【文章內(nèi)容簡介】 回聲信號。當?shù)鹊匠暯邮芷魇盏交芈曅盘柡?。 障礙物信號檢測原理圖。在小車的前端裝上三個光電傳感器。它們分別對光源進行信號采集，并通過采集到的數(shù)據(jù)發(fā)出控制信號，實現(xiàn)對小車的運動狀態(tài)的控制。根據(jù)三個傳感器檢測到的數(shù)據(jù)，可以判斷小車的運動趨勢。 引導光源檢測信號與小車運動關(guān)系表ABC小車狀態(tài)010小車正對光源001小車向右偏離入庫方向（大幅度）100小車向左偏離入庫方向（大幅度）111背景光嚴重干擾了燈光源011小車向右偏離入庫方向（小幅度）110小車向左偏離入庫方向（小幅度）000查找光源，作為探頭的光電二極管。采集到光源信號的光電二極管處于導通狀態(tài)，三極管Q1和Q2也導通，產(chǎn)生的一個低電平信號經(jīng)過整流管整流、濾波，再反相輸出一個高電平FPGA控制端。 引導源檢測系統(tǒng)示意圖 引導源的檢測原理 簡易智能小車運動控制策略設(shè)計系統(tǒng)用FPGA來完成整個核心控制部分，由信號的檢測及處理模塊把檢測到的各路信號分別輸入到FPGA的數(shù)據(jù)輸入接口，然后用超高速硬件描述語言VHDL編程實現(xiàn)控制部分?？刂撇呗苑謩e描述如下：(1) 小車移動距離（速度）信號的檢測與處理控制策略的設(shè)計小車車輪轉(zhuǎn)動，每當經(jīng)過一次漏光條，對射式光電傳感器就導通一次，導通4次，小車車輪即旋轉(zhuǎn)了一周?？梢酝ㄟ^計算光電傳感器的導通次數(shù)，來對小車移動的距離（速度）進行測量。其中n為傳感器導通次數(shù)。 小車移動距離（速度）信號的控制策略示意表光電傳感器導通次數(shù)車子行駛的距離4*n+1(16*n+4)cm4*n+2(16*n+8)cm4*n+3(16*n+12)cm4*(n+1)16*(n+1)cm(2) 小車移動引導線信號的檢測與處理控制策略的設(shè)計小車要壓著引導線前進，就需要兩對檢測黑線的發(fā)射式光電傳感器分別卡在黑線的兩邊。當它們檢測到異樣的信號后，就發(fā)送信號給FPGA控制核心部分，從而做出相應(yīng)的操作。其中0表示檢測到黑線，1表示檢測到白線。 引導線信號的檢測與處理的控制策略示意表光電傳感器左光電傳感器右小車要做的動作00方向性錯誤01左轉(zhuǎn)10右轉(zhuǎn)11嚴重偏離軌道（3）金屬探測傳感控制策略的設(shè)計當金屬探測傳感器探測到金屬的時候，對FPGA控制信號端口發(fā)出信號，隨即FPGA控制系統(tǒng)發(fā)出信號給外圍電路，控制發(fā)出光聲信號以提示檢測到了金屬。（4）障礙物信號的檢測和處理控制策略的設(shè)計 當用于探測障礙物的超聲傳感器檢測到前方有障礙物的時候，它馬上返回一個回聲信號。當傳感器的接收部分，接收到了這個信號以后，就給FPGA控制系統(tǒng)發(fā)出一個標志信號。經(jīng)過 FPGA的處理，對小車的動作做出相應(yīng)的處理。（5）小車運動方向引導光源信號的檢測控制策略的設(shè)計小車的三個光電傳感器從三個方位對前方的電源進行檢測，追蹤。三個傳感器分別采集到的不同信號，一起發(fā)送給FPGA控制系統(tǒng)，經(jīng)過處理再輸出一個控制信號給外部的電動機，來控制小車的走向。其中A、B、C分別表示裝在小車前部的三個光電傳感器；1表示檢測到光源的存在，0則表示沒有檢測到。 引導光源信號的檢測控制策略示意表ABC功能010進庫001左轉(zhuǎn)（大幅度）100右轉(zhuǎn)（大幅度）111有問題（調(diào)整整個傳感器位置）011左轉(zhuǎn)（小幅度）110右轉(zhuǎn)（小幅度）000查找光源（6）簡易智能電動小車的總體控制策略的流程圖表示YNYY啟動引導線檢測控制子程序金屬檢測控制子程序避障控制子程序光源檢測子程序到達C點？N是否達到90s結(jié)束是否入庫？N 簡易智能電動小車總體控制策略的流程圖表示3．實際測試3．1 測試設(shè)備1．最終測試用到的儀器包括模擬跑道：（下面鋪有薄鐵片任意個） 障礙區(qū)長1m （兩側(cè)任意位置分別放一大小為50cm12cm6cm的障礙物） 卷尺：。秒表：光源：燈泡薄鐵片：3片2．調(diào)試過程中用到的儀器包括頻率發(fā)生器：GFG8216A示波器：YB4365直流電壓源：DF1731SC2A數(shù)字萬用表：UT2006 測試過程(1) 光電檢測部分引導線的檢測可以通過調(diào)節(jié)電位器來調(diào)整光電傳感器的靈敏度，直至小車嚴格壓著引導線行進。車速測量的檢測可以通過對車輪轉(zhuǎn)數(shù)的計數(shù)，乘以車輪的周長。計算出來的路程和實際用軟尺所測的路程進行比較。(2) 金屬檢測部分小車檢測到和顯示的的金屬片數(shù)因該與實際的金屬片數(shù)相符。(3) 超聲波檢測部分小車通過超聲波傳感器避開障礙物，越過障礙區(qū)，將測的方法就是使小車行駛的過程中不會碰到障礙物。(4) 引導性光源檢測部分小車由題目所給的光源的引導，順著光源順利走進車庫。即完成了光源引導部分的功能測試。 測試結(jié)果具體測試結(jié)果分別如下列表所示：（起始點到C點的直道區(qū)的測試結(jié)果）測試次數(shù)秒表所測時間顯示器顯示距離距離誤差計算實際薄鐵片數(shù)目顯示記錄鐵片數(shù)目計數(shù)誤差計算123測試電動車是否能安全使過障礙區(qū)，并準確進入車庫。測試步驟：電動車到達C點停留5S之后開始測試。(從C點到達車庫的測試結(jié)果)測試次數(shù)接觸障礙物的次數(shù)能否準確進入停車區(qū)能否到達車庫123測試步驟：開啟電源開關(guān)，將電動車放于起跑線，開動；到達C點，小車檢測到薄鐵片，停車；秒表開始計時，小車再次行駛時，停止計時。測試次數(shù)記錄薄鐵片數(shù)目實際鐵片數(shù)目C點停留時間是否與障礙物接觸能否檢測到鐵片并發(fā)出聲光信號能否進入停車區(qū)并到達車庫發(fā)揮部分能否完全進入車庫123:測量每個薄鐵片至起跑線間的距離，測試次數(shù)第一塊鐵片第二塊鐵片第三塊鐵片第四塊鐵片實際距離測試距離誤差計算 測試結(jié)論 經(jīng)過對系統(tǒng)的各部分參數(shù)的測試，本設(shè)計的基本部分和發(fā)揮部分實現(xiàn)的功能都達到了設(shè)計要求。4．結(jié)論本系統(tǒng)以FPGA技術(shù)作為核心控制技術(shù)，以行為控制作為核心控制策略。采用光電傳感器、金屬探測傳感器以及超聲傳感器等傳感器并配合超高速硬件描述語言VHDL編程實現(xiàn)了小車跟蹤引導線行駛、探測金屬、躲避障礙物、自動尋找光源、時間和路程的顯示以及蜂鳴器報警的功能。通過光電傳感器獲取小車的車速、行駛距離、引導線以及引導性光源等信息；金屬探測傳感器主要獲取軌道上的金屬標志信息；超聲傳感器主要用來探測障礙物的位置。小車根據(jù)以上諸信息“了解”它所處的位置，并根據(jù)運動策略做出運動決策。最終使小車完成題目中的各項任務(wù)。并且本設(shè)計還有許多由特色之處，比如控制電路電源和電動機電路電源隔離，信號通過光電耦合器耦合；采用以FPGA控制脈寬調(diào)制（PWM）信號的方式實現(xiàn)了八個檔位的車速調(diào)節(jié)；基于行為的智能控制策略等等。很好的完成了題目設(shè)計的要求。參考文獻【1】 趙負圖.《現(xiàn)代傳感器集成電路》[M].北京：人民郵電出版社，2000年（第一版）?！?】 潘松、黃繼業(yè).《EDA技術(shù)實用教程》[M].北京：科學出版社，2002年（第一版）?！?】 高書莉、羅朝霞. 《可編程邏輯設(shè)計技術(shù)及應(yīng)用》[M].北京：人民郵電出版社，2001年（第一版）?！?】 謝自美、閻樹蘭、實驗測試（第二版）[M].湖北：.【5】 梅遂生、—信息裝備的新秀[M].北京：. 附錄一（程序清單）：library IEEE。use 。use 。use 。entity quancheng is Port (fuwei,clk : in std_logic。 kaishi : in std_logic。 Lucheng : in std_logic。 xuanzxshi : in std_logic。 dangwei1 : in std_logic。 dangwei2 : in std_logic。 dangwei3 : in std_logic。 guangdian : in std_logic_vector(1 downto 0)。 Control : out std_logic_vector(3 downto 0)。 weixuan : out std_logic_vector(6 downto 0)。 Led