面有对英的码数，我们根据这个直接进行了码数的比较，也完成了预期的结果。在红外控制时也遇到了问题，就是放在地上不动，在手里遥控动，原因是传感模块影响红外遥控，是小车不能接受是遥控器信号。拔出传感器模块的电源最后成功遥控。

这个小车做的比较久，做完后感觉很有成就感，把我们以前学的电机和单片机的内容得到的巩固，更加理解单片机程序的编写和直流电机的运行，对我们的知识有了一定的提高，也激发了我们的兴趣，更好的学习。

2.2两轮舵机智能小车

2.2.1舵机的结构和控制

1、舵机由舵盘、位置反馈电位器、减速齿轮组、直流电机和控制电路组成。 2、控制电路板接受来自信号线的控制信号，控制电机转动，电机带动一系列齿轮组，减速后传动至输出舵盘。舵机的输出轴和位置反馈电位计是相连的，舵盘转动的同时，带动位置反馈电位计，电位计将输出一个电压信号到控制电路板，进行反馈，然后控制电路板根据所在位置决定电机的转动方向和速度，从而达到目标停止。

3、舵机的脉冲控制

舵机三根线：红-电源 VCC；黑-地；白-信号线

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