【正文】 、側(cè)蓋的裝配示意： 圖 輪系安裝關(guān)系圖 電池選擇和安裝 本 智能小車 選擇 7鎳氫充電電池，而不選流行的鋰充電電池，是由于鋰電池規(guī)格特殊，很難有標(biāo)準(zhǔn)尺寸，會給使用者帶來麻煩， 7 電池短期內(nèi)還沒有淘汰的跡象，所以還是作此選擇。 } 江海職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)位論文 第 23 頁 第四章 智能小車的腳 、 輪系 結(jié)構(gòu)詳述 動力選擇 選用成熟的減速機(jī)構(gòu)和標(biāo)準(zhǔn)的 130 直流電機(jī)（見 上面圖示） 驅(qū)動方式 FIRA 小車一般設(shè)計(jì)為差分驅(qū)動，前后對稱的形式，即不分前后，以增加對抗時(shí)的靈活性，因?yàn)椴挥谩稗D(zhuǎn)身”了。 for(k=5。 for(i=0。 SendData[7]=0x08。 sum=0。 上述返回幀中 命令位置返回?cái)?shù)據(jù)處理方式。 命令字 —— 0x02 數(shù)據(jù)域 —— 低地址（ 1 字節(jié)） 高地址（ 1 字節(jié)） 寫字節(jié)數(shù)（ 1字節(jié)）數(shù)據(jù)（ N 字節(jié)） 其地址與硬件的關(guān)系與讀命令相同。 通訊協(xié)議及命令定義： 基本通訊格式：（和圓夢小車及無線接口兼容） 標(biāo)準(zhǔn) UART 格式 —— 19200 8 N 1 幀格式： 幀頭（ 2 字節(jié)） 接收方地址（ 1 字節(jié)） 發(fā)送方地址（ 1 字節(jié)） 幀長（ 1字節(jié)） 命令（ 1 字節(jié)） 數(shù)據(jù)域（ N 字節(jié)） 校驗(yàn)和（ 1 字節(jié)） 其中： 幀頭 —— 由 2 個(gè)特殊的字節(jié) 0x55 0xAA 構(gòu)成； 江海職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)位論文 第 16 頁 接收方地址 —— 通訊對象的“名字”，在有線通訊時(shí)也許多余，但無線時(shí)就需要了。 傳感器的工作由通訊命令控制，上電狀態(tài)為待命狀態(tài)。 超聲波傳感器簡介 本畢業(yè)設(shè)計(jì)超聲波傳感器為外購件，其硬件原理僅作簡要說明： 圖 超聲波 檢測 原理 電路 框圖中，單片機(jī)為核心控制部分，根據(jù)設(shè)定的工作方式，產(chǎn)生 40kHz 方波，經(jīng)過驅(qū)動電路驅(qū)動超聲波發(fā)生器發(fā)出一簇信號。這就是所謂的 時(shí)間差 測距法。它們所產(chǎn)生的超聲波的頻率、功率和聲波特性各不相同，因而用途也各不相同。 電池的電壓應(yīng)在 4– 6V， 分壓后為 2– 3V，符合 AD 輸入不大于 的要求。由于光柵隨電機(jī)高速轉(zhuǎn)動，則紅外線三極管接收到的就是一系列脈沖信號。 遮光盤在凹槽中轉(zhuǎn)動時(shí)，缺口進(jìn)入凹槽時(shí)，紅外線可以通過，缺口離開凹槽紅外線被阻擋。 輪速、車距檢測 小車采用 紅外光電耦合器 檢測輪子轉(zhuǎn)的圈數(shù)， 即可算得小車行車距離；同理，單位時(shí)間內(nèi)的計(jì)數(shù)值，即可求得輪子轉(zhuǎn)速。超聲波傳感器的原理是：超聲波由壓電陶瓷超聲波傳感器發(fā)出后，遇到障礙物便反射回來 ，再被超聲波傳感器接收。 根據(jù)設(shè)計(jì)的作品要達(dá)到的效果，本系統(tǒng)以 Arduino 單片機(jī) 為核心控制器，主要由電源模塊、電機(jī)驅(qū)動模塊、 測距、 避障模塊構(gòu)成。我們要結(jié)合我國國情，在某一方面或某些方面， 對智能車進(jìn)行深入細(xì)致的研究，為它今后的發(fā)展及實(shí)際應(yīng)用打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。其體系結(jié)構(gòu)以水平式結(jié)構(gòu)為主，采用傳統(tǒng)的“感知 建模 規(guī)劃 執(zhí)行”算法，其直線跟蹤速度達(dá)到 20km/h，避障速度達(dá)到 510km/h。 日本大阪大學(xué)的研究 大阪大學(xué)的 Shirai 實(shí)驗(yàn)室所研制的智能小車，采用了航位推測系統(tǒng)（ Dead Reckoning System） ，分別利用旋轉(zhuǎn)編碼器和電位計(jì)來獲取智能小車的轉(zhuǎn)向角，從而完成了智能小車的定位。這一階段的研究成果代表了當(dāng)前國外智能車輛的主要發(fā)展方向。 第二階段 從 80 年代中后期開始，世界主要發(fā)達(dá)國家對智能車輛開展了卓有成效的研究。智能車輛駕駛是一種通用性術(shù)語，指全部或部分完成一項(xiàng)或多項(xiàng)駕駛?cè)蝿?wù)的綜合車輛技術(shù)。操作員可以通過修改智能小車的計(jì)算機(jī)程序來改變它的行駛方向。全國電子大賽和省內(nèi)電子大賽幾乎每次都有智能小車這方面的題目，全國各高校也都很重視該題目的研究。 隨著電子工業(yè)的發(fā)展，智能技術(shù)廣泛運(yùn)用于各種領(lǐng)域，運(yùn)用于智能家居中的產(chǎn)品更是越來越受到人們的青睞。有權(quán)將論文（設(shè)計(jì)）用于非贏利目的的少量復(fù)制并允許論文（設(shè)計(jì)）進(jìn)入學(xué)校圖書館被查閱。 作者簽名： 日期： 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）授權(quán)使用說明 本 論文（設(shè)計(jì)）作者完全了解 **學(xué)院有關(guān)保留、使用畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）的規(guī)定，學(xué)校有權(quán)保留論文（設(shè)計(jì)）并向相關(guān)部門送交論文（設(shè)計(jì)）的電子版和紙質(zhì)版。它在軍事、民用、太空開發(fā)等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。 選題背景 隨著汽車工業(yè)的迅速發(fā)展，關(guān)于汽車的研究也就越來越受人關(guān)注。常見的模型小車，都屬于這類遙控車；智能小車，則可以通過計(jì)算機(jī)編程來實(shí)現(xiàn)其對行駛方向、啟停以及速度的控制，無需人工干預(yù)。 智能小車研究現(xiàn)狀 智能車輛作為智能交通系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)，是許多高新技術(shù)綜合集成的載體。隨著計(jì)算機(jī)的應(yīng)用和傳感技術(shù)的發(fā)展 ，智能車輛的研究不斷得到新的發(fā)展。 目前，智能車輛的發(fā)展正處于第三階段。荷蘭南部目前正在討論工業(yè)上利用這種系統(tǒng)的問題，政府正考慮已有的高速公路新建一條專用的車道，采用這種系統(tǒng)將貨物從鹿特丹運(yùn)往各地。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)采用兩臺 Sun10 完成信息融合、路徑規(guī)劃，江海職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)位論文 第 4 頁 兩臺 PC486 完成路邊抽取識別和激光信息處理， 8098 單片機(jī)完成定位計(jì)算和車輛自動駕駛。 可以預(yù)計(jì)，我國飛速發(fā)展的經(jīng)濟(jì)實(shí)力將為智能車輛的研究提供一個(gè)更加廣闊的前景。電機(jī)驅(qū)動電路采用 H橋驅(qū)動模塊 ， 驅(qū)動 2 個(gè)直流電機(jī)； 測距、 避障采用 超聲波 傳感器 完成，最后 由控制單元處理數(shù)據(jù)后通過編程有序合理的將各模 塊信號整合在一起并完成相應(yīng)動作，實(shí)現(xiàn)了智能控制，相當(dāng)于簡易機(jī)器人。 避障單元方案比較與選擇 方案一：用超聲波傳感器進(jìn)行避障。 “ 小車”的必要的信息 電機(jī)參數(shù)： 額定電壓 —— 空載電流 —— 85 – 95 mA 空載轉(zhuǎn)速 —— 9800 rpm +/‐ 10% 堵轉(zhuǎn)電流 —— 1100mA 堵轉(zhuǎn)力矩 —— 50g/cm (最大 ) 減速箱： 1： 48 結(jié)構(gòu)參數(shù) 車輪直徑 —— 65mm 碼盤齒數(shù) —— 60 個(gè) 碼盤等效直徑 —— 42 mm 脈沖精度 —— （單邊沿采集，可用倍頻方式提高 精度） 輪距 —— 約 外形尺寸 —— 約 75x 75 x 75 mm 重量 —— 約 240g （不含電池） 最快運(yùn)動速度： 選用 1： 48減速箱 —— 約 695mm/s 最大力矩： 選用 1： 48減速箱 —— 約 江海職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)位論文 第 8 頁 第三章 智能小車的 觸覺、 眼睛 智能小車內(nèi)部檢測原理 智能小車 驅(qū)動檢測電路：實(shí)現(xiàn)電機(jī)驅(qū)動、碼盤采樣、電機(jī)電流檢測功能，兩側(cè)獨(dú)立設(shè)計(jì)，方便檢修。遮光盤有一缺口，盤下方的凹形物為槽型光電耦合器，其兩端高出部分的里面分別裝有紅外發(fā)射管和紅外接收管。 圖 實(shí)際電路 板 遮光 盤 正面 背面 直射型光電晶體管 江海職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)位論文 第 10 頁 測距原理：將 遮光 碼盤 安裝在電機(jī)軸上，當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)動時(shí)， 遮光 碼盤 也隨之轉(zhuǎn)動，同時(shí)安裝在 碼盤 一側(cè)的紅外發(fā)光二極管點(diǎn)亮，在 碼盤 的另一側(cè)設(shè)有紅外三極管，用于接收紅外發(fā)光二極管發(fā)出的紅外線信號。 電壓檢測電路： 江海職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)位論文 第 12 頁 圖 電壓 檢測電路 電壓采用簡單的分壓處理，設(shè)計(jì)了一個(gè)跟隨器以減少 AD 輸入阻抗對分壓的影響。電氣方式包括壓電型、磁致伸縮型和電動型等；機(jī)械方式有加爾 統(tǒng)笛、液哨和氣流旋笛等。超聲波在空氣中的傳播速度為 340m/s，根據(jù) 計(jì)時(shí)器 記錄的時(shí)間 t，就可以計(jì)算出發(fā)射點(diǎn)距障礙物的距離 (s)，即： s=340t/2 。通過分析超聲波測距誤差產(chǎn)生的原因，提高測量時(shí)間差到微秒級，以江海職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)位論文 第 14 頁 及用 LM92 溫度傳感器進(jìn)行聲 波傳播速度的補(bǔ)償后，我們設(shè)計(jì)的高精度超聲波測距儀能達(dá)到毫米級的測量精度。 江海職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)位論文 第 15 頁 小車?yán)贸暡▊鞲衅鳒y距，測量值采用的是小車主控芯片與該智能傳感器串行通訊獲得，以下為 串行通訊的有關(guān)協(xié)議、命令說明。 “單輪測量”為接收到命令后開始測量，并返回?cái)?shù)據(jù)，測量命令可設(shè)置測量次數(shù) 、數(shù)據(jù)處理方式，傳感器按要求返回，增加測量的可靠性。 ? 命令二：寫內(nèi)存，實(shí)現(xiàn)寫指定地址開始的 N 個(gè)字節(jié)，地址用兩字節(jié)表示。 單輪測量對應(yīng)的子模式： a) 無數(shù)據(jù)處理返回 —— 只是將命令中要求測量的數(shù)據(jù)全部返回 b) 剔除最大最小值返回 —— 將測量數(shù)據(jù)中最大、最小值剔除，返回?cái)?shù)據(jù)比指定數(shù)少 2 個(gè)，當(dāng)指定的測量次數(shù)小于 3 時(shí)，強(qiáng)制切換到“無數(shù)據(jù)處理模式”； c) 平均值返回 —— 將指定的測量數(shù)據(jù)平均后返回，只有一個(gè)平均值； d) 剔除最大最小后平均值返回 —— 先剔除最大最小值，剩下的再取平均值，當(dāng)數(shù)據(jù)數(shù)小 江海職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)位論文 第 19 頁 于 4 時(shí)，強(qiáng)制切換到“剔除最大最小值” 模式。程序如下： int iFlashTime = 500。 SendData[6]=0x23。 n= ()。} if(i==3) { sum=0。}} }} ()。這樣處理，既解決了驅(qū)動板的安裝，又增加了側(cè)蓋的強(qiáng)度，同時(shí)將有效空間全部留給了用戶。輪胎寬度 ，設(shè)計(jì)成平面以增加摩擦力。 江海職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)位論文 第 27 頁 模擬信號的值可以連續(xù)變化，其時(shí)間和幅度的分辨率都沒有限制。 盡管模擬控制看起來可能直觀而簡單，但它并不總是非常經(jīng)濟(jì)或可行的。這也是用 MOS 管帶來的好處，因?yàn)闃虮蹓航敌?，所以? 4 節(jié)充電電池即可驅(qū)動，這樣既便于充電，又減輕了小車的自重。 圖 Arduino 單片機(jī) 江海職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)位論文 第 30 頁 Arduino 可以使用開發(fā)完成的電子元件例如 Switch 或 sensors 或其他控制器、 LED、步進(jìn)馬達(dá)或其他輸出裝置。 可依據(jù)官方提供的 Eagle 格式 PCB 和 SCH電路圖，簡化 Arduino 模組，完成獨(dú)立運(yùn)作的微處理控制。 Arduino 是無法理解這些模擬量的，它們必須在經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換后變成數(shù)字量后，才能被 Arduino 進(jìn)一步處理。例如，除了想用微控制器找開或者關(guān)閉電燈之外，我們還會想控制燈光的亮度，這時(shí)就需要用到模擬輸出。 圖 Arduino 單片機(jī)引腳功能表 在許多實(shí)際應(yīng)用場合中我們會要求在 Arduino 和其它設(shè)備之間實(shí)現(xiàn)相互通信，而最常見通常也是最簡單的辦法就是使用串行通信。為了實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的發(fā)送，Arduino 則提供了 ()和 ()兩個(gè)函數(shù)，它們的區(qū)別在于后者會在請求發(fā)送的數(shù)據(jù)后面加上換行符，以提高輸出結(jié)果的可讀性。老師們的諄諄教導(dǎo)，使我體會了學(xué)習(xí)的樂趣。 在學(xué)習(xí)工作上，根據(jù)導(dǎo)師的指導(dǎo)，研讀了大量論著，逐步明確了發(fā)展方向，通過自身不斷的努力，以及與師長同學(xué)間的探討交流，取得了一些比較滿意的成果。