基于單片機的智能循跡避障小車設(shè)計與實現(xiàn)-大學(xué)本科設(shè)計范文模板參考資料(編輯修改稿)
2025-01-12 09:24 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 位器調(diào)節(jié)電動機的分壓，從而達到分壓的目的。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。線性型驅(qū)動的電路結(jié)構(gòu)和原理簡單， 加速能力強 ，采用由達林頓管組成的 H 型 橋式 電路 (如圖 )。用單片機控制達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)。 現(xiàn)市面上有 很多 此種芯片 ，我選用了 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。 圖 H 橋式電路 6 本科生畢業(yè)論文 (設(shè)計 )打印專用紙 圖 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，而且容易因為 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 (如圖 )， 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現(xiàn)循跡的功能。 (參考文獻 [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，即當(dāng)置于中間的一只光電開關(guān)脫離軌道時，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。現(xiàn)場實測表明，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現(xiàn)循跡。 7 本科生畢業(yè)論文 (設(shè)計 )打印專用紙 圖 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現(xiàn)小車避開障礙物，且充分的利用資源而不浪費。 (參考文獻 [3]) 通過比較我 采用方案三。 機械系統(tǒng) 本題目要求小車的機械系統(tǒng)穩(wěn)定 、 靈活 、簡單，而 三 輪運動系統(tǒng)具備以上特點。 驅(qū)動部分：由于玩具汽車的直流電機功率較小，而小車上裝有 電池、電機、電子器件等，使得電機負擔(dān)較重。為使小車能夠順利啟動，且運動平穩(wěn)，在直流電機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前后位置，降低車體重心，提高穩(wěn)定性，同時可增加驅(qū)動輪的抓地力，減小輪子空轉(zhuǎn)所引起的誤差。簡單，而三輪運動系統(tǒng)具備以上特點。 電源模塊 8 本科生畢業(yè)論文 (設(shè)計 )打印專用紙 方案一： 采用實驗室有線電源通過穩(wěn)壓芯片供電，其優(yōu)點是可穩(wěn)定的提供 5V 電壓，但占用資源過大。 方案二 ： 采用 4 支 單電源 供電，但 6V的電壓太小不能同時給單片機與與電機供電。 方案三：采用 8 支 電池 雙電源 分別 給單片機與電機供電可 解決方案二的問題且能讓小車完成其功能。 所以，我選擇了方案三來實現(xiàn)供電。 第三章 硬件設(shè)計 總體設(shè)計 智能小車采用 前 輪驅(qū)動， 前 輪左右兩邊各用一個電機驅(qū)動，調(diào)制 前 面兩個輪子的轉(zhuǎn)速 起停 從而達到控制轉(zhuǎn)向的目的， 后 輪是萬象輪，起支撐的作用。將 循跡 光電 對管 分別裝在車體 下 的左右 。 當(dāng)車 身下 左邊的傳感器檢測到黑線時，主控芯片控制左輪電機 停止 ，車向 左 修正，當(dāng)車 身下 右邊傳感器檢測到黑線時，主控芯片控制右輪電機 停止 ，車向 右修正。 避障的原理和循線一樣，在車 身右邊 裝一個 光電對管 ，當(dāng) 其檢測到障礙物時 ，主控芯片給出信號報警并控制車子倒退 ,轉(zhuǎn)向 ，從而避開障礙物。 主板設(shè)計框圖 如圖 ，所需原件清單如表 。 圖 主板 設(shè)計 框圖 表 元件清單 Stc89c52 循跡紅外對管
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