自动追光避障小车设计

1.3模块方案讨论…………………………………………………………………2
二、硬件设计
2.1硬件各模块设计………………………………………………………………3
三、软件设计
3.1流程图…………………………………………………………………………7
四、系统的组装与调试
一、方案论证
1.1题目解析
根据题目要求：
（1）光源用不大于100W白炽灯，场地不小于1.5m*1.5m（发挥部分2m*2m），障碍物边长不小于15cm。
通过比较我们选择了方案（二），在打到相同目的的情况下，方案（二）的外围电路比较简单，操作起来比较方便易行。
1.3.5电机驱动模块：
方案（一）：采用步进电机进行驱动。采用步进电机作为该系统的驱动电机。由于其转过的角度可以精确的定位，可以实现小车前进路程和位置的精确定位。但是，步进电机的输出力矩较低，随转速的升高而下降，且在较高转速时会急剧下降，其转速较低，不适合于小车等有一定速度要求的系统。
Key wordRAMFound lightObstacle avoidanceMotor drivePhotoconductiveresistanceUltrasonicL298
一、方案设计与论证
1.1题目解析………………………………………………………………………2
1.2系统整体设计…………………………………………………………………2
自动追光避障小车
设计报告
摘要:
该系统一ARM控制器为核心，主要由小车寻光模块、避障模块、电机驱动模块几大部分组成。通过光敏电阻与电压比较器控制小车寻光，利用超声波发射接收原理进行避障，以及驱动芯片L298进行电机驱动控制。为了方便该系统运用在小车上，我们均采用+5V蓄电池供电。
关键词:RAM寻光避障电机驱动光敏电阻超声波L298
其中R3调节接入较小，即比较器基准电压较低，确保遇到强光（靠近光源一定距离）时候停止。
小车前方寻光电路如图所示：根据比较左右输出送入ARM处理：
左高右低：小车左拐
左低右高：小车右拐
同高同低；不做出拐弯驱动。
此外，调节可调电阻可以改变电路对光的灵敏度，方便小车在不同光线环境下正常行驶，增强了系统的灵活性。
二、硬件设计
2.1硬件各模块设计
2.1.1寻光模块
寻光部分我们以光敏电阻和电压比较器为核心原件，分别在小车的正前方以及两侧安装光敏电路，判断小车是否遇到光，以及通过比较左右光敏电阻变化选择小车最佳转向路线。
小车前方寻光电路如图所示：
各输出段功能如电路图所示：
其中R4调节接入较大，即比较器基准电压较高，确保遇到光（开始采光）时候追光。
（2）光源在离小车1.5m处摆放，不高于25cm。小车发现光源后能沿光源前进。
（3）小车在前进道路上至少通过3个障碍物（发挥部分5个），遇到障碍物小车绕道。
（4）到达光源一定位置后小车停止前进。
（5）小车前进直线距离不能超过1.2m，时间不大于2分钟。
（6）在无白炽灯情况下，小车能沿着自然光方向前进
Abstract
The department for the core, unified ARM controller mainly by the car found light module, obstacle avoidance module, motor driver module composed of a few. Through the photoconductive resistance and voltage comparator control the car found light, use ultrasonic launching receiving principle of obstacle avoidance, as well as drive chip L298 for motor drive control. In order to facilitate the system used on the car, we all use + 5 V battery power supply.
经过比较我们选择了方案（二）
1.3.4避障模块：
方案（一）：采用脉冲调制的反射式红外线发射接收器。由于经过了交流信号的调制，它可以大幅度减少外界干扰；另外红外线接收管的工作电流取决于平均电流。如果采用占空比小的调制信号，在平均电流不变的情况下，顺势电流很大，可以大大提高信噪比。
方案（二）：采用超声波传感器。超声波传感器由发射管和接收管组成，一旦接收管收到发射过来的信号，通过时间差与声速（已知），来判断障碍物是否在允许范围之内，是否需要进行避障驱动，也较为精确。
方案（二）：采用直流电机。直流电机转动力矩大，体积小，重量轻，转配简单，使用方便。由于其内部由高速电动机提供原始动力，比较适合在小车行进方面使用。而且，考虑到我们的转向是两个电机分别控制一侧，两电机反转时小车转向，在速度设定好的情况下，只需要实际测量转向时间便可以精确转向。
通过方案的比较，我们最终选择了方案（二）。
2.1.2避障模块
如图所示：
超声波发生电路：利用555定时器产生一个40KHz的脉冲，驱动超声波发生器产生共振，发出超声波。
超声波接收电路：通过接收器产生一定电流，经过放大电路放大送入ARM进行相应驱动动作。
超声波与ARM衔接电路：为了方便程控，我们在超声波的输出端口加接一个电压比较器，让输出的不规则电压变为标准的“高”、“低”电压送入ARM，易于程控。2.Fra bibliotek.3电机驱动模块：
如图所示：
我们选用的驱动芯片是L298，2、3号脚输出一组驱动信号，13、14类似。
由ARM提供两路PWM波控制小车左右轮的速度，四个输入信号由ARM提供，分别控制小车的启动、停止、反转制动，具体驱动指令如下：
三、软件设计
3.1流程图：
五、系统的组装与调试
方案（二）：采用光敏电阻与电压比较器联合判断。将光敏电阻与固定电阻串联，外加额定电压，进而将光敏电阻两端电压接入两个电压比较器（比较器的比较基准电压各自可调），分别判断小车是否采到光和小车距离光源的一定距离是否达到。因此这样输出的结果只有高低电平，送入ARM后省去了A/D转换，方便了程控对小车的驱动。
1.2系统整体设计
此外，为了保证寻光电路与避障电路不发生冲突，在编写程序的时候我们控制避障的优先级要比追光高，这样在同时遇到光源和障碍物时吗，小车先进行避障，结束后继续追光。
1.3模块方案讨论
1.3.1控制器模块：
ARM
1.3.2车体模块：
利用已有坦克车模。
1.3.3寻光模块：
方案（一）：采用光敏电阻，通过测量流经外加固定电压的光敏电阻的电流，判断小车的相应动作。当电流达到或超过小车寻光的电流最小值时，小车开始驱动前进;当电流达到或大于距光源一定距离时后电流最小值时，小车停止前进。这是通过将得到的电流送入ARM，通过其内部A/D转换，进而输出相应驱动指令来实现的。但是该方案编程与临界值的选取较为复杂。