【正文】 每個(gè)參數(shù)測量了兩次。因此測量分兩部分來測量。 2． 波形 21 v t v m i n R 2 = 27k v v m a x 圖 4. 1 單路未整形 光電對管 輸出 波形 v 通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，輸出波形 幅值較小，所以需要外接整形電路。 電源： WYJ301A/3A 型穩(wěn)壓電源 ， 干電池 。 測時(shí)間： DM1 型電子秒表 ， 用于測量有關(guān)時(shí)間。將該尋光雷達(dá)檢測得到的標(biāo)志光信息送單片機(jī)，一方面控制小車下步運(yùn)行姿態(tài)，另外也送出控制“雷達(dá)”跟蹤光源的電機(jī)運(yùn)行。先將所有低電平的時(shí)間計(jì)數(shù)下來，放入數(shù)據(jù)寄存器中。同時(shí)，該接口電路擴(kuò)展方便，能以較高的性價(jià)比實(shí)現(xiàn)漢字顯示、 LCD 驅(qū)動(dòng)等功能。 Vs 為電機(jī)驅(qū)動(dòng)電源。 在軟件的速度控制單元中我們用了簡單的閉環(huán)比例控制算法。這一震蕩的變化，即被開關(guān)的后置電路放大處理并轉(zhuǎn)換為一確定的輸出信號，觸發(fā)開關(guān)并驅(qū)動(dòng)控制器件，從而達(dá)到非接觸式目標(biāo)檢測之目的 。 電感式接近覺 傳感器的工作原理是外界的金屬性物體對傳感器的高頻 —振蕩器產(chǎn)生非接觸式感應(yīng)作用。 V1傳感器 V2傳感器 傳感器 參考點(diǎn) 0 1 V1 V2 1 0 0 1 1 0 0 1 1 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 V1 V2 向上計(jì)數(shù) 向下計(jì)數(shù) 圖 增量碼盤的相位輸出 17 測速傳感器完成了電機(jī)轉(zhuǎn)速向脈沖序列的轉(zhuǎn)換，把測速傳感器輸出的脈沖接到計(jì)數(shù)單元進(jìn)行計(jì)數(shù)，則將電機(jī)的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換成數(shù)字量。 為了判別方向，可以安裝兩對發(fā)光器和受光器。原理是在一圓盤上刻制節(jié)距和尺寸相等的透光小孔。編碼器又稱 “碼盤 ”，是直接把位移變換為代碼的數(shù)字式傳感器。 光 傳感器單元 用于尋光的光傳感器的光路示意圖如圖 所示。本系統(tǒng)的避障機(jī)理就是發(fā)出 10 組此信號（見圖 ），紅外一體接收頭再將解調(diào)后輸出的 10 組信號的低電平時(shí)間用單片機(jī)的定時(shí)計(jì)數(shù)器存儲下來，求得其平均值（也就是所謂的概率事件，當(dāng)然因?yàn)楦蓴_和各方面的原因，即使在同一位置，接收到的低電平的值也會不一樣，甚至因?yàn)橥饨绲膹?qiáng)烈紅外光，有可能收到的信號會多于所發(fā)出的，不過這個(gè)應(yīng)該算小概率事件，可以用軟件進(jìn)行排除、更正）后與事先給定的閥值進(jìn)行比較，小于此閥值認(rèn)為無障礙物；如果大于此閥值，就認(rèn)為有障礙物。 2．工作原理 此系統(tǒng)的工作原理電路圖如 所示 。它的輸出腳在沒接收到載波信號是輸出為高，當(dāng)一旦接收到與其中心頻率相符的信號時(shí) ，輸出就為低。 發(fā)射部分：由 Mega8 內(nèi)部計(jì)數(shù)器產(chǎn)生的 38KHZ 載波信號。在機(jī)器人尋線的實(shí)際過程中，將實(shí)時(shí)采集到的電平值經(jīng) A/D 轉(zhuǎn)換得到的數(shù)字量，與已經(jīng)存入在 SRAM 或 EEPROM 中的閥值進(jìn)行比較，按照比較結(jié)果進(jìn)行相應(yīng)的處理。首先，可以對 黑 色區(qū)域進(jìn)行采樣，然后采集白色區(qū)域的電平值。我們一排裝了 3 個(gè)光電管，上面是接收管下面是發(fā)射管，虛線表示 黑 線的兩邊沿，可見機(jī)器人正常行走時(shí)中間對管始終在白線上。 圖 人機(jī)接口電路圖 聲光報(bào)警單元 在小車行進(jìn)過程中，檢測到鐵片 后需要送出聲光信號。硬件電路框圖如圖 31 硬件電路圖如圖 。 驅(qū)動(dòng) 電機(jī) 的選用： 小車選用的 151 型微型直流電機(jī)（性能參數(shù)待定） 小車主控系統(tǒng)設(shè)計(jì) 小車控制系統(tǒng)的功能框圖如 圖 。著也就是說明小車具有良好的轉(zhuǎn)彎性能。 兩輪行走機(jī)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)分析 兩輪車在轉(zhuǎn)向時(shí)的運(yùn)動(dòng)如圖所示。 根據(jù)行駛路線以及場地的特點(diǎn)，兩輪小車必須要解決如下的幾個(gè)問題： 1． 啟動(dòng)、制動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)速度盡量快 。 前進(jìn)到 1D , 順時(shí)針轉(zhuǎn) ?110 ， 行 程 1CD = m 前進(jìn)到 1F , 順時(shí)針轉(zhuǎn) ?11 ，行程 11FD = m 前進(jìn)到 G, 停下，行程 GF1 = 策略比較：采用策略一時(shí)，通道寬，安全性好，因此在方案中采用。 前進(jìn)到 D, 順時(shí)針轉(zhuǎn) 90 度 行程 CD= 前進(jìn)到 E, 順時(shí)針轉(zhuǎn) 90 度 行程 DE= 前進(jìn)到 F, 逆時(shí)針轉(zhuǎn) 90 度 行程 EF= 前進(jìn)到 D, 順時(shí)針轉(zhuǎn) 90 度 行程 CD= 圖 策略一示意圖 圖 2 策略二示意圖 策略二： 如圖 ， 小車在直道區(qū)及 C 點(diǎn)狀況與策略一同。 策略一： 行程如圖 。 根據(jù)題目的示意圖及要求，我們可以將小車的運(yùn)動(dòng)分成 4 個(gè)階段，每個(gè)階段都可以 8 選定不同的策略。 由于要達(dá)到比較高的控制要求，我們采用 比例控制的 閉環(huán)反饋電機(jī)調(diào)速。 調(diào)速及正反 轉(zhuǎn)控制方案 直流調(diào)速可以選用電 壓 調(diào)速 ， 脈頻調(diào)速 (PFM)， 脈寬調(diào)速 (PWM). 電 壓 調(diào)速一般調(diào)試比較復(fù)雜， 功 率 損失大， 故不用此方案。 電機(jī) 型 選擇時(shí) 在體積，功率和轉(zhuǎn)速基本條件滿足的前提下 主要 還 考慮 伺服性能； 綜上幾點(diǎn)要求我們選用了 151 型微型直流電機(jī)。 方案二：用增量式光電編碼盤檢測 電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng) 角度 ，利用安裝位置與輸出信號之間的對應(yīng)關(guān)系檢測電機(jī)的正反轉(zhuǎn) 。由于采 7 用調(diào)制光技術(shù) 及機(jī)遇統(tǒng)計(jì)分析的處理方式， 所以在抗干擾性和穩(wěn) 定性方面有較高的技術(shù)指標(biāo)。被動(dòng)式檢測直接分析接受到的外部環(huán)境信號，要求系統(tǒng)自身信號處理能力較高。 光強(qiáng)檢測 光強(qiáng)檢測 為 了使小車可靠停于車庫，設(shè)計(jì)中增設(shè)了 用 A/D 轉(zhuǎn)換檢測 光敏電阻 輸出信號的光強(qiáng)檢測單元 。 根據(jù)需要， 同時(shí)考慮題目的設(shè)計(jì)時(shí)間與開發(fā)工作量， 我們采用成品的電感式金屬接近傳感器。 鐵片檢測單元 方案 一 ： 利用鐵片的 導(dǎo) 磁 作用即可檢測位于 磁 塊與 霍爾式傳感器 之間的鐵片。 AVR 的 RISC 結(jié)構(gòu)與 ICC AVR 開發(fā)平臺保證了較高的編譯 效率， 且有 易 于 上手的 特 點(diǎn)，使我們能順利的用 C 語言開發(fā) AVR 系統(tǒng) 。 在 AVR 家族中， ATmega16 芯片內(nèi)部集成了較大容量的存儲器和豐富強(qiáng)大的硬件接口電路，具備 AVR 高檔單片機(jī) Mega 系列的全部優(yōu)點(diǎn)， 其價(jià)格 于低檔單片機(jī)相當(dāng)，具有很高的性價(jià)比，較 AVR 的 AT90 系列相比，其 6 通道的 A/D 轉(zhuǎn)換是 AT90 系列所不具備的 。 主控 單元 硬件 方案 近年來， 單片機(jī) 應(yīng)用技術(shù)發(fā)展迅速，為智能裝置的開發(fā)設(shè)計(jì)帶 來了很大的便利。 方案三 兩輪式行走機(jī)構(gòu)：結(jié)構(gòu)簡單、運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)、移動(dòng)速度快、轉(zhuǎn)彎性能好，且易于控制 ，適用于小功率的行走驅(qū)動(dòng) 。 我們把設(shè)計(jì)分為五個(gè)相對獨(dú)立的部分，這樣降低了設(shè)計(jì)的復(fù)雜度，使得 整體 條理更為清晰。論文分析了小車本體、主控系統(tǒng)、信息感知單元、驅(qū)動(dòng) 單元等模塊的理論論證、設(shè)計(jì)與調(diào)試過程，并結(jié)合實(shí)際調(diào)試過程的分析，詳細(xì)闡述了小車整個(gè)行駛過程中的運(yùn)動(dòng)參數(shù)的規(guī)劃與實(shí)現(xiàn)。 電動(dòng)車允許用玩具車改裝，但不能 由 人工遙控，其外圍尺寸（含車體上附加裝置）的限制為：長度 ≤ 35cm，寬度 ≤ 15cm。 三、評分標(biāo)準(zhǔn) 項(xiàng) 目 滿 分 基本要求 設(shè)計(jì)與總結(jié)報(bào)告：方案比較、設(shè)計(jì)與論證，理論分析與計(jì)算，電路圖及有關(guān)設(shè)計(jì)文件，測試方法與儀器，測試數(shù)據(jù)及測試結(jié)果分析 50 實(shí)際完成情況 50 發(fā)揮部分 完成第（ 1）項(xiàng) 15 完成第（ 2）項(xiàng) 17 完成第（ 3）項(xiàng) 8 其它 10 四、說明 跑道上面鋪設(shè)白紙，薄鐵片 置于 紙下，鐵片厚度為 ～ 。 發(fā)揮部分 （ 1） 電動(dòng)車 在 “直道區(qū) ”行駛過程中 ， 存儲并顯示每個(gè)薄鐵片（中心線） 至 起跑線間的距離。 C 點(diǎn)下埋有邊長為 15cm 的正方形薄鐵片 ， 要求電動(dòng)車到達(dá) C點(diǎn)檢測到 薄鐵 片后 在 C 點(diǎn) 處 停車 5 秒， 停車期間 發(fā)出斷續(xù)的聲光信息。 2 簡易智能電動(dòng)車設(shè)計(jì)要求 一 、任務(wù) 設(shè)計(jì)并制作一個(gè)簡易智能電動(dòng)車，其行駛路線示意圖如下： 二、要求 基本要求 （ 1）電動(dòng)車從起跑線出發(fā)（車體不得超過起跑線），沿引導(dǎo)線到達(dá) B 點(diǎn)。在 “直 道區(qū) ”鋪設(shè)的白紙下 沿引導(dǎo)線 埋有 1~3 塊寬度為 15cm、長度不等的薄鐵片。 （ 3）電動(dòng)車在光源的引導(dǎo)下， 通過 障礙 區(qū)進(jìn)入停車區(qū)并到達(dá)車庫 。 （ 2）電動(dòng)車進(jìn)入停車區(qū)域后，能進(jìn)一步準(zhǔn)確 駛?cè)胲噹熘校?要求電動(dòng)車 的車身完全進(jìn)入車庫。 跑道邊線寬度 5cm，引導(dǎo)線寬度 2cm，可以涂墨或粘黑色膠帶。 光源采用 200W 白熾燈，白熾燈泡底部距地面 20cm，其位置如圖所示。本設(shè)計(jì)在特色部分論文分析了以 Mega8 芯片為主基于概率分析的避障單元的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，串行掃描方式實(shí)現(xiàn)的人機(jī)接口，尋光雷達(dá)，小車位姿控制等內(nèi)容。這五個(gè)部分是：小車本體、主控 單元 、信息感知單元、驅(qū)動(dòng)單元。 方案四 四輪式行走機(jī)構(gòu)：結(jié)構(gòu)簡單、運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)、移動(dòng)速度快、易于控制，但原地轉(zhuǎn)彎性能不 夠 好。但68HC 與 51 系列等 傳統(tǒng)的基于累加器結(jié)構(gòu)的單片機(jī)，需要大量