智能循迹避障小车_论文设计(1)
《2024年智能小车避障系统的设计与实现》范文
《智能小车避障系统的设计与实现》篇一一、引言随着科技的发展,智能小车已成为现代社会的重要组成部分。
在许多领域,如工业生产、救援和科研中,智能小车都能发挥出极大的作用。
智能小车的一个核心功能是其避障系统,它可以保障小车在运行过程中的安全性,同时也决定着小车的灵活性和适用性。
本文将介绍一个智能小车避障系统的设计与实现过程。
二、系统设计1. 硬件设计智能小车的硬件部分主要包括小车底盘、电机驱动、传感器等。
其中,传感器部分是避障系统的关键。
我们选择了超声波传感器作为主要的避障传感器,其优点是测量距离准确,且价格适中。
此外,我们还设置了红外线传感器作为辅助,以增加系统的适应性和稳定性。
2. 软件设计软件部分主要涉及传感器的数据处理、小车的运动控制等。
我们采用了模块化的设计思路,将系统分为传感器数据获取模块、数据处理模块、运动控制模块等几个部分。
其中,传感器数据获取模块负责获取传感器的数据,数据处理模块负责处理这些数据并做出判断,运动控制模块则负责根据判断结果控制小车的运动。
三、避障算法的实现避障算法是避障系统的核心。
我们采用了基于超声波传感器和红外线传感器的融合算法。
具体来说,首先通过超声波传感器获取小车与障碍物的距离信息,然后通过红外线传感器获取前方的物体信息。
接着,数据处理模块将两个传感器的数据融合处理,判断出是否存在障碍物以及障碍物的位置。
最后,运动控制模块根据判断结果控制小车的转向和速度。
在算法实现中,我们采用了模糊控制理论。
模糊控制可以处理不确定性的问题,使得我们的避障系统可以应对各种复杂的场景。
同时,我们还采用了PID控制算法来控制小车的速度和转向,以保证小车的稳定性和精度。
四、系统实现与测试我们首先在仿真环境中对避障系统进行了测试。
通过调整算法参数,我们使得小车在仿真环境中能够准确地识别出障碍物并做出相应的反应。
然后,我们在实际环境中对系统进行了测试。
在多种场景下,如光线变化、障碍物形状变化等,我们的智能小车都能稳定地运行,并成功避开障碍物。
《2024年自循迹智能小车控制系统的设计与实现》范文
《自循迹智能小车控制系统的设计与实现》篇一一、引言随着人工智能与自动控制技术的快速发展,智能小车已经广泛应用于各种领域,如物流配送、环境监测、智能家居等。
本文将详细介绍一种自循迹智能小车控制系统的设计与实现过程,该系统能够根据预设路径实现自主循迹、避障及精确控制。
二、系统设计(一)系统概述自循迹智能小车控制系统主要由控制系统硬件、传感器模块、电机驱动模块等组成。
其中,控制系统硬件采用高性能单片机或微处理器作为主控芯片,实现对小车的控制。
传感器模块包括超声波测距传感器、红外线测距传感器等,用于感知周围环境并实时传输数据给主控芯片。
电机驱动模块负责驱动小车行驶。
(二)硬件设计1. 主控芯片:采用高性能单片机或微处理器,具备高精度计算能力、实时响应和良好的可扩展性。
2. 传感器模块:包括超声波测距传感器和红外线测距传感器。
超声波测距传感器用于测量小车与障碍物之间的距离,红外线测距传感器用于检测小车行驶路径上的标志线。
3. 电机驱动模块:采用直流电机和电机驱动器,实现对小车的精确控制。
4. 电源模块:为整个系统提供稳定的电源供应。
(三)软件设计1. 控制系统软件采用模块化设计,包括主控程序、传感器数据处理程序、电机控制程序等。
2. 主控程序负责整个系统的协调与控制,根据传感器数据实时调整小车的行驶状态。
3. 传感器数据处理程序负责对传感器数据进行处理和分析,包括距离测量、方向判断等。
4. 电机控制程序根据主控程序的指令,控制电机的运转,实现小车的精确控制。
(四)系统实现根据设计需求,通过电路设计与焊接、传感器模块的安装与调试、电机驱动模块的安装与调试等步骤,完成自循迹智能小车控制系统的硬件实现。
在软件方面,编写各模块的程序代码,并进行调试与优化,确保系统能够正常运行并实现预期功能。
三、系统功能实现及测试(一)自循迹功能实现自循迹功能通过红外线测距传感器实现。
当小车行驶时,红外线测距传感器不断检测地面上的标志线,并根据检测结果调整小车的行驶方向,使小车始终沿着预设路径行驶。
智能循迹避障小车论文
自动化专业导论智能循迹避障小车学生姓名:学号:指导教师:目录摘要引言第一章绪论1.1智能小车的背景1.2智能小车的现状第二章设计方案2.1设计任务2.2方案及轨道选择2.3智能小车元件介绍第三章硬件设计3.1总体设计3.2驱动电路3.3信号检测模块3.4主控线路第四章软件设计4.1主程序模块4.2电机驱动程序4.3循迹模块4.4避障模块第五章制作安装与调试作品总结致谢摘要利用红外对管检测黑线与障碍物,并以STC89C52单片机为控制芯片控制电动小汽车的速度及转向,从而实现自动循迹避障的功能。
其中小车驱动由L298N驱动电路完成,速度由单片机输出的PWM波控制。
关键词:智能小车;STC89C52单片机;L298N;红外对管引言2004年1月3日和1月24日肩负着人类探测火星使命的“勇气”号和“机遇”号在火星不同区域着陆,并于2004年4月5日和2004年4月26 日相继通过所有“考核标准”。
火星车能够在火星上自主行驶:当火星车发现值得探测的目标,它会驱动六个轮子向目标行驶;在检测到前进方向上的障碍后,火星车会去寻找可能的最佳路径。
据悉,中国的登月计划分三步进行:第一步,发射太空实验室和寻找贵重元素的月球轨道飞行器;第二步,实现太空机器人登月;第三步,载人登月。
随着“神舟”系列飞船和“嫦娥”月球探测卫星的成功发射,第一步接近成熟;第二步中太空机器人登月计划中的太空机器人应该能在月球上自主行驶,进行相关探测。
因此对于我国来说,类似于美国“勇气”号和“机遇”号火星车的智能车技术研究也显得迫在眉睫。
目前,城市交通的安全问题己引起各国政府有关部门的高度重视和全民的关注,专家、学者在分析城市交通事故的原因时,普遍认为事故原因主要包括:人员素质、运输车辆、道路环境和管理法规等四个方面,而车辆性能的提高即研发高性能的智能汽车是其中很重要的一个环节。
美国研究认为,包括智能汽车研究在内的智能运输系统对国家社会经济和交通运输有着巨大的影响,其意义和价值在于:大量减少公路交通堵塞和拥挤,降低汽车的油耗,可使城市交通堵塞和拥挤造成的损失分别减少25%-40%左右,大大提高了公路交通的安全性及运输效率,促进了交通运输业的繁荣发展。
智能循迹小车 毕业论文
智能循迹小车毕业论文一、前言随着科技的发展,智能机器人已经成为人们关注的热门话题。
智能机器人的出现和应用,不仅可以提高生产效率,减少劳动强度,并且可以创造出很多新的应用领域。
其中,智能循迹小车作为一种基于仿生学和机器人学的新型机器人,已经逐渐应用到许多领域,如环境监测、病毒检测等。
本文着重介绍智能循迹小车的设计和实现,以期为相关研究提供参考。
二、智能循迹小车的需求分析智能循迹小车主要用于环境监测和物品巡检。
为了保证循迹小车的运转效果,需要进行以下需求分析:1.循迹精度高:循迹小车的自主导航是基于视觉和控制系统完成的,因此需要保证循迹精度高,以便更准确地定位目标位置。
2.交通状况适应性强:循迹小车需适用于不同的路况和环境,如转向直接性、弯道安全性、山地路段行驶性等。
3.控制系统稳定性高:为了确保循迹小车的运转稳定,控制系统需稳定、耐用。
4.多功能性:循迹小车需具备多种传感器和设备,以实现环境监测和物品巡检等多项功能。
三、智能循迹小车的设计方案1.硬件设计智能循迹小车由四个电动轮驱动,需要具备以下硬件配置:1) 微型处理器:采用单片机实现控制、通信等功能。
2) 直流电机:用于驱动小车前进和后退。
3) 舵机:控制小车方向。
4) 金属质量传感器:检测循迹目标的位置,并对小车进行控制。
5) 视觉传感器:采集路面图像,并进行图像处理。
6) 电源模块:提供小车稳定的电力来源。
2.软件设计1) 系统设计:采用嵌入式系统,将设备的物理特性和功能与程序环境相结合,实现对小车的控制和行为规划。
2) 控制算法设计:采用视觉处理和运动控制算法实现对小车的控制,并对其交通状况和循迹精度进行优化。
3) 通信协议设计:采用串口通信协议实现与上位机的数据传输。
四、智能循迹小车的实现演示智能循迹小车的实现演示中,需要注意以下几点:1. 使用电源模块为小车提供稳定的电力来源。
2. 通过视觉传感器采集并处理路面的图像信息。
3. 通过金属质量传感器检测循迹目标的位置。
智能循迹避障小车设计
毕业设计(论文)课题名称智能循迹避障小车设计学生姓名XXX学号**************系、年级专业XXXXXXXXXXXXXXXXXXX指导教师XXX职称讲师2016年5月18日摘要自从首个工业智能设施诞生以来,智能设施的发展已经扩展到了包括机器、刻板、电子、冶金、交通、宇航、国防等产业领域。
近年来智能设施水平迅速上升,大大的改变了大多数人类的生活方式。
在人类的智能化技术不断飞速进步的过程中,能够取代手动的机器人在更加人性化的同时也越来越智能化。
本文主要讨论了基于单片机的智能循迹避障小车的设计。
智能自动循迹制导系统在驱动电路的基础上,实现自动跟踪汽车导线,而智能避障是使用红外传感器测距系统来实现功能来规避障碍。
智能寻光避障小车是一种采用了多种传感器,以单片机为核心,电力马达驱动和自动控制为技术,根据程序预先确定的模式,而不是人工管理来实现避障导航的自动跟踪高新技术。
这项技术已广泛应用于智能无人驾驶、智能机器人、全自动工厂等许多领域。
这个设计使用STC89C52单片机[1]作为小车的智能核心,使用红外传感器对智能小车跟踪模块识别引导线跟踪,收集模拟信号并将信号转换成为数字信号,使用C 语言编写程序,设计的电路结构简单,易于实现,时效性高。
关键词:智能化;单片机最小系统;传感器;驱动电路ABSTRACTFrom the first level of industrial intelligent facilities since birth, the development of intelligent facilities has been broadened to include machinery, electronics, metallurgy, transportation, aerospace, defense and other fields. Intelligent facilities level rising in recent years, and rapidly, significantly changed the way people live. People in the process of thinking, improvement, learning and intelligence of replace the manual machine is more and more.This paper mainly discusses the intelligent tracking based on single chip microcomputer control process of the obstacle avoidance car. Intelligent automatic tracking is based on the driving circuit of the guidance system, to achieve automatic tracking car line; obstacle avoidance is the use of infrared sensor ranging system to realize the function to evade obstacles. Intelligent tracking obstacle avoidance car is a use different sensor , motor drive for power and automatic control technology to realize according to the procedures predetermined mode, not by artificial management can realize the automatic tracking of obstacle avoidance navigation of high and new technology. The technology has been widely used in unmanned intelligent unmanned line, intelligent robot and so on many fields.Using infrared sensors for car tracking module to identify the guide line tracking, collecting analog signal and converts the signal into digital signal; Using C language to write the program, the design of the circuit structure is simple, easy to implement,timeliness is high.Keywords: Intelligent; Single chip microcomputer minimum system; The Sensor; Driver circuit目录第1章绪论 (1)1.1智能小车的发展近况与趋势 (1)1.2课题研究的目的及意义 (1)1.3课题研究的主要内容 (2)第2章方案设计 (3)2.1系统概述 (3)2.2硬件模块方案 (3)2.3软件模块方案 (5)第3章硬件设计 (6)3.1电源模块 (6)3.2核心控制模块 (6)3.3循迹模块 (7)3.4避障模块 (8)3.5无线遥控模块 (9)3.6电机驱动模块 (10)3.7拓展模块 (13)第4章软件模块 (15)4.1循迹程序模块 (15)4.2避障程序模块 (16)4.3无线遥控程序模块 (17)4.4寻光拓展程序模块 (18)4.5驱动电机程序模块 (19)第5章系统测试与分析 (20)5.1硬件调试 (20)5.2软件调试 (21)总结 (22)参考文献: (23)附录 (24)致谢 (25)第1章绪论1.1智能小车的发展近况与趋势1.1.1智能小车的发展近况现阶段智能汽车的发展十分的迅速,从智能玩具到其他各行各业都有实质性的结果[1]。
基于ARM单片机的智能小车循迹避障研究设计共3篇
基于ARM单片机的智能小车循迹避障研究设计共3篇基于ARM单片机的智能小车循迹避障研究设计1一、研究的背景近年来,随着机器人技术的不断发展,人们对智能小车的需求越来越高。
智能小车能够根据周围环境的变化,自动地进行信号处理和运动抉择,实现自主导航、路径规划和避障等功能。
在工业生产、物流配送、智能家居、环保治理等领域,智能小车具有广泛的应用前景。
二、研究的目的本文研究的目的是基于ARM单片机的智能小车循迹避障设计。
通过对小车的硬件组成和软件程序的设计,使小车能够自主进行行车,避免撞车和碰撞,并能够遵循预设的路径进行行驶,完成既定的任务。
三、研究的内容1. 小车的硬件组成小车的硬件组成主要包括以下方面:(1)ARM单片机:ARM单片机是一种高性能、低功耗的微处理器,广泛应用于嵌入式系统领域。
在本设计中,ARM单片机作为控制中心,负责控制小车的各项功能。
(2)直流电机:直流电机是小车的动力来源,通过电路控制,实现小车前进、后退、转弯等各种运动。
(3)红外循迹传感器:红外循迹传感器是小车的“眼睛”,能够检测和识别地面上的黑色和白色,实现循迹运行。
(4)超声波传感器:超声波传感器是小车的避障装置,能够探测小车前方的障碍物,实现自动避障。
(5)LCD液晶屏幕:LCD液晶屏幕是小车的显示器,能够显示小车行驶的速度、距离、角度等信息。
2. 小车的软件程序设计小车的软件程序设计分为两部分:一部分是嵌入式软件设计,另一部分是上位机程序设计。
(1)嵌入式软件程序设计嵌入式软件程序是小车控制程序的核心部分,负责控制小车硬件的各项功能。
具体实现过程如下:① 初始化程序:负责对小车硬件进行初始化和启动,包括IO口配置、计数器设置、定时器设置等。
② 循迹程序:根据红外循迹传感器所检测到的黑白线,判断小车的行驶方向。
如果是白线,则小车继续向前行驶;如果是黑线,则小车需要进行转向。
③ 路径规划程序:根据预设路径,计算小车应该按照什么路线进行行驶。
自动避障循迹小车毕业论文
自动避障循迹小车毕业论文自动避障循迹小车毕业论文目录1 绪论 (1)1.1智能小车的研究与意义 (1)1.2智能小车的现状 (3)1.2.1国外移动机器人研究 (3)1.2.2国移动机器人的状况 (4)1.2.3小车避障现状综诉 (4)1.2.4智能小车的现状 (4)1.3论文研究容与主要结构 (5)1.3.1基于单片机控制的智能循迹避障小车 (5)1.3.2文章主要结构 (5)2 方案选型设计 (6)2.1车体设计 (6)2.2电机驱动设计 (6)2.2.1电机选择 (6)2.2.2驱动选择 (7)2.2.3H桥式电路工作原理 (9)2.2.4PWM调速技术 (9)2.3循迹模块 (9)2.3.1光电传感器的工作原理 (9)2.3.2光电传感器的分类和工作方式 (9)2.3.3光电传感器的选择 (10)2.4避障模块 (11)2.4.1超声波测距的原理 (11)2.4.2超声波传感器的分类 (12)2.4.3超声波测距特点 (12)2.4.4超声波模块选择 (13)2.5显示模块 (14)2.5.1数码管的结构及工作原理 (14) 2.5.2数码管的选择 (15)2.6控制系统模块 (15)2.6.1单片机的发展 (15)2.6.2AT89C52单片机的简单介绍 (17)2.7电源模块 (17)3 硬件设计 (18)3.1总体设计 (18)3.1.1小车总体概述 (18)3.1.2小车总体设计框图 (19)3.2驱动电路设计 (19)3.3信号检测模块电路设计 (21)3.3.1循迹模块信号检测电路 (21)3.3.2壁障模块和显示信号检测电路 (22) 3.4显示模块电路设计 (24)3.5主控电路设计 (27)3.5.1单片机最小系统设计 (27)3.5.2主控电路图 (30)4 软件设计 (31)4.1主程序设计 (31)4.1.1主程序框图 (31)4.1.2主程序流程图 (32)4.2循迹模块程序设计 (33)4.3显示模块程序设计 (33)4.4避障模块程序设计 (34)5 制作安装与调试 (35)5.1小车的安装 (35)5.2小车的调试 (35)5.3智能小车的功能 (36)结论 (37)参考文献 (38)附录: (40)中文译文 (44)致谢 (52)1 绪论1.1智能小车的研究与意义移动机器人是机器人领域的一个分支,他的研究始于60年代末期,斯坦福研究院(SRI)的Nits Nilssen和Charles Rosen 等人,在1966年至1972年间研制出了名为Shake的自主移动机器人[1]。
《2024年智能小车避障系统的设计与实现》范文
《智能小车避障系统的设计与实现》篇一一、引言智能小车避障系统作为人工智能在车辆技术上的一个应用,其在当前及未来的技术发展趋势中,显得尤为关键和重要。
这一系统的核心目的是确保小车在未知的环境中可以自动、智能地避障,减少可能的碰撞危险。
本文主要对智能小车避障系统的设计与实现进行了深入的研究和探讨。
二、系统设计1. 硬件设计硬件部分主要包括小车底盘、电机驱动、传感器模块(如超声波传感器、红外传感器等)、微控制器(如Arduino或Raspberry Pi)等。
其中,传感器模块负责检测障碍物,微控制器负责处理传感器数据并控制电机驱动,使小车能够根据环境变化做出反应。
2. 软件设计软件部分主要分为传感器数据处理、路径规划和避障算法三个模块。
传感器数据处理模块负责收集并处理来自传感器模块的数据;路径规划模块根据环境信息和目标位置规划出最优路径;避障算法模块则根据实时数据调整小车的行驶方向和速度,以避免碰撞。
三、系统实现1. 传感器数据处理传感器数据处理是避障系统的关键部分。
我们采用了超声波和红外传感器,这两种传感器都能有效地检测到一定范围内的障碍物。
通过读取传感器的原始数据,我们可以计算出障碍物与小车的距离,进而做出相应的反应。
2. 路径规划路径规划模块使用Dijkstra算法或者A算法进行路径规划。
这两种算法都可以根据已知的地图信息和目标位置,规划出最优的路径。
在小车行驶过程中,根据实时数据和新的环境信息,路径规划模块会实时调整规划出的路径。
3. 避障算法避障算法是智能小车避障系统的核心部分。
我们采用了基于PID(比例-积分-微分)控制的避障算法。
这种算法可以根据障碍物的位置和速度信息,实时调整小车的行驶方向和速度,以避免碰撞。
同时,我们还采用了模糊控制算法进行辅助控制,以提高系统的稳定性和鲁棒性。
四、系统测试与结果分析我们对智能小车避障系统进行了全面的测试,包括在不同环境下的避障测试、不同速度下的避障测试等。
基于51单片机智能巡线避障小车毕业论文
基于51单片机智能巡线避障小车1系统方案确定及主要元件的选择1.1 系统方案确定本次设计的智能小车实现的基本功能如下:❖实时检测路径,并按照指定路线行驶;❖实时检测障碍物,并躲过继续行驶;❖实时显示当前速度,并显示在lcd1602上为此以AT89C52为主控芯片,主要包括避障模块、电源模块、声控模块、电机驱动模块等,系统框图如图2.3所示。
通过寻迹及避障传感器来采集周围环境信息来反馈给CPU,通过主控的处理,来控制电机的运转,从而实现寻迹与避障,达到智能行驶。
且本设计添加了声控效果,通过声音传感器来对小车发出指令,让其行驶与停止。
为了能够更好地完成本次设计任务,我们采用三轮车,其前轮驱动,前轮左右两边各用一个电机驱动,调制前面两个轮子的转速起停从而达到控制转向的目的,后轮是万象轮,起支撑的作用,并通过软件程序控制,与硬件架构相结合,从而实线自动寻迹、避障的功能。
1.2 主要元件的选择1.2.1 主控器按照题目要求,控制器主要用于控制电机,通过相关传感器对路面的轨迹信息进行处理,并将处理信号传输给控制器,然后控制器做出相应的处理,实现电机的前进和后退,保证在允许范围内实线寻迹避障。
方案一:可以采用ARM为系统的控制器,优点是该系统功能强大,片上外设集成度搞密度高,提高了稳定性,系统的处理速度也很高,适合作为大规模实时系统的控制核心。
而小车的行进速度不可能太高,那么对系统处理信息的要求也就不会太高。
若采用该方案,必将在控制上遇到许许多多不必要增加的难题。
方案二:使用51单片机作为整个智能车系统的核心。
用其控制智能小车,既可以实现预期的性能指标,又能很好的操作改善小车的运行环境,且简单易上手。
对于我们的控制系统,核心主要在于如何实现小车的自动控制,对于这点,单片机就拥有很强的优势——控制简单、方便、快捷,单片机足以应对我们设计需求[5]。
51单片机算术运算功能强,软件编程灵活、自由度大,功耗低、体积小、技术成熟,且价格低廉。
循迹避障智能小车设计
循迹避障智能小车设计一、设计背景随着自动化技术和人工智能的不断发展,智能小车在工业生产、物流运输、家庭服务等领域的应用越来越广泛。
循迹避障智能小车作为其中的一种,能够在预设的轨道上自主行驶,并避开途中的障碍物,具有很高的实用价值。
例如,在工厂的自动化生产线中,它可以完成物料的搬运工作;在家庭中,它可以作为智能清洁机器人,自动清扫房间。
二、硬件设计1、控制器控制器是智能小车的核心部件,负责整个系统的运算和控制。
我们选用了 STM32 系列单片机,它具有高性能、低功耗、丰富的外设接口等优点,能够满足智能小车的控制需求。
2、传感器(1)循迹传感器为了实现小车的循迹功能,我们选用了红外对管传感器。
将多个红外对管传感器安装在小车底部,通过检测地面反射的红外线强度来判断小车是否偏离轨道。
(2)避障传感器超声波传感器是实现避障功能的常用选择。
它通过发射和接收超声波来测量与障碍物之间的距离,当距离小于设定的阈值时,小车会采取相应的避障措施。
3、电机驱动模块电机驱动模块用于控制小车的电机运转。
我们选用了 L298N 电机驱动芯片,它能够提供较大的电流驱动能力,保证小车的动力充足。
4、电源模块电源模块为整个系统提供稳定的电源。
考虑到小车的工作环境和功耗要求,我们选用了可充电锂电池作为电源,并通过降压模块将电压转换为各个模块所需的工作电压。
三、电路设计1、控制器电路STM32 单片机的最小系统电路包括时钟电路、复位电路、电源电路等。
此外,还需要连接外部的下载调试接口,以便对程序进行烧写和调试。
2、传感器电路红外对管传感器和超声波传感器的电路设计相对简单,主要包括信号调理电路和接口电路。
信号调理电路用于将传感器输出的模拟信号转换为数字信号,以便单片机进行处理。
3、电机驱动电路L298N 电机驱动芯片的电路连接需要注意电机的正反转控制和电流限制。
同时,为了提高电路的稳定性,还需要添加滤波电容和续流二极管等元件。
四、软件编程1、编程语言我们使用 C 语言进行编程,它具有语法简洁、可移植性强等优点,适合于单片机的开发。
循迹小车电赛论文(1)
B题自动追光自动避障电动小车参赛队号:2010168自动追光自动避障电动小车摘要:该小车以STC12C5A60S2单片机为控制核心,利用了灵敏度较高的OPT101光照传感器检测光源,采用红外反射性传感器检测道路上的障碍,采用集成H桥芯片L298和PWM方式驱动电机,实现了电动小车的自动追光和自动避障等功能。
借助于STC12C5A单片机的强大的运算能力,无需外接电路提供A/D转换,PWM调速信号。
使用OPT101检光能精确判别光源方向,使得小车可以轻易找到光源。
采用L298芯片结合PWM方式驱动小车,使得控制和电路结构都较简单。
整个系统的电路结构简单明了,可靠性能高,多次实验测试结果满足基本要求和大部分发挥部分要求。
关键词:STC12C5A单片机;光电检测器;PWM调速;电动小车;寻光;避障一、题目分析1、目标设计制作一套自动追光带太阳能充电系统的小车,并能在遇到障碍物时自动绕行追光!2、任务(1)进行寻光行进,没有白炽光源时,可以寻自然光前进。
(2)避障,且障碍物摆设是随机的。
(3)小车到达离光源一定位置后停止前进。
(4)太阳能板始终对准光源!(5)太阳能板为蓄电池供电,并指示供电状态。
3、指标(1)寻找到不大于100W的白炽灯,场地2m*2m。
(2)顺利避障,不应碰撞障碍物,尽可能不刮擦障碍物。
(3)小车寻光避障行进到终点总时间不大于1分钟,到离障碍物不大于30cm的距离时停止。
(4)在避开障碍物时,太阳能板始终对准光源。
(5)太阳能板能指示为电池的供电状态。
二、方案设计总体思路:小车驱动部分采用L298芯片驱动,利用OPT101光敏传感器检测光源方向,利用红外传感器检测并避开障碍,配合OPT传感器找到光源,同时用舵机控制太阳能板的转动,使其一直对着光源,根据题目要求给供电电池充电!为保证太阳能板一直对着光源,小车在行进中不断微调修正使其对准光源!1、寻找光源(1)利用光敏电阻和运放电路构成检测光源方向的电路。
《2024年智能小车避障系统的设计与实现》范文
《智能小车避障系统的设计与实现》篇一一、引言随着科技的飞速发展,智能小车避障系统在日常生活及各种工业领域的应用愈发广泛。
通过应用人工智能技术,这类系统可以在没有人工操作的情况下自动避障。
本文旨在深入探讨智能小车避障系统的设计理念和实现过程。
二、系统设计目标与基本原理1. 设计目标:本系统设计的主要目标是实现小车的自主避障,提高小车在复杂环境中的运行效率和安全性。
2. 基本原理:系统主要依赖于传感器进行环境感知,通过算法对获取的信息进行处理,从而实现避障功能。
三、系统设计1. 硬件设计硬件部分主要包括小车底盘、电机驱动、传感器(如超声波传感器、红外传感器等)、微控制器等。
其中,传感器负责获取环境信息,微控制器则负责处理这些信息并发出控制指令。
(1) 小车底盘:选用轻便且稳定的底盘,以适应各种路况。
(2) 电机驱动:采用高性能的电机驱动,保证小车的运动性能。
(3) 传感器:选用精确度高、抗干扰能力强的传感器,如超声波传感器和红外传感器。
(4) 微控制器:选用处理速度快、功耗低的微控制器,如Arduino或Raspberry Pi。
2. 软件设计软件部分主要包括传感器数据采集、数据处理、路径规划、控制指令发出等模块。
(1) 传感器数据采集:通过传感器实时获取环境信息,如障碍物的位置、距离等。
(2) 数据处理:微控制器对获取的信息进行处理,识别出障碍物并判断其位置和距离。
(3) 路径规划:根据处理后的信息,规划出避开障碍物的路径。
(4) 控制指令发出:根据路径规划结果,发出控制指令,驱动小车运动。
四、系统实现1. 传感器数据采集与处理:通过传感器实时获取环境信息,利用微控制器的处理能力对信息进行筛选、分析和处理,识别出障碍物并判断其位置和距离。
这一过程主要依赖于编程语言的运算和逻辑处理能力。
2. 路径规划:根据传感器获取的信息,结合小车的当前位置和目标位置,通过算法规划出避开障碍物的最优路径。
这一过程需要考虑到小车的运动性能、环境因素以及实时性要求等因素。
智能循迹避障小车_论文设计(1)
岳阳职业技术学院毕业设计(2012届)题目学院岳阳职业技术学院专业电子信息工程技术班级09-01学号200923042112学生姓名刘春云指导教师谭正龙上交日期目录摘要 (3)第一章绪论 (3)1.1智能小车的意义和作用 (3)1.2智能小车的现状 (4)第二章方案设计与论证 (5)2.1车体设计 (5)2.2电机驱动模块 (5)2.3循迹模块 (6)2.4避障模块 (7)2.5机械系统 (7)2.6电源模块 (8)第三章硬件设计 (8)3.1总体设计 (8)3.2驱动电路 (9)3.3信号检测模块 (10)3.4主控电路 (11)第四章软件设计 (12)4.1主程序模块 (12)4.2电机驱动程序 (12)4.3循迹模块 (13)4.4避障模块 (15)第五章制作安装与调试 (18)结束语 (18)致谢 (19)参考文献 (19)摘要:利用红外对管检测黑线,以STC89C52单片机为控制芯片控制电动小汽车的速度及转向,从而实现自动循迹避障的功能。
其中小车驱动由L298N驱动电路完成,速度由单片机控制。
本系统采用存储空间较大的AT89C52作为主控制芯片,电动车电机驱动采用L298N芯片;结合GP2A25光电开关,能较有效的控制其在特定位置转弯角度及行驶出错处理;采用LD-5461AS数码管来显示系统分阶段运行的时间,能够较准确较清晰地显示两个数码管位的显示,三者的结合使电动车更加智能化,自动化,可视化。
该系统无论在结构和技术上都具有较好的科学性。
关键词:智能小车;STC89C52单片机;L298N;超声波传感器;红外对管第一章绪论1.1智能小车的意义和作用自第一台工业机器人诞生以来,机器人的发展已经遍及机械、电子、冶金、交通、宇航、国防等领域。
近年来机器人的智能水平不断提高,并且迅速地改变着人们的生活方式。
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。
随着科学技术的发展,机器人的感觉传感器种类越来越多,其中视觉传感器成为自动行走和驾驶的重要部件。
智能循迹避障小车-论文设计
单片机的应用与开发智能循迹避障小车作者:***摘要:利用红外对管检测黑线与障碍物,并以STC89C52单片机为控制芯片控制电动小汽车的速度及转向,从而实现自动循迹避障的功能。
其中小车驱动由L298N驱动电路完成,速度由单片机输出的PWM波控制。
关键词:智能小车STC89C52单片机 L298N 红外对管第一章绪论1.1单片机的简介一.微型计算机(Single Chip Microcomputer)微型计算机的主要特点:CPU集成于一个芯片中。
单片机(Micro Controller Unit)是把组成微型计算机的各功能部件:CPU、RAM、ROM、定时/计数器、中断控制器、并行和串行接口均集成在一个芯片中。
其一个芯片就构成了一个比较完整的计算机系统。
微型计算机与单片机是微电子领域的两个分支。
微型计算机的特点是运算速度快、存储容量大,适合于信息管理、科学计算等领域;而单片机的特点为体积小、价格低,适合于仪器、设备的控制,常常嵌入到仪器、设备中。
故单片机也称作微控制器(Microcontroller)。
二.单片机的生产与发展(1).单片机的生产:目前世界上单片机的生产公司有上百家,如Intel、Philips、Microchip、Motorola、Siemens、NEC、AMD、Zilog、TI、Atmel等。
但在国内广泛应用的只有Intel 系列和Microchip PIC系列,(2).单片机的发展:第1阶段(1976~1980):单片机发展初级阶段。
集成了8位CPU、RAM、ROM、定时器、并行口(无串行口)等部件,但性能低,寻址范围小(≤4KB),中断系统、定时器也简单。
典型机型:Intel MCS-48系列。
第2阶段(1980~1983):高性能单片机阶段。
此阶段的单片机普遍带有串行口,有多级中断处理系统,多个16位定时/计数器,片内ROM、RAM的容量加大,寻址范围达64KB。
典型机型:Intel MCS-51系列。
《2024年自循迹智能小车控制系统的设计与实现》范文
《自循迹智能小车控制系统的设计与实现》篇一一、引言随着人工智能技术的发展和广泛应用,智能小车系统已经逐渐成为了现代自动化和智能化领域的重要分支。
本文旨在介绍一款自循迹智能小车控制系统的设计与实现过程,从系统需求分析、硬件设计、软件设计、实现与测试等方面详细阐述其设计思路和实现方法。
二、系统需求分析自循迹智能小车控制系统主要应用于自动导航、避障等场景,因此其需求主要包括以下几个方面:1. 能够在各种复杂环境中实现自动导航和避障功能;2. 具备较高的稳定性和可靠性,能够适应不同路面条件;3. 控制系统应具有较高的智能化程度,便于用户操作和维护;4. 系统的硬件和软件设计应具有良好的可扩展性,方便后续升级和维护。
三、硬件设计自循迹智能小车控制系统的硬件设计主要包括电机驱动模块、传感器模块、主控模块等部分。
1. 电机驱动模块:采用直流电机和电机驱动器,通过PWM 信号控制电机的转速和方向,实现小车的运动控制。
2. 传感器模块:包括红外传感器、超声波传感器等,用于检测小车周围的环境信息,实现自动导航和避障功能。
3. 主控模块:采用单片机或微控制器作为主控芯片,负责控制小车的运动和传感器数据的处理。
在硬件设计过程中,需要充分考虑电路的稳定性和抗干扰能力,以及各个模块之间的接口兼容性和通信协议。
四、软件设计自循迹智能小车控制系统的软件设计主要包括操作系统、算法设计、程序设计等部分。
1. 操作系统:采用嵌入式操作系统或实时操作系统,以保证系统的稳定性和实时性。
2. 算法设计:包括导航算法、避障算法等,用于处理传感器数据和控制小车的运动。
其中,导航算法可采用基于路径规划的算法或基于视觉识别的算法;避障算法可采用基于距离阈值的算法或基于机器学习的算法。
3. 程序设计:包括主程序、中断程序、通信程序等,负责控制系统的整体运行和各个模块之间的协调。
在程序设计过程中,需要充分考虑代码的可读性、可维护性和可扩展性。
五、实现与测试在完成硬件和软件设计后,需要进行系统的实现与测试。
《2024年智能小车避障系统的设计与实现》范文
《智能小车避障系统的设计与实现》篇一一、引言在当代科技的迅猛发展中,无人驾驶与自动控制技术正逐步改变我们的生活方式。
智能小车避障系统作为无人驾驶技术的重要组成部分,其设计与实现对于提升小车的自主导航能力和安全性具有重要意义。
本文将详细阐述智能小车避障系统的设计思路、实现方法及其实验结果。
二、系统设计1. 硬件设计智能小车避障系统硬件部分主要包括小车底盘、电机驱动模块、传感器模块和电源模块。
其中,传感器模块是避障系统的核心,通常包括红外线传感器、超声波传感器或摄像头等,用于检测前方障碍物。
(1)小车底盘:采用轻质材料制成,保证小车在行驶过程中的稳定性和灵活性。
(2)电机驱动模块:采用舵机或直流电机驱动小车行驶。
(3)传感器模块:根据需求选择合适的传感器,如红外线传感器可检测近距离障碍物,超声波传感器适用于检测较远距离的障碍物。
(4)电源模块:为整个系统提供稳定的电源供应。
2. 软件设计软件部分主要包括控制系统和算法部分。
控制系统采用微控制器或单片机作为核心处理器,负责接收传感器数据并输出控制指令。
算法部分则是避障系统的关键,包括障碍物检测、路径规划和控制策略等。
(1)障碍物检测:通过传感器实时检测前方障碍物,并将数据传输至控制系统。
(2)路径规划:根据传感器数据和小车的当前位置,规划出最优的行驶路径。
(3)控制策略:根据路径规划和传感器数据,输出控制指令,控制小车的行驶方向和速度。
三、实现方法1. 传感器选择与安装根据实际需求选择合适的传感器,并安装在合适的位置。
例如,红外线传感器可安装在车头,用于检测前方近距离的障碍物;超声波传感器可安装在车体侧面或顶部,用于检测较远距离的障碍物。
2. 控制系统搭建搭建控制系统硬件平台,包括微控制器、电机驱动模块等。
将传感器与控制系统连接,确保数据能够实时传输。
3. 算法实现编写算法程序,实现障碍物检测、路径规划和控制策略等功能。
可采用C语言或Python等编程语言进行编写。
《2024年智能小车避障系统的设计与实现》范文
《智能小车避障系统的设计与实现》篇一一、引言随着科技的飞速发展,智能小车避障系统在日常生活和工业生产中扮演着越来越重要的角色。
通过采用先进的传感器技术、控制系统以及算法设计,智能小车能够实现对障碍物的检测与避让,大大提高了驾驶的效率和安全性。
本文将详细介绍智能小车避障系统的设计与实现过程。
二、系统概述智能小车避障系统主要由传感器模块、控制模块和执行模块三部分组成。
传感器模块负责检测周围环境中的障碍物;控制模块根据传感器数据,通过算法判断小车的行驶路径;执行模块则根据控制模块的指令,驱动小车完成避障动作。
三、系统设计1. 传感器模块设计传感器模块采用超声波测距传感器,通过发射超声波并检测回波的时间,计算小车与障碍物之间的距离。
此外,还可以配备红外线传感器、摄像头等设备,以实现更全面的环境感知。
2. 控制模块设计控制模块采用微控制器作为核心,通过串口或总线与传感器模块和执行模块进行通信。
微控制器运行预先编写的程序,根据传感器数据,通过算法判断小车的行驶路径。
同时,微控制器还具有实时调整参数、故障诊断等功能。
3. 执行模块设计执行模块主要由电机和驱动电路组成。
电机驱动电路接收微控制器的指令,控制电机的正反转和转速,从而驱动小车完成避障动作。
此外,执行模块还具有欠压、过流等保护功能,确保小车的安全运行。
四、系统实现1. 硬件实现硬件实现主要包括传感器模块、微控制器、电机和驱动电路的选型与连接。
在选型过程中,需要考虑设备的性能、价格、体积等因素。
在连接过程中,需要确保各部分之间的电气连接正确、稳定。
2. 软件实现软件实现主要包括编写微控制器的程序。
程序包括初始化程序、传感器数据采集程序、路径判断程序、电机控制程序等。
在编写过程中,需要充分考虑算法的实时性、准确性以及系统的稳定性。
同时,还需要对程序进行反复调试、优化,以确保系统的性能达到最佳。
五、系统测试与优化1. 系统测试系统测试主要包括功能测试和性能测试。
智能循迹小车 毕业论文
智能循迹小车毕业论文智能循迹小车毕业论文引言:智能循迹小车是一种基于人工智能技术的智能机器人,它能够通过感知环境中的路径信息,自主地沿着预定的轨迹行驶。
本文将探讨智能循迹小车的原理、应用以及未来的发展前景。
一、智能循迹小车的原理智能循迹小车的核心原理是通过传感器感知环境中的路径信息,并通过算法进行实时处理和决策。
传感器通常包括红外线传感器、摄像头等,它们能够感知地面上的路径线或标志物。
通过收集和处理传感器数据,智能循迹小车能够判断自身位置和方向,并做出相应的行驶决策。
二、智能循迹小车的应用智能循迹小车在现实生活中有着广泛的应用。
首先,它可以用于物流行业,实现自动化的仓储和运输。
智能循迹小车能够准确地遵循预定的路径,将货物从仓库中送到指定地点,提高了物流效率。
其次,智能循迹小车可以应用于智能家居领域。
它可以根据用户设定的路径,自动清扫地面或搬运物品,为人们的生活提供便利。
此外,智能循迹小车还可以应用于农业领域,用于自动化的播种、施肥和除草等操作,提高农作物的生产效率。
三、智能循迹小车的挑战虽然智能循迹小车在应用领域有着广泛的前景,但是它也面临着一些挑战。
首先,路径感知的准确性是关键。
由于环境的复杂性和不确定性,智能循迹小车需要具备高精度的传感器和算法,以确保准确地感知路径信息。
其次,智能循迹小车的自主决策能力也是一个挑战。
在复杂的环境中,智能循迹小车需要能够根据实时的路径信息做出灵活的决策,以应对各种情况。
最后,智能循迹小车的安全性也是一个重要问题。
在行驶过程中,它需要能够识别和避免障碍物,确保行驶的安全性。
四、智能循迹小车的未来发展随着人工智能技术的不断发展,智能循迹小车有着广阔的未来发展前景。
首先,智能循迹小车可以与其他智能设备进行联动,实现更加智能化的操作。
例如,智能循迹小车可以通过与智能家居设备的连接,实现更加智能化的家庭服务。
其次,智能循迹小车可以进一步提高自身的感知和决策能力,实现更加高效和安全的行驶。
《2024年智能小车避障系统的设计与实现》范文
《智能小车避障系统的设计与实现》篇一一、引言随着科技的不断发展,智能小车作为一种新兴的科技产品,在日常生活和工业生产中得到了广泛的应用。
避障系统作为智能小车的重要组成部分,其设计与实现对于提高小车的智能化程度和安全性具有重要意义。
本文将详细介绍智能小车避障系统的设计与实现过程,包括系统架构、硬件设计、软件设计和实验测试等方面的内容。
二、系统架构设计智能小车避障系统的架构设计主要分为硬件和软件两部分。
硬件部分包括传感器、控制器、驱动器等;软件部分则包括操作系统、算法等。
整个系统通过传感器获取环境信息,通过控制器处理信息并控制驱动器实现避障功能。
三、硬件设计1. 传感器设计传感器是智能小车避障系统的核心部件,主要用于获取环境信息。
常见的传感器包括红外传感器、超声波传感器、摄像头等。
本系统采用红外传感器和超声波传感器相结合的方式,以提高避障的准确性和可靠性。
红外传感器主要用于检测近距离内的障碍物,而超声波传感器则用于检测远距离内的障碍物。
2. 控制器设计控制器是智能小车的“大脑”,负责处理传感器获取的信息并控制驱动器实现避障功能。
本系统采用STM32F4系列微控制器,具有高性能、低功耗等特点,可满足智能小车的高效运行需求。
3. 驱动器设计驱动器是智能小车的执行部件,负责将控制器的指令转化为机械运动。
本系统采用直流电机和电机驱动模块,可实现小车的快速、精确运动。
四、软件设计1. 操作系统选择本系统采用实时操作系统(RTOS)作为小车的操作系统,以保证系统的高效性和实时性。
RTOS具有任务调度、内存管理、中断处理等功能,可满足智能小车的复杂控制需求。
2. 算法设计算法是智能小车避障系统的关键部分,直接影响到避障的准确性和可靠性。
本系统采用基于传感器的避障算法,包括红外避障算法和超声波避障算法。
此外,还采用路径规划算法,以实现小车的自主导航和避障功能。
五、实验测试为了验证智能小车避障系统的设计与实现效果,我们进行了多轮实验测试。
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岳阳职业技术学院毕业设计(2012届)题目学院岳阳职业技术学院专业电子信息工程技术班级09-01学号学生姓名刘春云指导教师谭正龙上交日期目录摘要 (3)第一章绪论 (3)1.1智能小车的意义和作用 (3)1.2智能小车的现状 (4)第二章方案设计与论证 (5)2.1车体设计 (5)2.2电机驱动模块 (5)2.3循迹模块 (6)2.4避障模块 (7)2.5机械系统 (7)2.6电源模块 (8)第三章硬件设计 (8)3.1总体设计 (8)3.2驱动电路 (9)3.3信号检测模块 (10)3.4主控电路 (11)第四章软件设计 (12)4.1主程序模块 (12)4.2电机驱动程序 (12)4.3循迹模块 (13)4.4避障模块 (15)第五章制作安装与调试 (18)结束语 (18)致谢 (19)参考文献 (19)摘要:利用红外对管检测黑线,以STC89C52单片机为控制芯片控制电动小汽车的速度及转向,从而实现自动循迹避障的功能。
其中小车驱动由L298N驱动电路完成,速度由单片机控制。
本系统采用存储空间较大的AT89C52作为主控制芯片,电动车电机驱动采用L298N芯片;结合GP2A25光电开关,能较有效的控制其在特定位置转弯角度及行驶出错处理;采用LD-5461AS数码管来显示系统分阶段运行的时间,能够较准确较清晰地显示两个数码管位的显示,三者的结合使电动车更加智能化,自动化,可视化。
该系统无论在结构和技术上都具有较好的科学性。
关键词:智能小车;STC89C52单片机;L298N;超声波传感器;红外对管第一章绪论1.1智能小车的意义和作用自第一台工业机器人诞生以来,机器人的发展已经遍及机械、电子、冶金、交通、宇航、国防等领域。
近年来机器人的智能水平不断提高,并且迅速地改变着人们的生活方式。
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。
随着科学技术的发展,机器人的感觉传感器种类越来越多,其中视觉传感器成为自动行走和驾驶的重要部件。
视觉的典型应用领域为自主式智能导航系统,对于视觉的各种技术而言图像处理技术已相当发达,而基于图像的理解技术还很落后,机器视觉需要通过大量的运算也只能识别一些结构化环境简单的目标。
视觉传感器的核心器件是摄像管或CCD,目前的CCD已能做到自动聚焦。
但CCD传感器的价格、体积和使用方式上并不占优势,因此在不要求清晰图像只需要粗略感觉的系统中考虑使用接近觉传感器是一种实用有效的方法。
机器人要实现自动导引功能和避障功能就必须要感知导引线和障碍物,感知导引线相当给机器人一个视觉功能。
避障控制系统是基于自动导引小车(AVG—auto-guidevehicle)系统,基于它的智能小车实现自动识别路线,判断并自动避开障碍,选择正确的行进路线。
使用传感器感知路线和障碍并作出判断和相应的执行动作。
该智能小车可以作为机器人的典型代表。
它可以分为三大组成部分:传感器检测部分、执行部分、CPU。
机器人要实现自动避障功能,还可以扩展循迹等功能,感知导引线和障碍物。
可以实现小车自动识别路线,选择正确的行进路线,并检测到障碍物自动躲避。
基于上述要求,传感检测部分考虑到小车一般不需要感知清晰的图像,只要求粗略感知即可,所以可以舍弃昂贵的CCD传感器而考虑使用价廉物美的红外反射式传感器来充当。
智能小车的执行部分,是由直流电机来充当的,主要控制小车的行进方向和速度。
单片机驱动直流电机一般有两种方案:第一,勿需占用单片机资源,直接选择有PWM功能的单片机,这样可以实现精确调速;第二,可以由软件模拟PWM输出调制,需要占用单片机资源,难以精确调速,但单片机型号的选择余地较大。
考虑到实际情况,本文选择第二种方案。
CPU使用STC89C52单片机,配合软件编程实现。
1.2智能小车的现状现智能小车发展很快,从智能玩具到其它各行业都有实质成果。
其基本可实现循迹、避障、检测贴片、寻光入库、避崖等基本功能,这几节的电子设计大赛智能小车又在向声控系统发展。
比较出名的飞思卡尔智能小车更是走在前列。
我此次的设计主要实现循迹避障这两个功能。
第二章方案设计与论证2.1.车体设计方案1:自己制作电动车。
一般的说来,自己制作的车体比较粗糙,对于白色基板上的道路面行驶,车身重量以及平衡都要有精确的测量,而且也要控制好小车行驶的路线和转弯的力矩及角度,这些都比较难良好地实现。
方案2:购买玩具电动车。
购买的玩具电动车具有组装完整的车架车轮。
我们可以保留左右两轮转动动轴,并改换转轴力矩大的电机来精确调节转弯角度,采取保留后方向轮,并使用直流电机进行驱动的方案。
玩具电动车具有如下优点:首先,这种玩具电动车由于装配紧凑,使得各种所需电路的安装十分方便,看起来也比较美观。
其次,玩具电动车是依靠电机与相关齿轮一起驱动,能适应题目中小车准确前进、后退、转弯的要求,而且这种电动车一般都价格适中。
基于以上分析,我们选择了方案二2.2.电机模块方案1: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。
虽然采用步进电机有诸多优点,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,不适用于小车等有一定速度要求的系统。
经综合比较考虑,我们放弃了此方案。
方案2:直流电机:直流电机的控制方法比较简单,只需给电机的两根控制线加上适当的电压即可使电机转动起来,电压越高则电机转速越高。
对于直流电机的速度调节,可以采用改变电压的方法,也可采用PWM调速方法。
PWM调速就是使加在直流电机两端的电压为方波形式,通过改变方波的占空比实现对电机转速的调节。
基于以上分析,我们选择了方案二,使用直流电机作为电动车的驱动电机。
2.3.电机驱动模块方案1:采用SM6135W电机遥控驱动模块。
SM6135W是专为遥控车设计的大规模集成电路。
能实现前进、后退、向右、向左、加速五个功能,但是其采用的是编码输入控制,而不是电平控制,这样在程序中实现比较麻烦,而且该电机模块价格比较高。
方案2:采用电机驱动芯片L298N。
L298N为单块集成电路,高电压,高电流,四通道驱动,可直接的对电机进行控制,无须隔离电路。
通过单片机的I/O输入改变芯片控制端的电平,即可以对电机进行正反转,停止的操作,非常方便,亦能满足直流减速电机的大电流要求。
调试时在依照上表,用程序输入对应的码值,能够实现对应的动作。
表1是其使能、输入引脚和输出引脚的逻辑关系。
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(如图2.1)。
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。
现市面上有很多此种芯片,我选用了L298N(如图2.2)。
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。
表1L298N的引脚和输出引脚的逻辑关系基于以上分析,我们选择了方案二,用L298N来做为电机的驱动芯片。
ENA(B)IN1(IN3)IN2(IN4)电机运转情况H H L 正传H L H 反转H IN1(IN3 IN2(IN4)快速停止L X X 停止(表1)L298N的引脚和输出引脚的逻辑关系图2.1H桥式电路图2.2LN298N4.寻迹传感器模块方案1:采用发光二极管+光敏电阻,该方案缺点:易受到外界光源的干扰,有时甚至检测不到黑线,主要是因为可见光的反射效果跟地表的平坦程度、地表材料的反射情况均对检测效果产生直接影响。
克服此缺点的方法:采用超高亮度的发光二极管能降低一定的干扰,但这又会增加检测系统的功耗。
方案2:脉冲调制的反射式红外发射接收器。
由于采用带有交流分量的调制信号,则可大幅度减少外界的干扰;此外红外发射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,瞬时电流很大(50~100mA)(ST-188允许的最大输入电流为50mA),则大大提高了信噪比。
此种测试方案反应速度大约在5us。
方案3:采用CCD传感器,此种方法虽然能对路面信息进行准确完备的反应,但它存在信息处理满,实时性差等缺点,因此若采用CCD传感器,无疑会加重单片机的处理负担,不利于实现更好的控制策略。
根据以上分析我们采用方案25.控制器模块方案1:选用一片CPLD(如EPM7128LC84-15)作为系统的核心部件,实现控制与处理的功能。
CPLD具有速度快、编程容易、资源丰富、开发周期短等优点,可利用VHDL语言进行编写开发。
但CPLD在控制上较单片机有较大的劣势。
同时,CPLD的处理速度非常快,而小车的行进速度不可能太高,那么对系统处理信息的要求也就不会太高,在这一点上,MCU就已经可以胜任了。
若采用该方案,必将在控制上遇到许许多多不必要增加的难题。
为此,我们不采用该种方案,进而提出了第二种设想。
方案2:采用AT89S52作为主控制芯片,该芯片有足够的存储空间,可以方便的在线ISP下载程序,能够满足该系统软件的需要,该芯片提供了两个计数器中断,对于本作品系统已经足够,采用该芯片可以比较灵活的选择各个模块控制芯片,能够准确的计算出时间,有很好的实时性。
基于以上分析,我们选择了方案二,采用AT89S52作为电动车的主控制芯片。
6.电源模块在本系统中,需要用到的电源有单片机的5V,L298N芯片的电源5V和电机的电源7—15V。
所以需要对电源的提供必须正确和稳定可靠。
方案1:用9V的锌电源给前、后轮电机供电,然后使用7805稳压管来把高电压稳成5V分别给单片机和电机驱动芯片供电。
这种接法比较简单,但小车的电路功耗过大会导致后轮电机动力不足。
方案2:采用双电源。
为了确保单片机控制部分和后轮电机驱动的部分的电压不会互相影响,要把单片机的供电和驱动电路分开来,,即:用6节干电池7.2V来驱动电机芯片,然后用7805稳压管来稳成5V供给单片机,后轮电机的电源用3V供电,这样有助于消除电机干扰,提高系统的稳定性。
基于以上分析,我们选择了方案二。