智能循跡小汽車控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)-畢業(yè)設(shè)計(jì)學(xué)位論文范文模板參考資料(編輯修改稿)
2025-01-05 21:39 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 的寬度不能超過 100mm，為了檢測 較 寬的橫行信息，最終安裝了 7個(gè)紅外傳感 器。最終的紅外傳感器排列的正面圖如圖所示。 紅外傳感器排列正面圖 （ 3）徑向探出距離的設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)中對(duì)路徑檢測精度要求較高，可采用 5 個(gè)光電傳感器置于小車前方（超出小車的車頭），成“一”型，將光電傳感器置于小車前方，超出小車車頭是為了增加徑向探出距離，從理論上講，徑向探出距離越大即傳感器超出小車車頭的距離越大，越有利于盡早的預(yù)測小車即將通過的路徑，早點(diǎn)將此信息傳遞給單片機(jī)，作出相應(yīng)的調(diào)整，發(fā)出 正確的控制信號(hào)，從而改善小車的性能，因此從理論上講，徑向探出距離是越大越好。但從實(shí)際出發(fā)，增加徑向探出距離會(huì)使光電傳感器位于小車前方，必然會(huì)使小車的重心前移，如果小車本事的重量較輕的話，勢(shì)必會(huì)影響到小車自身的平衡性，嚴(yán)重影響小車在行駛過程中的穩(wěn)定性能，當(dāng)然不會(huì)得到理想的控制效果的。實(shí)際安置時(shí)，可以根據(jù)小車整體的重量合理安置光電傳感器。 此外，在采取合理的安置光電傳感器方案后，還可以將傳感器的探頭向下傾斜安置，這樣做會(huì)比垂直安置光電傳感器更能獲得較大的徑向探出距離，是一種行之有效的方法 如圖所示 小車的路線檢測部分是整個(gè)小車最重要的，就如同人的眼睛 ,故采用的是單光束紅外 光電傳感器 RPR221，因?yàn)榧t外線具有很強(qiáng)的反射能力，采用專門的紅外接收和發(fā)射一體的 傳感器可以有效的防治可見光和相鄰傳感器之間的干擾。 小車車身 光電傳感器探頭 紅外傳感器 原理 電路圖 如圖，傳感器發(fā)射管發(fā)出同樣的光強(qiáng)，當(dāng)發(fā)射光遇到黑色物體時(shí)光會(huì)被吸收故接收管接 不到信號(hào)，三極管不導(dǎo)通，輸出高電平。 當(dāng)發(fā)射光被反射，接收管能收到信號(hào)時(shí)，三極管導(dǎo) 通，輸出低電平。通過將輸出信號(hào)輸出單片機(jī)判斷高低電平即可實(shí)現(xiàn)判斷小車位置的功能， 再通過單片機(jī)控制電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路即可實(shí)現(xiàn)小車自動(dòng)循跡和避障的功能。 但由于光電傳感器受外界光照影響較大，容易產(chǎn)生“毛刺”，使單片機(jī)產(chǎn)生誤判，產(chǎn)生錯(cuò)誤的控制信號(hào)，因此 可放棄這種電路，采用下面這種更精確的檢測電路： 如上圖，一體化紅外發(fā)射接收 IRT中的發(fā)射二極管導(dǎo)通，發(fā)出紅外光線，經(jīng)反射物體反射到光敏接收管上，是光敏接收管的集電極與發(fā)射極間電阻變小，輸入端電平變低，輸出端為高電平，三 極管 9013 導(dǎo)通，集電極 C 為低電平，經(jīng)斯密特電路整形后變?yōu)楦唠娖?，輸入?AT89C51 單片機(jī)的 INT0端口。當(dāng)紅外線照射到黑市條紋時(shí)，反射到 IRT 中接收管上的光量 減少，接收管的集電極與發(fā)射極間電阻變大，三極管 9013 截止，集電極 C為高電平，再經(jīng)斯密特電路整形后輸入到單片機(jī)的信號(hào)為低電平。在三極管的基極 B 和發(fā)射極 E 接一個(gè)，減少電路中的“毛刺”，以增加電路的抗干擾能力，由于光電傳感器受外界光照影響較大，容易引起單片機(jī)的誤判，因此在電路中加入了一個(gè)電位器（阻值為 1KΩ ），通過調(diào)整電位器，改變光電傳 感器的輸入電流，從而改變其靈敏度。 小車共采用了 5 個(gè)傳感器，其中 4 個(gè)同一直線安裝在小車底盤下面的最前端，傳感器向 下放置，如圖所示： MIDDLE R 1 R 2 L1 L2 這樣安裝能使小車更穩(wěn)定的行使在規(guī)定的路線上，即中間的兩個(gè)傳感器是第一級(jí)保護(hù)， 當(dāng)小車偏離路線時(shí)快速的反應(yīng)使小車能糾正回到規(guī)定路線，外面左右的兩個(gè)是第二級(jí)保護(hù)， 即當(dāng)小車速度過快，第一級(jí)傳感器沒有得到反應(yīng)時(shí)用于對(duì)小車路線的糾正，這樣能使小車更 穩(wěn)定的運(yùn)行。 另外 1 個(gè)傳感器安裝在小車底盤的最前端，傳感器頭部向前。這樣安裝可以實(shí)現(xiàn)小車避 開前方障礙物向另一個(gè)方向前進(jìn)。 這個(gè)模塊的主要功能是實(shí)現(xiàn)智能小汽車按照給定的黑線軌道行駛，并且是沒有人為控制的條件下進(jìn)行智能循跡。安裝在小車前面的一組紅外光的傳感器可以檢測出小車縱向中心線與黑線的相對(duì)位置，并檢測到各個(gè)獨(dú)立傳感器檢測的信號(hào)，將這些模擬電信號(hào)傳遞給 MCU,再由MCU 對(duì)獲得的路面檢測信號(hào)進(jìn)行處理，計(jì)算，并在最短的時(shí)間內(nèi)發(fā)出控制信號(hào)到電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊，驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)按照能夠使小車回到黑線中心上的原則進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)。 ： （ a）工作原理 車速度控制系統(tǒng)中，通過安裝速度檢測模塊，將小車當(dāng)前的運(yùn)行速度采集，再通過相應(yīng)的 AD 轉(zhuǎn)換電路，轉(zhuǎn)換成 MCU 能夠識(shí)別數(shù)字信號(hào)， MCU 進(jìn)行處理和計(jì)算后，發(fā)出控制信號(hào)到 LCD 顯示模塊，就可以實(shí)現(xiàn)速度檢測 功能。 要實(shí)現(xiàn)次功能就必須選擇適當(dāng)?shù)乃俣葯z測器件，安裝在小車上，當(dāng)小車開始前行時(shí)，實(shí)時(shí)監(jiān)控小車的速度，并顯示出來，這樣我們通過 LCD 上面的讀數(shù)就可以知道小車當(dāng)前的速度。 關(guān)于傳感器的選擇，目前主要有以下兩種傳感器： （ 1） 軸編碼器：這是一種將傳感器和小車的車軸連在一起， 同步運(yùn)轉(zhuǎn)，傳感器 被帶動(dòng)選擇，產(chǎn)生正比于速度的 脈沖序列。 （ 2） 模擬轉(zhuǎn)速計(jì)：它被安裝在小車的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上面，小車運(yùn)行時(shí)，得到正比于小車轉(zhuǎn)速的電壓，經(jīng)過相應(yīng)的 A/D 轉(zhuǎn)換器后，得到數(shù)字信號(hào)，傳遞給 MCU， MCU 再做一定的處理和計(jì)算，控制 LCD 模塊顯示小車的轉(zhuǎn)速。 速度傳感器的選擇：實(shí)際檢測中， 采用軸編碼器，由于本設(shè)計(jì)中，小車的體積，重量的限制，軸編碼器不能太重，體積不能太大，為解決此問題可以自己制作一個(gè)質(zhì)量較
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