15 M3 螺母
16 9V 电池
17 导线
表 2 材料清单
数量 1 1 1 1 2 2 2 2 2 2 2 1 8 20 12 1 若干
1. 传感器原理
根据反射式红外光电传感器的原理和内部结构，我们可以设计如图 4.1 所示 的电路，电阻主要起限流作用，电阻值常设置为：R1=470Ω，R2=10kΩ。
9
图 6.2 安装方式
图 6.3 安装路径
图 6.4 登录账号
图 6.5 同意协议
图 6.6 安装授权
图 6.7 安装
图 6.8 安装过程
10
图 6.9 安装完成
2. 控制逻辑分析
首先，我们要确定小车有三种运动状态：直走，左转和右转。首先小车是放 在直道上，左右两个传感器均没有感应到黑线，此时直走。接下来就是转弯，这 里要分两种情况：左转弯和右转弯；以左转弯为例，此时左边的传感器就会感应 到黑线，控制电机右轮速度大于左轮速度进行左转，直到右边的传感器感应到黑 线，否则一直执行左转的程序，这样是为了防止转弯的半径小于跑道弯道的半径 时，能够转回来；假如跳出左转循环的结束条件为当左边的传感器感应不到黑线， 则会出现两种情况：一种是小车的转弯半径小于跑道的弯道半径，小车转回跑道； 另一种是小车的转弯半径大于跑道的弯道半径，此时左边传感器也感应不到黑线， 但是此时小车已经跑出跑道了。右转弯同理。程序流程图如下图 6.10 所示。
1. 安装 arduino 支持包
我们要在 Matlab 下面进行对 arduino 的控制建模，首先要安装 arduino 的 支持包，点击任务栏下的【Add One】->【Get Hardware Support Packages】， 如下图 6.1 所示：
图 6.1 Get Hardware Support Packages 然后会出现如下图 6.2 所示，有两种安装方法，一种在线安装，一种是离线 安装。由于受到网络环境的限制，我们选择离线安装的方式，选择【Folder】选 项，然后点【Next>】，出现如下图 6.3 所示界面，点【Next>】，出现如图 6.4 所示界面，点【Log in】，我们需要在 上注册一个账号，我们登 陆以后会看到图 6.5 所示，勾选同意，点【Next>】，然后会跳转到图 6.6，点【Next>】， 然后进入图 6.7 界面，点【Intall】，图 6.8 是安装中的截图，如出现图 6.9 所 示界面，即安装成功，可以在 simulink 库上看到 arduino 相关的库。
2
一、 课程设计性质和目的
智能玩具及机器人专业实训是《智能玩具设计》课程与实验结束后的一门综 合性实践课。所选题目《智能寻迹车》紧密结合所学的主要内容，加深巩固所学 知识，同时对所学内容进行扩展，有一定的深度和广度，能充分发挥学生的能动 性和想象力。通过设计、安装、调试等一系列环节的实施，提高学生利用matlab 进行控制系统设计的能力。
1. 传感器原理......................................................................................................6 2. L298N 电机驱动模块.......................................................................................7 五、 设计思路及原理分析......................................................................................8 六、 控制系统建模..................................................................................................9 1. 安装 arduino 支持包......................................................................................9 2. 控制逻辑分析................................................................................................11 3. Simulink 建模...............................................................................................11 七、 调试运行........................................................................................................13 1. 测试传感器....................................................................................................13 2. 电机驱动模块的调试....................................................................................14 3. 整体调试........................................................................................................14 八、 结果及分析....................................................................................................15 九、 心得体会........................................................................................................16 十、 参考文献........................................................................................................17 十一、 致谢............................................................................................................ 18 十二、 附录............................................................................................................ 19
图 4.2 焊接完成的传感器
2. L298N 电机驱动模块
L298N 是 ST 公司生产的一种高电压、大电流电机驱动芯片。内含两个 H 桥的 高电压大电流全桥式驱动器，采用标准逻辑电平信号控制；该芯片可以驱动两台 直流电机。
L298N 的工作原理是内部有两个 H 桥，分别控制两个电机 ，H 桥的工作原理 如下图 4.3 所示，当 IN1 通电时，电流从正极经过 Q1 到电机再到 Q4，最后回到 负极，此时电机正转；当 IN2 通电时，电流从正极经过 Q3 到电机再到 Q2，最后 回到负极，此时电机反转。IN1 和 IN2 不能同时通电，否则会短路。接线方式如 下图 4.4 所示。
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二、 课程设计的内容及要求
设计要求可分为两大部分：寻迹车的设计和控制算法的设计。 1、寻迹车的设计 （1）组装寻迹小车底盘； （2）光电传感器电路设计； （3）电机驱动器、控制器、电池组、电源、传感器布局。 硬件平台：Arduino MEGA2560、智能车底板、轮子、轴联器、L 支架、金属
减速电机、智能车万向轮、直流电机驱动器、移动电源、电池组、光 电传感器等。 2、控制算法的设计 （1）根据功能要求确定控制思路； （2）在 matlab/simulink 平台中建立寻迹车控制系统模型。 软件平台：Windows XP； MatlabR2013a； Simulink Support Package for Arduino Hardware； Arduino IDE。
时间 半天 半天 半天 半天 半天 半天 半天 半天 半天 半天
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四、 设计所需设备及材料
序号 名称
1
Arduino Mega2560
2
小车底板
3
万向轮
4
L298N 电机驱动模块
5
电机支架
6
直流减速电机
7
联轴器
8
轮胎
9
ST188
10 470 欧电阻
11 10K 电阻
12 面包板
13 M3 铜柱
14 M3 螺丝
工业自动化学院
《智能玩具及机器人专业实训》报告
（201 -201 学年第 学期）
课程实训题目：智能寻迹小车的设计
姓名： 学号： 班级： 指导老师： 唐伟杰 时间： 成绩：
目录
一、 课程设计性质和目的......................................................................................3 二、 课程设计的内容及要求..................................................................................4 三、 课程设计的进度及安排..................................................................................5 四、 设计所需设备及材料......................................................................................6