測控儀器課程設(shè)計-小車智能自動避障系統(tǒng)(編輯修改稿)
2025-07-07 21:34 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口， 片內(nèi)晶振及時鐘電路，能夠滿足題目設(shè)計的所有要 求，而且我們對 STC51 單片機(jī)也比較熟悉，因此我們選擇方案二。最小系統(tǒng)電路圖如圖 所示 圖 單片機(jī)最小系統(tǒng) 電機(jī)驅(qū)動模塊 方案一： 采用繼電器對電動機(jī)的開或關(guān)進(jìn)行控制 ,通過開關(guān)的切換對小車的速度進(jìn)行調(diào)整 .此方案的優(yōu)點是電路較為簡單 ,缺點是繼電器的響應(yīng)時間慢 ,易損壞 ,壽命較短 ,可靠性不高。 方案二： 采用電阻網(wǎng)絡(luò)或數(shù)字電位器調(diào)節(jié)電動機(jī)的分壓，從而達(dá)到分壓的目的。但電阻網(wǎng)絡(luò)只能實現(xiàn)有級調(diào)速，而數(shù)字電阻的元器件價格比較昂貴。更主要的問題在于一般的電動機(jī)電阻很小，但電流很大，分壓不僅回降低效率， 而且實現(xiàn)很困難。 方案三： 采用功率三極管作為功率放大器的輸出控制直流電機(jī)。線性型驅(qū)動的電路結(jié)構(gòu)和原理簡單，加速能力強 ，采用由達(dá)林頓管組成的 H 型橋式電路。用單片機(jī)控制達(dá)林頓管使之工作在占空比可調(diào)的開關(guān)狀態(tài)下，精確調(diào)整電動機(jī)轉(zhuǎn)速。這種電路由于工作在管子的飽和截止模式下，效率非常高， H型橋式電路保證了簡單的實現(xiàn)轉(zhuǎn)速和方向的控制，電子管的開關(guān)速度很快，穩(wěn)定性也極強，是一種廣泛采用的 PWM 調(diào)速技術(shù)?，F(xiàn)市面上有很多此種芯片，我們選用了 L298N(如圖 )。 這種調(diào)速方式有調(diào)速特性優(yōu)良、調(diào)整平滑、調(diào)速范圍廣、過 載能力大，能承受頻繁的負(fù)載沖擊，還可以實現(xiàn)頻繁的無級快速啟動、制動和反轉(zhuǎn)等優(yōu)點。因此決定采用使用功率三極管作為功率放大器的輸出控制直流電機(jī)。 電機(jī)驅(qū)動一般采用 H 橋式驅(qū)動電路， L298N 內(nèi)部集成了 H 橋式驅(qū)動電路，從而可以采用 L298N 電路來驅(qū)動電機(jī)。通過單片機(jī)給予 L298N 電路 PWM 信號來控制小車的速度，起停。其引腳圖如 ，驅(qū)動原理圖如圖 。 圖 L298N引腳圖 圖 電機(jī)驅(qū)動電路 信號檢測模塊 該系統(tǒng)中的信號檢測模塊我們采用的是 ST188 傳感器。 ST188 是一 個無限紅外模塊，它有一個發(fā)射管（白色）和一個接收管（黑色），一般情況下接收管能收到發(fā)射管發(fā)送的紅外光，但當(dāng)遇到吸光介質(zhì)（如黑色物體）時接收管便不能收到發(fā)射管的紅外光。由于這種現(xiàn)象，加上合適的硬件電路（下圖 ），我們可以引出一條信號線，當(dāng)一切正常時，信號線處于一種狀態(tài)，但當(dāng)遇到吸光介質(zhì)時信號線便處于另一種狀態(tài)，利用這種不同狀態(tài)的差異我們便可以通過微控制器來實現(xiàn)小車躲避障礙物。圖 是該系統(tǒng)中 ST188 應(yīng)用電路圖。 圖 ST188應(yīng)用電路圖 實際硬件中我們可以通過調(diào)節(jié)滑動變阻器的 R5 電阻值來選取理想的反射距離，從而提高 ST188 傳感器的靈敏度。 四、軟件設(shè)計 ：主程序流程圖如下： 上電運行后，放到?jīng)]有障礙物的空地上，小車直走。當(dāng)前方?jīng)]有障礙物的的時候車就一直直走。如果前方遇到障礙物，則小車做左轉(zhuǎn)運動。直至前方?jīng)]有障礙物，這時小車恢復(fù)直走。 如果前方有障礙物的時候，左邊同時也有障礙物，則小車右轉(zhuǎn)。直至左邊沒有障礙物或者前方?jīng)]有障礙物。這時小車恢復(fù)左轉(zhuǎn)，或者直走。如果前面沒有障礙物，則先執(zhí)行直走。 五、測試數(shù)據(jù)及設(shè)計結(jié)果： 本設(shè)計制作完 成了題目要求的基本部分，達(dá)到了預(yù)期的目標(biāo)。我們通過各種方案的討論及嘗試，再經(jīng)過多次的整體軟硬件結(jié)合的調(diào)試，不斷地對系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，小車實現(xiàn)了避障功能。圖 路實物圖，圖 為智能避障小車實物圖。 圖 主體電路實物圖 圖 智能避障小車實物圖 附錄Ⅰ 小車智能自動避障系統(tǒng)電路原理圖 由于無法實際
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