基于cmos圖像傳感器的視覺導(dǎo)航智能小車設(shè)計-文庫吧
2025-06-12 17:14 本頁面
【正文】 的。 基本要求 （1）利用CMOS圖像傳感器進(jìn)行路徑識別； （2）可識別啟動標(biāo)識線及停止標(biāo)識線 ； （3）可驅(qū)動直流電機帶動車輪，并有測速功能；（4）電池電壓檢測，低壓提示；（5）電機堵轉(zhuǎn)過流保護(hù)。 主要技術(shù)指標(biāo) （1）；（2）最高行駛速度10m/s；（3）續(xù)航行駛距離200m。二、系統(tǒng)方案論證與選擇根據(jù)題目要求，系統(tǒng)可以劃分為電源部分、信號檢測部分、控制部分和無線通信部分。其中信號檢測部分包括：循跡探測模塊、測距模塊?？刂撇糠职ǎ弘姍C驅(qū)動模塊、顯示模塊。模塊框圖如圖2所示。 系統(tǒng)基本方案為實現(xiàn)各模塊的功能，分別作了幾種不同的設(shè)計方案并進(jìn)行了論證。1. 電源模塊論證與選擇電源是一個系統(tǒng)正常工作的基礎(chǔ)，電源模塊為系統(tǒng)其他各個模塊提供所需要的能源保證，因此電源模塊的設(shè)計至關(guān)重要。模型車系統(tǒng)中接受供電的部分包括：傳感器模塊、單片機模塊、電機驅(qū)動模塊、伺服電機模塊等。設(shè)計中，除了需要考慮電壓范圍和電流容量等基本參數(shù)外，還要在電源轉(zhuǎn)換效率、噪聲、干擾和電路簡單等方面進(jìn)行優(yōu)化?？煽康碾娫捶桨甘钦麄€硬件電路穩(wěn)定可靠運行的基礎(chǔ)。，2A/h的可充電鎳鎘電池提供。由于電路中的不同電路模塊所需要的工作電流容量各不相同，因此電源模塊應(yīng)該包含多個穩(wěn)壓電路，將充電電池電壓轉(zhuǎn)換成各個模塊所需要的電壓。舵機控制器編碼器傳感器5V5V7V電池電源模塊由若干相互獨立的穩(wěn)壓電源電路組成。在本系統(tǒng)中，除了電機驅(qū)動模塊的電源是直接取自電池外，其余各模塊的工作電壓都需要經(jīng)電源管理芯片來實現(xiàn)。方案一：雙電源供電。由于電機驅(qū)動和其他芯片工作電壓不一樣，需用不同的電源供電。但如用雙電源供電則需使用兩個不同的電池組，占空間，且增加車體重量，從而影響車速。方案二：使用低壓差電源管理芯片LM2940。LM2940是一款低壓穩(wěn)壓芯片，能提供5V的固定電壓輸出。LM2940低壓差穩(wěn)壓芯片克服了早期穩(wěn)壓芯片的缺點。綜上所述，采用方案二。與其它的穩(wěn)壓芯片一樣，LM2940需要外接一個輸出電容來保持輸出的穩(wěn)定性。出于穩(wěn)定性考慮，需要在穩(wěn)壓輸出端和地之間接一個22uF低等效電阻的電容器。，其他都經(jīng)過LM2940穩(wěn)壓芯片穩(wěn)壓后，輸出5V電壓以驅(qū)動單片機工作，并對傳感器，光碼盤供電。2. 控制器模塊論證與選擇方案一：選用PIC、或AVR、或智能車專用芯片等作為控制核心；這些單片機資源豐富，可以實現(xiàn)復(fù)雜的邏輯功能，功能強大，完全可以實現(xiàn)對小車的控制。但對于本題目而言，其優(yōu)勢資源無法得以體現(xiàn)，且成本稍高。方案二：采用兩片STC公司的STC89C51作為系統(tǒng)控制器的雙CPU方案。單片機算術(shù)運算功能強，軟件編程靈活、自由度大，可用軟件編程實現(xiàn)各種算法和邏輯控制，并且由于其功耗低、體積小、技術(shù)成熟和成本低等優(yōu)點，使其在各個領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。綜上所述，采用方案二。3. 循跡探測模塊方案一：用光敏電阻組成光敏探測器。光敏電阻的阻值可以跟隨周圍環(huán)境光線的變化而變化。當(dāng)光線照射到白紙上面時，光線發(fā)射強烈，光線照射到黑線上面時，光線發(fā)射較弱。因此光敏電阻在木板軌跡上方和黑色軌跡上方時，阻值會發(fā)生明顯的變化。將阻值的變化值經(jīng)過比較器就可以輸出高低電平。單片機據(jù)此來判斷小車是否偏離軌道或是否到達(dá)轉(zhuǎn)彎標(biāo)志，并根據(jù)反饋來不同的電平信號，發(fā)出相應(yīng)的控制操作命令來控制小車。但是這種方案的缺點是受環(huán)境中光線的影響很大，且由于電壓變化不是很大，不能夠穩(wěn)定的工作。方案二：采用光電傳感器，即利用紅外線遇到障礙物會反射回來紅外接收管可以接受到，在小車行駛過程中紅外發(fā)射管不斷發(fā)出紅外線，當(dāng)發(fā)出的紅外線射入黑線時，沒有反射，紅外輸出低電平，若紅外接收管沒有在黑線上方則可以接收到經(jīng)軌道地板反射回的光線則輸出高電平。此光電傳感器調(diào)理電路簡單，工作性能穩(wěn)定。是在黑暗或者是強光照射下，小車系統(tǒng)均可以很穩(wěn)定的工作，對環(huán)境的適應(yīng)能力較強。綜上所述，采用方案二。4. 測距模塊方案一：用超聲波傳感器。超聲波傳
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