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正文內(nèi)容

智能循跡避障小車論文設(shè)計(jì)(編輯修改稿)

2024-07-16 02:55 本頁面
 

【文章內(nèi)容簡介】 可能太高,那么對系統(tǒng)處理信息的要求也就不會太高,在這一點(diǎn)上,MCU就已經(jīng)可以勝任了。若采用該方案,必將在控制上遇到許許多多不必要增加的難題。為此,我們不采用該種方案,進(jìn)而提出了第二種設(shè)想。方案二:采用單片機(jī)作為整個系統(tǒng)的核心,用其控制行進(jìn)中的小車,以實(shí)現(xiàn)其既定的性能指標(biāo)。充分分析我們的系統(tǒng),其關(guān)鍵在于實(shí)現(xiàn)小車的自動控制,而在這一點(diǎn)上,單片機(jī)就顯現(xiàn)出來它的優(yōu)勢——控制簡單、方便、快捷。這樣一來,單片機(jī)就可以充分發(fā)揮其資源豐富、有較為強(qiáng)大的控制功能及可位尋址操作功能、價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)。因此,這種方案是一種較為理想的方案。針對本設(shè)計(jì)特點(diǎn)——多開關(guān)量輸入的復(fù)雜程序控制系統(tǒng),需要擅長處理多開關(guān)量的標(biāo)準(zhǔn)單片機(jī),而不能用精簡I/O口和程序存儲器的小體積單片機(jī),D/A、A/D功能也不必選用。根據(jù)這些分析,我選定了P89C51RA單片機(jī)作為本設(shè)計(jì)的主控裝置,51單片機(jī)具有功能強(qiáng)大的位操作指令,I/O口均可按位尋址,程序空間多達(dá)8K,對于本設(shè)計(jì)也綽綽有余,更可貴的是51單片機(jī)價(jià)格非常低廉。在綜合考慮了傳感器、兩部電機(jī)的驅(qū)動等諸多因素后,我們決定采用一片單片機(jī),充分利用STC89C52單片機(jī)的資源。 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,缺點(diǎn)是繼電器的響應(yīng)時(shí)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(shí)現(xiàn)有級調(diào)速,而數(shù)字電阻的元器件價(jià)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(shí)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(qiáng),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(shí)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(qiáng),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,我選用了L298N()。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(shí)現(xiàn)頻繁的無級快速啟動、制動和反轉(zhuǎn)等優(yōu)點(diǎn)。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)。 H橋式電路 L298N 循跡模塊方案一:采用簡易光電傳感器結(jié)合外圍電路探測,但實(shí)際效果并不理想,對行駛過程中的穩(wěn)定性要求很高,且誤測幾率較大、易受光線環(huán)境和路面介質(zhì)影響。在使用過程極易出現(xiàn)問題,而且容易因?yàn)?該部件造成整個系統(tǒng)的不穩(wěn)定。故最終未采用該方案。方案二:采用兩只紅外對管(),分別置于小車車身前軌道的兩側(cè),根據(jù)兩只光電開關(guān)接受到白線與黑線的情況來控制小車轉(zhuǎn)向來調(diào)整車向,測試表明,只要合理安裝好兩只光電開關(guān)的位置就可以很好的實(shí)現(xiàn)循跡的功能。(參考文獻(xiàn)[3])方案三:采用三只紅外對管,一只置于軌道中間,兩只置于軌道外側(cè),當(dāng)小車脫離軌道時(shí),即當(dāng)置于中間的一只光電開關(guān)脫離軌道時(shí),等待外面任一只檢測到黑線后,做出相應(yīng)的轉(zhuǎn)向調(diào)整,直到中間的光電開關(guān)重新檢測到黑線(即回到軌道)再恢復(fù)正向行駛?,F(xiàn)場實(shí)測表明,小車在尋跡過程中有一定的左右搖擺不定,雖然可以正確的循跡但其成本與穩(wěn)定性都次與第二種方案。通過比較,我選取第二種方案來實(shí)現(xiàn)循跡。 紅外對管 避障模塊方案一:采用一只紅外對管置于小車中央。其安裝簡易,也可以檢測到障礙物的存在,但難以確定小車在水平方向上是否會與障礙物相撞,也不易讓小車做出精確的轉(zhuǎn)向反應(yīng)。方案二:采用二只紅外對管分別置于小車的前端兩側(cè),方向與小車前進(jìn)方向平行,對小車與障礙物相對距離和方位能作出較為準(zhǔn)確的判別和及時(shí)反應(yīng)。但此方案過于依賴硬件、成本較高、缺乏創(chuàng)造性,而且置于小車左方的紅外對管用到的幾率很小,所以最終未采用。方案三:采用一只紅外對管置于小車右側(cè)。通過測試此種方案就能很好的實(shí)現(xiàn)小車避開障礙物,且充分的利用資源而不浪費(fèi)。(參考文獻(xiàn)[3])通過比較我采用方案三。 機(jī)械系統(tǒng)本題目要求小車的機(jī)械系統(tǒng)穩(wěn)定、靈活、簡單,而三輪運(yùn)動系統(tǒng)具備以上特點(diǎn)。驅(qū)動部分:由于玩具汽車的直流電機(jī)功率較小,而小車上裝有電池、電機(jī)、電子器件等,使得電機(jī)負(fù)擔(dān)較重。為使小車能夠順利啟動,且運(yùn)動平穩(wěn),在直流電機(jī)和輪車軸之間加裝了三級減速齒輪。電池的安裝:將電池放置在車體的電機(jī)前后位置,降低車體重心,提高穩(wěn)定性,同時(shí)可增加驅(qū)動輪的抓地力,減小輪子空轉(zhuǎn)所引起的誤差。簡單,而三輪運(yùn)動系統(tǒng)具備以上特點(diǎn)。方案一:
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