華中科技大學電信系智能循跡小車硬件課設報告-wenkub
2023-06-07 18:12:04 本頁面
【正文】 華中科技大學電子與信息工程系硬件課設實驗報告項目名稱： 智能小車控制系統(tǒng)班 級： 通信 班 學 號： U20101 姓 名： 指導老師： ——課題名稱：智能小車自動控制系統(tǒng) 摘要：未來，隨著FPGA 從可編程邏輯芯片升級為可編程系統(tǒng)級芯片，其在電路中的角色已經(jīng)從最初的邏輯膠合延伸到數(shù)字信號處理、接口、高密度運算等廣闊的范圍， 應用領(lǐng)域也從通信延伸到消費電子、汽車電子、工業(yè)控制、醫(yī)療電子等更多領(lǐng)域。本系統(tǒng)以任務書的要求為目的，采用FPGA 邏輯門為控制核心，利用紅外線傳感器檢測道路上的標志，自動沿著一定的軌跡運動。此次課程設計所做的智能電動車就是其中的一個體現(xiàn)。設計中作為FPGA的開發(fā)環(huán)境利用了ISE開發(fā)軟件，用VerilogHDL描述了FPGA的邏輯功能。2．設計目標：硬件課程設計是華中科技大學電子與信息工程系相關(guān)專業(yè)本科學生必修的實踐性教學環(huán)節(jié)。：（1）各個電路模塊需自行設計完成，機械模塊可以購買；（2）能夠利用紅外線發(fā)射及接收對管檢測黑白線；（3）能夠控制二驅(qū)小車自由運動；（4）能夠在規(guī)定的時間內(nèi)控制小車沿著具有直線和弧線的軌跡運動到停止處，不能偏離軌道。通信班考慮到小車行駛空間有限，方案一轉(zhuǎn)彎存在一定困難，所以選擇方案二。故最終未采用該方案。方案二：，通過連線使7805輸出端輸出5V電壓。 本模塊主要選用ST188做紅外線傳感器， ST188是一個四端口元件，包括了一只紅外發(fā)射管和紅外接收管，用塑料外殼將對管封裝起來，實物圖如左。本傳感器可以滿足系統(tǒng)設計要求中的循跡功能的要求。輸出電壓為低電平。比較器有如下的特點：⑴ 工作在開環(huán)或正反饋狀態(tài)。由于比較器中運放處于開環(huán)或正反饋狀態(tài)，它的兩個輸入端之間的電位差與開環(huán)電壓放大倍數(shù)的乘積通常超過最大輸出電壓，使其內(nèi)部某些管子進入飽和區(qū)或截止區(qū)，因此在絕大多數(shù)情況下輸出與輸入不成線性關(guān)系，即在放大、運算等電路中常用的計算方法對于比較器不再適用。由于比較器的上述特點，在分析時既不能象對待放大電路那樣去計算放大倍數(shù)，也不能象分析運算電路那樣去求解輸出與輸入的函數(shù)關(guān)系，而應當著重抓住比較器的輸出從一個電平跳變到另一個電平的臨界條件所對應的輸入電壓值（閾值）來分析輸入量與輸出量之間的關(guān)系。響應時間越短，響應速度越快。通過它進行反射光強度的測量，將測量的結(jié)果發(fā)送控制模塊判斷路面的情況。兩個信號輸入端中，Vi（）為反相輸入端，表示運放輸出端Vo的信號與該輸入端的相位相反；Vi+（+）為同相輸入端，表示運放輸出端Vo的信號與該輸入端的相位相同。當正輸入端電壓高于負輸入端電壓時，運放輸出低電平。也采用BASYS2開發(fā)板的供電電源。即：R=。我們小組采用五路循跡以加強小車性能。 實際調(diào)試和電路修改我們小組按照仿真，現(xiàn)在面包板上搭了簡單的電路進行測試。本系統(tǒng)共設計五個紅外傳感檢測電路，分別在小車車頭的中間放置一個 ，左、右兩個方向各放置2個，采用了四路軌跡檢測，用來控制電動車的行走方向。 前進時，驅(qū)動輪直流電機正轉(zhuǎn),進入減速區(qū)時,由FPGA控制進行PWM變頻調(diào)速,通過軟件改變脈沖調(diào)寬波形的占空比,實現(xiàn)調(diào)速。7805三端正電源穩(wěn)壓電路的封裝形式為TO220，如右所示。7805具有熱過載保護，短路保護，輸出晶體管安全工作區(qū)保護等的特點，其5v的輸出電壓直接供給到BASYS版和其他邏輯電路上。直觀來說，凌亂的布局嚴重影響到了小車的美觀；更重要的是欠考慮的布局對小車的整體性能影響很大。 （2）在設計傳感器的排列時沒有考慮到傳感器之間的距離，使兩傳感器距離過大，有時候檢測不到黑線，但是排列過于密集，檢測范圍又很小，所以我們要動手之前在檢測范圍和檢測精度之間取一個平衡。（4）焊制板子的時候，由于不熟練導致的虛焊、漏焊等眾多問題。本學期的硬件課設我們小組選擇了制作智能小車這樣一個課題
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