闪烁造句机器人创新实验智能巡线小车报告

2021年1月19日发(作者：车俊)






































西华大学实验报告



实


验


报


告

（
理工类
）


课

程

名

称
:
机器人创新实验

课

程

代

码
: 106003199
学生所在学院
:
机械工程学院


年级
/
专业
/
班
: 2014
级机电一班

学

生

姓

名
:
学

号
:
实验总成绩
:
任

课

教

师
:
韦兴平

开

课

学

院
:
机械工程学院

实验中心名称
:
机械工程基础实验中心









































西华大学实验报告

一

设计题目


利用
Arduino
设计搭建智能巡线小车


二

小组成员分工


姓名
















学号


















班级















任务分工

袁成














312








机电一班












原理分析

黄博














312








机电一班












组装与程序分析

代博














312








机电一班












测试与程序编写

龙历














312








机电一班












程序导入与修正

查垚润












312








机电一班












维护与报告撰写


三

实验内容（图文记录平时上课关键知识）


1
、小灯延时闪烁实验 ：小灯延时一秒闪烁一次，指令：
delay(xx)
。应用举例：
delay(50 0);
//
延
迟
500ms
。










































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2
、呼吸灯实验：使小灯忽明忽暗，延时
300ms
。


3
、串口通信监视实验：

（
1.
按实验一的步骤把开发板连到
PC
机上；

（
2.
采用杜邦线把红外探头
VCC
和
GND
分别连接到开 发板的
5V
和地，
OUT
端连到开发板的
任意一个模拟量输入端口；

（
3.
设置对应的模拟量输入端口为输入模式；

（
4.
读取模拟量端口的值；

（
5.
打开串口并设置波特率；

（
6.
打开串口 监视器，
拿一物体遮挡在红外探头前方并移动，
观察串口监视器中读取的模拟量
值是否 变化；


（
7.
观察串口监视器界面的运行结果，如不符合预期设 计要求，则重复修改及下载程序，直到
符合要求为止。

指令：
(xx)
。打开串口并设置通信波特率。应用举例：
(9600) //
打开串
口并设置通信波特率为
9600
。









































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指令：
n(val)
。在串口监视器中显示变量
val
的值。应用举例：
n(val) //
在串口监视器中显示变量
val
的值。


4
、红外线对管实验：





前端红 外探头输出是模拟电压，中控板通过电压比较器
LM339
模拟电压转化为高电平或
者 低电平两种结果，
便于程序进行判断。
以第一路红外探头来说明它的工作原理，
IN1 -
为可调
电阻调节的电压输入端，
IN+
为探头输出的电压，
当IN1-
大于

IN+
电压时，
对应的
OUT1
输出
电压接近
0V
，此时，第一路的
LED
灯亮；当
IN 1-
小于

IN+
电压时，对应的
OUT1
输出电压
接近
5V
，第一路的
LED
灯灭。调节可调电阻旋钮，可以改变
I N-
参考电压值。

指令：
pinMode(pin, mode)
。
将一个引脚配置成输入或者输出模式。
应用举例：
pinMode(7, INPUT);
//
将引脚
7
定义为输入接口；
pinMode(5, OUTPUT); //
将引脚
7
定义为输出接口。

指令：
int analog Read(pin)
。读取模拟输入引脚的值，并将其表示为
0
至
1023< br>之间的数值，对
应
0
至
5V
的电压。应用举例：
va l = analogRead(0); //
读取模拟接口
0
的值，并赋值给
val
。









































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5
、超声波测距实验：超声波距离测试。

6
、小车循迹实验


四

最终作品设计方案（图文说明设计作品原理）
（
20
分）


1
、小车循迹原理




巡线小车红巡线原理采 用了红外线探测法，即利用红外线在不同颜色的物体表面具有不同
的反射性质的特点，
在小车行 驶过程中不断地向地面发射红外光，
当红外光遇到白色纸质地板
时发生漫反射，反射光

被装在小车上的接收管接收；如果遇到黑线则红外光被吸收，小车上
的接收管接收不到红外光。
单片机就是否收到反射回来的红外光为依据来确定黑线的位置和小








































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车的行走路线。红外探测器探测距离有限，一般最大不应超过
3cm
。


2
、设计要求

（
1
）自动寻迹小车从安全区域启动。



（< br>2
）小车按指定路线运行，自动区分直线轨道和弯路轨道，在指定弯路处拐弯，实现灵活前
进、转弯、倒退等功能，在轨道上划出设定的地图。



（
3
）小车完成指定运行任务后，停止在终点位置上。


3
、主体设计

我们制定了左右两边分别用一个电机驱动的方案，
即 左边和右边的轮子分别用一个转速和
力矩基本完全相同的直流减速电机进行驱动。当小车需要直线前进时 ，两个电动机同时正转，
实现直线前进。
当小车左边传感器检测到黑线时即需要左转时，
此时左轮反转，
右轮正转，
实
现一个差速，
达到向左转向的目的。
当小车右边传感器检测到黑线时，
即小车需要右转，
即右
边车轮反转，左边车轮正转， 达到向右转向的目的。


五

最终作品设计步骤（图文说明设计作品实现过程）


1
、确定小车主要各零部件：

底盘
1
片

车轮
2
个

测速码盘
2
个

减速直流电机
2
个

4
节
5
号电池盒
1
只（并排）

万向轮
1
只

船型开关
1
只

紧固件
4
片

螺丝、螺母、铜柱、杜邦线若干

四路红外循迹
/
循迹模块
1
个

电机驱动扩展板
L293D

1
个

UNO R3
开发板
1
个

HC- SR04
超声波模块
1
个


2
、确定各部件位置，根据拟定方案组装小车：

（
1
、先 把小车底板、紧固件、码盘的黄色保护纸撕掉，然后把紧固件插入小车底板。

（
2< br>、安装码盘，并把电机固定于底板。码盘轴心一面大一面小，大的一面往电机轴插。

注意：电机引线铜片朝向内侧，即码盘一侧。

（
3
、插入螺丝，把电机固定到小车底板，并拧上螺帽。

（
4
、插入螺丝，固定电池盒。

（
5
、放入铜柱，拧入螺丝固定万向轮，手捏入电机并往里面插入轮子。









































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（
6
、用锡丝焊接排针，组合
UNO R3
开发板和电机驱动扩展板
L293D
。

（
7
、用杜邦线连接四路红外循迹
/
循迹模块与电机驱动扩展板
L293D
，并把两个红外感应
安装在小车前端各左右两侧。

（
8
、用锡丝 和杜邦线，焊接船型开关与
4
节
5
号电池盒，焊接两个电机与电机驱动扩展< br>板
L293D
。

（
9
、编程进行调试检查，观察小 车电机，红外感应，开发板及扩展板是否正常工作。

（
10
、若有零件或连线松动，重新组装或焊接。

（
11
、检查一切无误，则组装完成，可进行下一步实验。