简易智能电动车3

E9简易智能电动车设计报告

中国海洋大学

摘要

本智能小车采用凌阳单片机SPCE061A作为控制器，利用感光、感铁及红外接近传感器来感知外界信号的变化，实现了小车能够沿着黑线走，并且越过障碍物通过光源的引导顺利的达车库，途中记录了遇到的铁块数目并且显示出来。

一、方安论证与比较

1．方案比较

方案一：用继电器来控制电机的停与转，但是转速不可调。用红外传感器实现避障，红外传感器发出了红外光，障碍物反射光，距离障碍物远近不同，传感器输出的信号不同，将信号送入单片机进行A/D转换，控制小车的左传、右转。

方案二：用单片机的PWM信号控制电机的转速，即可实现电机转弯，用红外接近传感器实现避障，当距离障碍物10cm时，红外接近传感器由低电平变为高电平。由单片机控制小车转弯，用磁接近开关检测铁片，有铁片即使开关由常开变常闭，单片机进行声光报警，有光敏三极管检测200w光源。

有光敏电阻来检测白纸上的黑线，是小车顺黑线运动。

2．方案的确定

比较两种方案，运用方案一，信号的处理比较复杂，不容易实现对小车的控制。方案二运用了比较先进的传感器，使问题的处理变得相对简单。通过比较我们最终选用了方案二，并基本完成了题目设计要求

二、工作原理、框图及电路设计

1、工作原理

利用光敏电阻来感知黑线，能够使小车沿着黑线的轨迹走；利用感金属的接近开关来感知铁块，使小车遇到铁块时发出信号；当碰到障碍物时，光电开关由低电平变为高电平；利用光敏三极管来感知光源，引导小车进入车库。

2、电路方框图

3、单元电路设计及分析

（1）光敏电阻部分

利用光敏电阻可以感知颜色的深浅，并根据颜色的深浅的不同而输出不同的电压信号，从而使小车区分白纸和黑线。具体实现电路如下所示图1。

图1 图2

（2）感金属的接近传感器和红外接近传感器部分

利用感金属的接近传感器可以检测到铁皮向单片机发送出信号，使单片机可以记录下铁块的数目；在小车的前、左、右方各放置一红外接近传感器，当小车遇到障碍物时，可以由传感器向单片机发出电压信号，使小车能够根据信号的不同做出相应的反应，从而实现避开障碍物。

（3）小车经过障碍区以后通过光源的导向，利用光敏三极管来感知光源，引导小车进入车库。具体实现见软件程序设计，电路图如下：（附电路图）

（4）单片机系统

单片机系统整个硬件系统的核心，它既是协调整机工作的控制器，又使数据处理器，其功能如下：（附图）

1．单片机SPCE-061(晶振频率32.768K，FLASH32K,,3.3伏供电)

2．32位可编程并行I/O接口

3．2个16位可编程定时/计数器，可以自动预置计数初值

4．具有运行/睡眠方式下的看门狗维护功能

（5）电机驱动部分

各种传感器信号经过单片机处理后，经过驱动芯片L293D，驱动小车的两轮电机进行相应的动作。一片驱动芯片L293D可以驱动两个电机，利用PWM控制实现小车的加

减速，电路原理图如下：

（6）语音播放部分

当小车遇到铁块时，小车会发出声音信号。

凌阳SPE06A单片机自带双通道DAC音频输出，DAC1、DAC2转换输出的模拟量电流

信号分别通过AUD1和AUD2管脚输出，DAC输出为电流型输出，经LM386音频放大，即可驱动喇叭放音，放大电路如图。在DAC1、DAC2后面接一个简单的音频放大电路和喇叭，就实现语音播放功能。

（7）电源部分

该系统使用的电压是由，单片机电压3。3伏，电机驱动电压12伏特，各种传感器使用的电压是5伏特，电源使用12伏特的蓄电池供电。具体电路如下：

三、程序框图

程序框图见：

主程序框图

4Hz实时中断

四、测试方法及结果

1、测试方法

根据实验环境要求，布置了实验环境，反复使小车在环境中进行实验

2、设计与测试使用的仪器

计算机，SPCE-061A编程器，示波器，数字万用表

3、误差分析及措施

由于条件有限，存在传感器误差；电机转速的误差使两个相同型号的电机的转速不可能保持完全同步

4．结果

经过反复实验，我们用凌阳十六位单片机使小车基本上完成了题目所要求实现的功能，小车在90秒内成功的到达车库。在下列两方面具有比较突出的优点：

(1)多种传感器的数据融合处理能力

(2)利用了凌阳单片机的集成性，极大的简化了外围电路。