智能小车控制系统 毕业设计开题报告

本科毕业设计(论文)开题报告（含论文综述）

系 ( 院 )：电子与计算机系

所属教研室：自动化教研室

课题名称：智能小车

专业(方向)：自动化

班级：自动化041学号：3040419103

学生：唐琳

指导教师：李海侠职称：讲师

蒋存波职称：副教授

开题日期： 2008年03月20日

三、研究方案（包括有关方法、技术路线、实验手段、关键技术等）

根据题目的要求，确定如下方案：在现有玩具电动车齿轮带动的基础上，对齿轮进行改装，同时用马力比较大的电动机取代马力小的电动机，通过这些改装用来使其驱动能力变大。在车的模型前面加装五个反射式红外线光电传感器，实现对电动车的线路进行实时测量，并将测量数据传送至单片机进行处理，然后由单片机根据所检测的各种数据实现对电动车的智能控制。小车还专门装有无线接收装置，将接收到的所有数据传送到单片机上，对小车进行实时控制。从而满足了人机控制智能化。

这种方案能实现对电动车的运动状态进行实时控制，控制灵活、可靠，精度高，可满足对系统的各项要求。

1、电机驱动系统：

方案一：用NPN三极管连接成双极式H型控制电动机。

用双极式H型控制可以控制电动机的正反转以及电动机的转速控制。由于小车需要驱动力比较大，所以需要加载的电压相对比较高；三极管的基极由于外界干扰，导致误通；功率大的从而使得产生的温度就比较高，使得三极管烧坏或灵敏度降低。考虑到其驱动能力、灵敏度以及散热问题，方案一放弃。

方案二：用L298N驱动两台电动机。

L298N是内含二个H桥的高电压大电流双全桥式驱动器可驱动46v,2A以下电机。考虑到其驱动能力高，抗干扰强，并且还专门配有散热片，同时在价格方面也比较低。综合考虑以上条件，我选择了方案二。电路连接如图一所示：

2、检测系统：

检测系统主要实现光电检测，即利用各种传感器对电动车的位置状态进行测量。本系统采用反射式红外线光电传感器用于检测路面的黑线。本电路装有五组反射式红外线光电传感器，用于线路检测，左边两组是检测线路左拐弯，中间的是检测小车拐弯已到位，右边两组是检测线路右拐弯。其实按照一般的设计用三组反射式红外线光电传感器就可以实现所需要求了，但考虑到小车有可能偏离轨道或传感器未检测到线路，

所以左右两边各多加了一组反射式红外线光电传感器。这样提高小车检测线路的灵敏度。

检测放大器方案：

方案一：使用普通单级比例放大电路。其特点是结构简单、调试方便、价格低廉。但是也存在着许多不足。如抗干扰能力差、共模抑制比低等。

方案二：采用差动放大电路。选择优质元件构成比例放大电路，虽然可以达到一定的精度，但有时仍不能满足某些特殊要求。例如，在测量本设计中的光电检测信号时需要把检测过来的电平信号放大并滤除干扰，而且要求对共模干扰信号具有相当强的抑制能力。这种情况下须采用差动放大电路，并应设法减小温漂。但在实际操作中，往往满足了高共模抑制比的要求，却使运算放大器输出饱和；为获得单片机能识别的TTL电平却又无法抑制共模干扰。

方案三：电压比较器方案。电压比较器的功能是比较两个电压的大小，例如将一个信号电压Ui和一个参考电压Ut进行比较，在Ui>Ut和Ui

考虑到事实要求，故选择了方案三。选用元件为LM324，通过上述反射式红外线光电传感器检测到的数据输入到LM324，通过检测输入电压与基准电压进行比较，如果输入的电压低于基准电压，那么LM324的输出端就输出为低电平（0），如果高与基准电压，那么LM324的输出端就输出为高电平（1）。综上方案的选择画出的原理图如图二所示：

3、无线控制系统：

方案一：采用红外无线遥控。通过红外遥控可以对小车进行转弯、前进或退后等动作，但由于红外控制只能进行直线传播，不易控制电动小车转弯，所以方案一放弃。

方案二：采用无线电遥控。由于无线电遥控来控制小车转弯比较方便，而且有效距离可以达到100米左右，且灵敏度比较高。

由于以上原因故选择了方案二。

4、方案框图：（图三）

图三

5、硬件电路设计：

小车的基本硬件电路组成部分是由线路检测、无线接收、电机驱动、复位电路以及单片机（89C52）等组成的。从反射式红外线光电传感器接收到的数据传送到LM324，经过电压比较输出到单片机（89C52）的P1.0-P1.4口，单片机执行所满足的程序，通过P2.4-P2.7输出到L298N来控制电动机的转动。无线电接收把接收到的数据传送到P3.0-P3.4，同样通过满足要求，达到控制电动机的转动。这两种不同的控制的优先级别为：无线电遥控高于反射式红外线光电传感器控制。