循迹避障小车答辩
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方案二: 采用四轮式车身。和3号车相比,4号车4个都是主
动轮,偏向阻力一样,且重心变化导致力矩减小,就 这点看,4号比3号容易偏向。但因其为四驱,其偏差 更为离散,较难偏向,走直线容易。且此方案小车体 积较大,有充裕空间安放元器件,也为后续添加其他 功能做好准备。但小车转向较为笨重。由于小车安装 元器件不是很多,所以我们选择此方案。
这种调速方式有调速特性优良、调整平滑、调速范围广、过载能力 大,能承受频繁的负载冲击,还可以实现频繁的无级快速启动、制动和反 转等优点。因此决定采用使用功率三极管作为功率放大器的输出控制直流 电机。
用PWM调节电机速度采用哪种电机
方案一: 采用步进电机,其显著的特点就是具有快速启动和停止的 能力。转换灵敏度较高,但是步进电机价格比较昂贵,且 对整个控制系统要求比较高。
方案二: 采用功率三极管作为功率放大器的输出控制直流电机。线性型驱动的电
路结构和原理简单,加速能力强,采用由达林顿管组成的H型桥式电路。用 单片机控制达林顿管使之工作在占空比可调的开关状态下,精确调整电动 机转速。这种电路由于工作在管子的饱和截止模式下,效率非常高,H型桥 式电路保证了简单的实现转速和方向的控制,电子管的开关速度很快,稳 定性也极强,是一种广泛采用的 PWM 调速技术。我选用了L298N。
一、小车车体
• 四轮小车,四个直流电机。通过控制一个电机向前转,另一个电机
向后转。即差分驱动从而达到转弯的目的。
二、小车核心——单片机
AT89C52单片机是一种低电压、高性能的CMOS 8位单片 机,拥有8Kb存储空间,适合与许多较为复杂的控制应用。
三、传感器电路设计
方案1:用光敏电阻组成光敏探测器。 光敏电阻的阻值可以跟随周围环境光线的变化而变化。
中的稳定性要求很高,且误测几率较大、易受光线环境和路 面介质影响。在使用过程极易出现问题,而且容易因为该部 件造成整个系统的不稳定。故最终未采用该方案。
方案3:用红外发射管和接收管制作的光电对管寻迹传感器。 红外发射管发出红外线,当发出的红外线照射到白色的平面 后反射,若红外接收管能接收到反射回的光线则检测出白线 继而输出低电平,若接收不到发射管发出的光线则检测出黑 线继而输出高电平。这样制作组装的寻迹传感器基本能够满 足要求,所以我们选择了这个方案。
当光线照射到白线上面时,光线发射强烈,光线照射到黑线 上面时,光线发射较弱。因此光敏电阻在白线和黑线上方时, 阻值会发生明显的变化。将阻值的变化值经过比较器就可以 输出高低电平。 但是这种方案受光照影响很大,不能够稳定 的工作。因此我们考虑其他更加稳定的方案。
方案2:采用简易光电传感器 结合外围电路探测,但实际效果并不理想,对行驶过程
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三、黑线检测电路设计
• 探测路面黑线的基本原理:光线照射到路面并反射,由于黑线和白纸 对光的反射系数不同,可以根据接收到的反射光强弱来判断是否是黑 线。利用这个原理,可以控制小车行走的路迹。
四、电机驱动电路
方案一: 采用继电器对电动机的开或关进行控制,通过开关的切换对小车的速度
进行调整.此方案的优点是电路较为简单,缺点是继电器的响应时间慢,易损 坏,寿命较短,可靠性不高。
在此基础上,我们讨论了以下方案: 方案一:采用两只红外对管,分别置于小车车身前轨道的两
侧,根据两只光电开关接受到白线与黑线的情况来控制小车转 向来调整车向,测试表明,只要合理安装好两只光电开关的位 置就可以很好的实现循迹的功能。
方案二:采用三只红外对管,一只置于轨道中间,两只置于 轨道外侧,当小车脱离轨道时,即当置于中间的一只光电开关 脱离轨道时,等待外面任一只检测到黑线后,做出相应的转向 调整,直到中间的光电开关重新检测到黑线(即回到轨道)再 恢复正向行驶。现场实测表明,小车在寻迹过程中有一定的左 右摇摆不定,虽然可以正确的循迹但其成本与稳定性都次与第 一种方案。
五、电源方案
我们用的直流电机工作电压在3-9V ,四个电机靠差速 转弯,转向时轮子与地摩擦等因素,使的电流比较大,实测 在行走直线时四个电机需要 600-800MA 的电流,如果转向 时需要提供太约 1-1.5A 的电流。 方案一:采用1 节4.2V 可充电式锂电池给直流电机供电,经 过电压变换后给支流电机供电,给单片机系统和其他芯片供 电。但由于电压不太够,价格昂贵,因此,我们放弃了。
方案二: 采用普通的直流电机,其具有优良的调速特性,调速平滑 ,方便。调整范围广,过载能力强,能承受频繁的冲击负 载,可实现频繁的无极快速启动,制动和反转,且普通直 流电机价格适宜,更易于购买,电路相对简单,配合 LM298N驱动芯片组合,只要施加合适的脉冲序列,电机 可以按照人们的预定速度或方向连续的转动,便于控速。 因此,采用直流电机作为动力源。
作品汇报
智能循迹小车
设计制作者:破坏者队 电子科学与工程学院 张鑫 钱雨皎 卢阳
方案设计时间: 2014年3月——2014年4月
设计背景
人们在不断探讨、改造、认识自然的过程中,制
造能替代人劳动的机器一直是人类的梦想。他可以按 照预先设定的模式在一个特定的环境里自动的运作, 无需人为管理,便可以完成预期所要达到的或是更高 的目标。智能车就是其中的一个体现。智能小车集环 境感知、规划决策,自动行驶等功能于一体的综合系 统,是典型的高新技术综合体。
本次设计的智能车,采用ST89C52单片机作为小车 的核心;利用红外传感器进行寻迹,用双L298N作为电 机控制。
小车的总体设计
我们采用单片机STC89C52 作为主控制核心,STC89C52的对当前的传 感器进行查询,根据传感器传来的信息,对当前的环境作出判断,最 后对电机作出相应的动作。单片机通过红外传感器检测场地白线,从 而控制电机驱动模块,改变电机转速,达到改变方向的目的。系统框 图如下:
地面白线
传感器
ST89C52
电机驱 动模块
左电机
右电机
一、小车车体
方案一: 采用三轮式车身,前轮
为万向轮,后轮为两个电机 单独控制的驱动轮。但此方 案使得车身较小,元器件安 装的较紧密,在维护时较困 难,而且当驱动轮运动偏差 带来转向时,万向轮作径向 运动,阻力小容易偏向,转 弯时容易侧翻。所以我们放 弃了此方案。