【正文】 減小導(dǎo)通等效電阻。 驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì) 使用獨(dú)立的 MOSFET 搭建 H 橋的方案具有低阻抗、高電流負(fù)載能力等優(yōu)勢(shì) IR2104 型半橋驅(qū)動(dòng)芯片可以驅(qū)動(dòng)高端和 低端兩個(gè) N 溝道 MOSFET,兩片 IR2104 型半橋驅(qū)動(dòng)芯片可以組成完整的直流電機(jī) H 橋式驅(qū)動(dòng)電路 ,故選擇它作為 MOSFET 驅(qū)動(dòng)芯片。由于黑色和白色對(duì)光的反射系數(shù)不同 ,發(fā)射到黑色引導(dǎo)線上的光線大部分被吸收 ,而白色跑道上的光線則大部分被反射回來(lái)。 圖 12V 電源 撥碼開關(guān)和蜂鳴器電路 當(dāng)智能小車在賽道上行駛時(shí) ,可以通過(guò)蜂鳴器發(fā)聲來(lái)提示操作人員車子的某種運(yùn)行狀態(tài)。 LM7806 和了 LM7805的芯片性能大概一致 ,前面已經(jīng)介紹。系統(tǒng)電源框圖如圖 所示。 圖 最小系統(tǒng) pcb 板 電源模塊 車模附帶的直流電池正常輸出電壓約為 ,而智能小車系統(tǒng)中 ,單片機(jī)最小系統(tǒng)、激光傳感器模塊、測(cè)速模塊以及計(jì)數(shù)器、譯碼器等大部分?jǐn)?shù)字芯片均使用 5V 供電 。但總體上是盡量地將電路集成 ,簡(jiǎn)化布線 ,減少電路板面積 ,并貼合 A車模 的底盤形狀 ,使車子的電路簡(jiǎn)潔高效又美觀。 4 硬件電路設(shè)計(jì)方案 賽道上的虛線對(duì)硬件電路方案設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)是個(gè)不小的考驗(yàn) ,以前的單排方案過(guò)虛線的成功率是很低的 ,要將解決虛線問(wèn)題 ,首先要在傳感器的布局上下工夫 ,結(jié)合軟件算法的處理思想來(lái)設(shè)計(jì)傳感器布局電路。由于 A 型車底盤空間寬敞 ,所以盡可能地保持電路的一體化 ,簡(jiǎn)化布線 ,根據(jù)車模重心合理分配PCB 板上左右放置器件的重量 ,讓 PCB 板完全貼合車模底盤的形狀 ,降低重心 ,也提高了車模的美觀性。所以將光電傳感器信號(hào)采集電路中上排主激光的 PCB 板安裝在距車模前端的距離為 100mm,距路面的距離為 150mm 的位置。 圖 底盤前部重心 PCB 板尺寸設(shè)計(jì)及其安裝 對(duì)本模型車的信號(hào)采集電路 ,本設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)了兩塊 PCB 板。一般會(huì)使后輪重心升高 ,使車 身前傾 ,這樣 ,車身前傾 ,一定程度上增加了車的穩(wěn)定性 ,減小前輪在過(guò)彎時(shí)的震動(dòng) ,同時(shí) ,還能減緩車體過(guò)彎時(shí)的甩尾和傾側(cè)趨勢(shì) ,尤其是對(duì)光電車而言 ,車子的穩(wěn)定對(duì)接收信號(hào)的穩(wěn)定程度影響很大。將前輪前束調(diào)節(jié)成明顯的“內(nèi)八字” ,運(yùn)動(dòng)阻力加大 ,提高減速性能。像內(nèi)八字那樣前端小后端大的稱為“前束” ,反之則稱為“后束”或“負(fù)前束”。但是 ,主銷內(nèi)傾角不宜過(guò)大 ,否則在轉(zhuǎn)向時(shí)車輪主銷偏轉(zhuǎn)的過(guò)程中 ,輪胎與地面將產(chǎn)生較大的滑動(dòng) ,從而增加輪胎與路面間的摩擦阻力 ,不僅會(huì)使轉(zhuǎn)向變得沉重 ,還將加速輪胎的磨損通常汽車領(lǐng)域主銷內(nèi)傾角不大于 8176。主銷內(nèi)傾角示意圖如圖 所示?？傊?,主銷后傾角越大 ,車速越高前輪自動(dòng)回正的能力就越強(qiáng) ,但是過(guò)大的回正力矩會(huì)使車輛轉(zhuǎn)向沉重。 主銷后傾角是指在縱向平面內(nèi)主銷軸線與地面垂直線之間的夾角。舵機(jī)安裝實(shí)物圖如圖 所示。 經(jīng)過(guò)多次改動(dòng)實(shí)驗(yàn) ,發(fā)現(xiàn)將舵機(jī)垂直安裝于車身頭部正中央位置效果最佳。增加舵機(jī)傳動(dòng)力臂的長(zhǎng)度意味著舵機(jī)只要轉(zhuǎn)動(dòng)更小的角度就能產(chǎn)生較大的橫向位移 ,從而使車輪轉(zhuǎn)過(guò)更大的角度。 圖 車模底盤 轉(zhuǎn)向舵機(jī)的安裝 轉(zhuǎn)向舵機(jī)是控制智能小車轉(zhuǎn)向的關(guān)鍵部分 ,其安裝性能的優(yōu)劣直接影響到智能小車轉(zhuǎn)向的靈活性和穩(wěn)定性 ,這也就對(duì)智能小車舵機(jī)安裝的機(jī)械結(jié)構(gòu)提出了較高的要求。合理優(yōu)良的機(jī)械結(jié)構(gòu)能讓智能小車在直道和彎道上高速穩(wěn)定的通過(guò) ,而且轉(zhuǎn)彎靈巧快速。不錯(cuò) ,在智能小車系統(tǒng)中 ,車子的機(jī)械結(jié)構(gòu)就是決定智能小車整體性能的基礎(chǔ)。發(fā)射部份由一個(gè)振蕩管發(fā)出 180KHz 頻率的振蕩波后 ,經(jīng)放大電路放大 ,激光管放射。開始接觸激光的時(shí)候 ,往往覺(jué)得難以琢磨它的脾氣 ,一不小心就燒了 ,其實(shí)熟悉它后 ,完全可以把它當(dāng)做發(fā)光二極管來(lái)對(duì)待。 方案二 :采用 RPR220 型光電對(duì)管 RPR220 是一種一體化反射型光電探測(cè)器 ,其發(fā)射器是一個(gè)砷化鎵紅外發(fā)光二極管 ,而接收器是一個(gè)高靈敏度 ,硅平面光電三極管。因此光敏電阻在白線和黑線上方時(shí) ,阻值會(huì)發(fā)生明顯的變化。為了追求更低內(nèi)阻 ,可以選擇低內(nèi)阻的 NMOS 來(lái)搭建驅(qū)動(dòng)電路。最主要的致命缺點(diǎn)是它的控制精度不高 ,因此本設(shè)計(jì)最終放棄了這種方案。電路如圖 所示。 圖 開關(guān)電源模塊 電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) 方案一 :采用直流電機(jī) ,配合 LM293 驅(qū)動(dòng)芯片組合。 為了達(dá)到理想中的效果 ,使控制芯片更加穩(wěn)定地工作。 舵機(jī)電源模塊 電壓越高 ,舵機(jī)的反應(yīng)越靈敏 ,很多人都直接給舵機(jī)加電源電壓 ,來(lái)獲得更好的轉(zhuǎn)向效果 ,本設(shè)計(jì)也嘗試過(guò) ,但這樣特別容易燒壞舵機(jī) ,而且非常不穩(wěn)定。 在實(shí)際應(yīng)用中 ,應(yīng)在三端集成穩(wěn)壓電路上安裝足夠大的散熱器 (當(dāng)然小功率 的條件下不用 )。 圖 Lm7804 封裝 用 lm78/lm79 系列三端穩(wěn)壓 IC 來(lái)組成穩(wěn)壓電源所需的外圍元件極少 ,電路內(nèi)部還有 過(guò)流、過(guò)熱及調(diào)整管的保護(hù)電路 ,所以使用起來(lái)安全 ,可靠 ,而且很方便方便 ,最主要的是價(jià)格非常便宜。 電源總分布圖 圖 電源部分系統(tǒng)框圖 主控板和數(shù)字傳感器電源模塊 為了保證主控制器不受其它模塊影響 ,本設(shè)計(jì)采用 2940 為主控制器單獨(dú)供電 ,用另一片 2940 為其它的數(shù)字傳感器供電 ,如圖 所示。其缺點(diǎn)是 ,這樣會(huì)使單片機(jī)的波動(dòng)變大 ,影響單片機(jī)的性能 ,穩(wěn)定性比較弱。飛思卡爾MC9S12XS128 單片機(jī)算術(shù)運(yùn)算功能強(qiáng) ,軟件編程靈活、自由度大 ,功耗低、體積小、技術(shù)成熟。 ,閱讀相關(guān)外文文獻(xiàn)。 、路面檢測(cè)的原理和實(shí)現(xiàn)方法。最后介紹調(diào)試過(guò)程中所用到的程序調(diào)試軟件及其調(diào)試環(huán)境。 第 2 章介紹了該智能循跡小車系設(shè)計(jì)方案比較和選擇 ,分析了各模塊的功能。該設(shè)計(jì)具有很好的現(xiàn)實(shí)意義 ,廣泛應(yīng)用于考古、機(jī)器人、醫(yī)療器械等智能設(shè)備許多方面。全國(guó)電子大賽和省內(nèi)電子大賽幾乎每次都有智能小車這方面的題目 ,全國(guó)各高校也都很重視該題目的研究 ,可見其研究意義 很大。 單片機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域越來(lái)越廣泛 ,無(wú)論是在生活、生產(chǎn)上 ,單片機(jī)無(wú)處不在。 1997 年 ,由美國(guó) JPL全稱 JetPropulsion Laboratory,美國(guó)太空總署噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室研制的Sojourner 號(hào)探測(cè)車登上了火星。 設(shè)計(jì)意義 世界各國(guó)在智能微型車領(lǐng)域進(jìn)行了很多研究 ,己經(jīng)應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域 ,在探測(cè)和軍事領(lǐng)域使用特別多 。 直流電機(jī)的驅(qū)動(dòng)模塊電路及相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)程序 。在實(shí)踐過(guò)程中 ,熟悉以單片機(jī)為核心控制芯片設(shè)計(jì)小車的檢測(cè)、 驅(qū)動(dòng)和顯示等外圍電路 ,采用智能控制算法實(shí)現(xiàn)小車的智能循跡的方法。它可以分為三大組成部分 :傳感器檢測(cè)部分、執(zhí)行部分、 CPU。 課題研究的目的和意義 目前 ,國(guó)內(nèi)外的許多大學(xué)及研究機(jī)構(gòu)都在積極投入人力、財(cái)力研制開發(fā)針對(duì)特殊條件下的安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng) 。 3 安全檢測(cè)受損評(píng)估 在工程建設(shè)領(lǐng)域 ,可對(duì)高速公路自動(dòng)巡跡 ,進(jìn)行道路質(zhì)量檢測(cè)和破壞分析檢測(cè) 。 2 探測(cè)危險(xiǎn)與排除險(xiǎn)情 在戰(zhàn)場(chǎng)上或工程中 ,常常會(huì)遇到各種各樣的意外。主要包括 :巡航控制、車輛跟蹤系統(tǒng)、準(zhǔn)確泊車系統(tǒng)及精確機(jī)動(dòng)系統(tǒng)。主要包括碰撞預(yù)警系統(tǒng)和駕駛員狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)。 3 傳感器設(shè)備 ,車速傳感器用來(lái)獲得當(dāng)前車速 ,障礙物傳感器用來(lái)獲得前方、側(cè)方、后 方障礙物等信息。它具有道路障礙自動(dòng)識(shí)別、自動(dòng)報(bào)警、自動(dòng)制動(dòng)、自動(dòng)保持安全距離、車速和巡航控制等功能。當(dāng)時(shí)斯坦福研究院 SRI 的 Nils Nilssen 和 charles Rosen 等人 ,在 1966 年至 1972年中研制出了取名 shakey 的自主式移動(dòng)機(jī)器人 ,目的是將人工智能技術(shù)應(yīng)用在復(fù)雜環(huán)境下 ,完成機(jī)器人系統(tǒng)的自主推理、規(guī)劃和控制。最終本設(shè)計(jì)能夠適應(yīng)各種賽道 ,直道速度能 達(dá)到 ,平均速度接近 。無(wú)線通信子系統(tǒng)設(shè)計(jì)則以 nRF24L01 的介紹和應(yīng)用為主 ,闡述了無(wú)線技術(shù)在智能小車系統(tǒng)中的應(yīng)用思路。論文介紹了總體方案設(shè)計(jì)、機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、硬件電路設(shè)計(jì)、軟件設(shè)計(jì)、無(wú)線通信子系統(tǒng)設(shè)計(jì)、上位機(jī)監(jiān)控子系統(tǒng)設(shè)計(jì)以及系統(tǒng)的調(diào)試與分析。采用 1:10 的仿真車模 ,以飛思卡爾半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的 16 位單片機(jī) MC9S12XS1