ifeng_com 发表于 2012-4-18 13:23:10

基于Mega128单片机的智能小车制作

本帖最后由 ifeng_com 于 2012-4-18 17:39 编辑


上图为题目，小车在A点开始发车，依次通过图中的BCDEF点，在此期间，每到一个点用语音播报出小车走过的距离和转过的角度，当车到达F点后，开始寻着黑线爬上斜坡，小车到达平台上时，停车1分钟，在此期间将识别小车与前方障碍物的颜色（有红，黄，蓝）三种，并识别出车与障碍物的距离，每次识别时，障碍物的距离都不定，可随意放置。1分钟到达后，小车开始原路返回A点。题目大致是这个意思，具体的要求我记不清了。
1. 功能模块

本车以Atmega128单片机为控制核心，实现智能车的多功能智能控制。主要功能包括语音准确播放小车行驶长度、角度值和时间，寻迹爬坡，颜色识别，超声波测距，液晶显示等功能。

2. 车体结构设计
本智能车的底盘由铝合金和覆铜板，经过丝钉固定而成。智能车采用四轮驱动，这样既增强车体的稳定性，又增大智能车的驱动能力。电机采用的是直流减速电机，并由L298N芯片控制驱动。车身由三层电路板构成，分别为：底层电机驱动板、中层为ATmega128最小系统板、上层传感器板，各个板之间由铜柱固定。由于电子罗盘易受液晶、电机、语音芯片等磁性器件的电磁干扰，我们采用了两个铜柱将其架高，以减小角度测量误差。模型如图1-1、图1-2、图1-3所示。




3.爬坡与最佳车身计算
   由于智能车对于爬坡的要求，车身不能太长。根据题目中30°斜坡角，计算可得智能车两车轮之间的长度不能超过14cm，否则，智能车在经过斜坡与平台的交界点的时候，会被卡在斜坡上，小车爬坡结构图如图1-4所示。
若智能车刚好卡在斜坡上，则BC距离已知，角度
∠BAC= （180°- 150°）/2 = 15°
智能车两个轮子之间长度L与BC以及∠BAC之间的关系为：
       sin∠BAC = BC / (L/2);
故，L = 2*BC/sin∠BAC = 14 (cm);
即，智能车两轮中心距不能超过14cm。


4. 电机驱动电路

本智能车电机驱动芯片采用的是L298N。L298N是一款承受高压大电流的全桥型直流/步进电压驱动器。

电机控制逻辑如下：以电机M1为例，当使能端EN A为高电平是，输入引脚IN1为高电平，IN2为低电平，电机A反转；如果使能EN A为高电平，输入引脚IN1为低电平，IN2为高电平，电机正转。表2-1为电机驱动EN A/B的控制逻辑。

电机驱动A/B的控制逻辑

                      输入信号                                                                电机运动方式
使能端EN A/B        输入引脚IN1/3             输入引脚IN2/4       
      1                      1                                         0                                                     前进
   1                      0                                         1                                                     后退
   1                      1                                         1                                                     紧急停车
   1                      0                                         0                                                     紧急停车
   0                      X                                         X                                                     自由转动
为了智能车能稳定行驶，角度、距离的精准控制，上坡下坡，我们采用了四轮驱动，用两片L298N控制四个直流减速电机。同时为了保护ATmega128主控芯片不被L298N产生的瞬间高电平击穿，我们采用TLP521光电耦合器进行了隔离保护。



5. 语言系统


      语音播报模块我们使用的是ISD1760芯片，如图2-10。该芯片提供多项新功能，包括内置多信息管理系统，双运作模式（独立按键&SPI总线），以及可定制的信息操作指示音效。芯片内部包含有自动增益控制、麦克风前置扩大器、扬声器驱动线路、振荡器与内存等的全方位整合系统功能。
    这里我们采用的是SPI协议串行工作模式。语音模块调试成功以后，我们事先录制了相应的语音，然后智能车行驶过程中通过主控器控制ISD1760，播报出所需要的信息。智能车可以播放长度及其单位、角度值和时间，颜色类型和距离等。

6. 颜色识别模块
颜色的识别我们使用的是TCS230颜色识别传感器，TCS230颜色识别传感器。
7. 红外寻迹
寻迹爬坡模块我们使用的是红外对射管。红外对射管分为发射管和接收管，发射管发出的光为红外线，而红外线照到白色物体上时被反射，当红外线照到黑色物体上时被吸收。当接收管接到接收反射来的红外线时，接收管导通，否则不导通。根据接收管的导通性，通过比较器LM339判断并处理接收管输出的高低电平，然后单片机处理LM339输出电平的高低，来控制电机模块，使智能车始终沿黑线行驶。
8.角度测量模块
本智能车的角度测量采用的是电子罗盘GY-26模块，该模块是数字式传感器，才用IIC和UART串行总线控制。
9.超声波测距
由于ATmega128单片机具有外部电平捕捉功能，捕捉的高电平时间为微秒级别，再加上合理精准的程序算法，我们的超声波测距模块测的数据能精准到1毫米。


10.一些照片














11.分模块程序资料和总程序资料



















困境堂主 发表于 2012-4-18 18:45:19

128就是强啊，咱还在51呢···········

ifeng_com 发表于 2012-4-18 19:36:08

困境堂主 发表于 2012-4-18 18:45 static/image/common/back.gif
128就是强啊，咱还在51呢···········

会51，玩avr系列的单片机很容易，说白了就是玩寄存器

困境堂主 发表于 2012-4-18 21:40:58

本帖最后由 困境堂主 于 2012-4-18 21:44 编辑

ifeng_com 发表于 2012-4-18 19:36 static/image/common/back.gif
会51，玩avr系列的单片机很容易，说白了就是玩寄存器

嗯，新手呢，下学期准备上手AVR，对了，想向楼主学习呢，不介意的话给个扣扣吧，要不加我也成，QQ;809948353

ifeng_com 发表于 2012-4-18 23:46:56

困境堂主 发表于 2012-4-18 21:40 static/image/common/back.gif
嗯，新手呢，下学期准备上手AVR，对了，想向楼主学习呢，不介意的话给个扣扣吧，要不加我也成，QQ;809948 ...

我现在也主攻FPGA，你可以加我，1400574461

DAsankang 发表于 2012-4-19 15:04:16

我也打算做一个以128为主控的机器人，用四轮小车当底座。资料很上的很及时啊。谢了能加我吗2417318621

困境堂主 发表于 2012-4-19 16:02:27

ifeng_com 发表于 2012-4-18 23:46 static/image/common/back.gif
我现在也主攻FPGA，你可以加我，1400574461

加你QQ有验证问题哦，真实姓名·········

ajin505 发表于 2012-4-19 16:06:23

很强大 手头只有mega32有时间试试谢谢楼主分享

plc_avr 发表于 2012-4-19 16:09:19

这个貌似很强啊，顶起！

ifeng_com 发表于 2012-4-19 23:04:11

困境堂主 发表于 2012-4-19 16:02 static/image/common/back.gif
加你QQ有验证问题哦，真实姓名·········

吕兵斌，不好意思

371278638 发表于 2012-4-21 15:28:48

学习我也做了一个，不过很多问题没解决！希望能向楼主请教.....我用的是mega16！

simple_wyj 发表于 2012-4-30 13:32:01

准备用FPGA做个小车，，先标记一个
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