電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽控制組設(shè)計(jì)報(bào)告-智能小車-文庫(kù)吧資料
2025-01-24 22:54本頁(yè)面
【正文】 9。 2239。4539。39。 2339。7739。39。 表 三：第二輪超車運(yùn)行一周的時(shí)間 第一次 （百分秒） 第二次 （百分秒） 第三次 （百分秒） 第四次 （百分秒） 平均值 （百分秒） 甲 2239。1439。39。 2239。5339。39。 2339。3239。39。 2339。1539。39。 2339。2539。39。 表二：第一輪超車運(yùn)行一周的時(shí)間 第一次 （百分秒） 第二次 （百分秒） 第三次 百分秒） 第四次 （百分秒） 平均值 （百分秒） 甲 2239。9239。39。 1939。5339。39。 2039。3239。39。 1839。1539。39。 1939。2539。39。 4. 2測(cè)試表格 表一：甲乙兩車分別運(yùn)行一周的時(shí)間 第一次 （百分秒） 第二次 （百分秒） 第三次 （百分秒） 第四次 百分秒） 平均 值 （百分秒） 甲 1839。 圖 7 接收部分 圖 6 發(fā)射 和接收原理電路圖 3. 軟件設(shè)計(jì) 系統(tǒng)主要通過(guò)檢測(cè)起點(diǎn)標(biāo)志線的個(gè)數(shù)來(lái)計(jì)算 小車 跑的圈數(shù)，當(dāng)甲乙中任何一個(gè)先檢測(cè)到超車標(biāo)志就會(huì)通過(guò)無(wú) 線傳輸模塊向另一輛小車發(fā)出超車信號(hào)完成 替 超車 。 VCC+12VOUT1OUT2OUT3OUT4OUT1OUT2OUT3OUT4+12A+MOTOR1Motor Servo+12A+MOTOR2Motor Servo1234IN1MOTOR11MOTOR12104C4100uFC3+12VMOTOR21MOTOR22MOTOR12MOTOR11MOTOR21MOTOR22VCCEN A6EN B11IN15IN27IN310IN412OUT12OUT23OUT313OUT414ISEN A1ISEN B15VS4VSS9GND8U2L298N123456789P1Header 9VCCR1 R2R3 R4R5 R6R7 R8R1R2R3R4R5R6R7R8D1LED2D2LED2D3LED2D4LED212P2Header 212P3Header 2VCC123P4Header 3VCC+12VGNDGND104C2100uFC1GNDVCCD5Diode 1N4007D6Diode 1N4007A1K2D8Diode 1N4007D7Diode 1N4007D9Diode 1N4007D10Diode 1N4007D12Diode 1N4007D11Diode 1N40071122334455667788991010111112121313141415151616U1Component_1R1R2 圖 5 直流 電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路 6 發(fā)射部分，經(jīng)過(guò)調(diào)制管，便輸出 180khz 的頻率，經(jīng)過(guò)三極管 8050 放大之后驅(qū)動(dòng)發(fā)射管，使發(fā)射管以 180KHZ 的頻率， 20%30%的占空比發(fā)射出 650nm 的光線，經(jīng)過(guò)反射 后，接收管接收到反射回來(lái)的黑白信號(hào)，輸出高低電平，由單片機(jī)識(shí)別，從而達(dá)到識(shí)別路徑的功能。子系統(tǒng)框圖如圖 3 所示，電路具體原理圖 如圖 4 所示 。 ATmega16 最小系統(tǒng)電路圖如圖 2 所示： 圖 2 ATMEGA16 最小系統(tǒng) nRF24L01無(wú)線收發(fā)模塊 無(wú)線收發(fā)子系統(tǒng)以 nRF24l01 芯片為核心，輔助以穩(wěn)壓部分、晶振部分、無(wú)線部分電路。 為簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)和 實(shí)現(xiàn) 對(duì) 小車 的 精確控制，我們 決定 采用方案二。 激光發(fā)射接收裝置 由激光 發(fā)射 器、激光 接收 器組成。雖然具有 受可見(jiàn)光干擾小，使用方便 的優(yōu)點(diǎn)， 但是 檢測(cè)的精度比較低，需要傳感器的個(gè)數(shù)較多，且道路參數(shù)的檢測(cè)種類少，檢測(cè)的前瞻距離比較小， 不能滿足 精確控制的要求。 從電路工作的穩(wěn)定性 ，低功耗 及性價(jià)比的角度考慮，我們選擇方案 二 。 該芯片超低功耗（發(fā)送 5dBm；接收 18mA）， nRF2401A 支持多點(diǎn)間通信，最高傳輸速率超過(guò) 1Mbit/s, 它采用 Soc 方法設(shè)計(jì)，需要極少的外圍電路，且沒(méi)有復(fù)雜的通信協(xié)議，工作電壓范圍寬（ 到 ），基于 nRF2401A 的工作原理，自行設(shè)計(jì)了無(wú)線收發(fā)電路，完全 可以達(dá)到設(shè)計(jì)的要求。無(wú)法滿足系統(tǒng)的要求。 無(wú)線通訊模塊的選擇與論證 方案 一 ： 采用 紅外光方式。通過(guò) L298 控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn)，可以很好的控制小車的速度與轉(zhuǎn)向 ，而且成本低，使用 起來(lái) 簡(jiǎn)單 方便 。 電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路的選擇 與論證 方案一：采用 MOS 管構(gòu)成的 H 橋 通過(guò) H 橋搭建的 H 橋電路，可以提高效率， 降低 功耗，但 MOS 管構(gòu)成的 H 橋?qū)崿F(xiàn)起來(lái)比較復(fù)雜，同時(shí)管子的參數(shù)不同，很難避免 MOS 管發(fā)熱燒壞等問(wèn)題。 方案二： 使用直流電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)部分 其 優(yōu)點(diǎn)在于 調(diào)速精度比較高，調(diào)速性能優(yōu)良，調(diào)速方便、 調(diào)速方式多，力矩大，工作效率高、應(yīng)用范圍廣、體積比較小 且 關(guān)停時(shí)耗能也?。?控制的精確度雖然沒(méi)有步進(jìn)電機(jī)那樣高，但完全可以滿足 題目的要求 ， 在價(jià)格方面 相對(duì) 于 步進(jìn)電機(jī) 相對(duì)便宜。 電機(jī)的選擇與論證 方案一： 使用步進(jìn)電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)部分 步進(jìn)電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)在于轉(zhuǎn)速以及轉(zhuǎn)動(dòng)距離易于調(diào)節(jié) ，便于軟件控制。 方案 二 ：選擇 ATMEL 公司的 ATmega16 單片機(jī) AVR 單片機(jī) 具有體積小、集成度高、功耗低 （ 電壓） 、 可直接輸出兩路 PWM、中斷處理能力強(qiáng)等特點(diǎn)，內(nèi)嵌 16k FLASH，處理速度高， 自身帶有 PWM 功能和 AD 轉(zhuǎn)換功能，運(yùn)算速度快，驅(qū)動(dòng)能力 強(qiáng) ，性價(jià)比高， 符合低功耗標(biāo)準(zhǔn) 。 2 圖 1 系統(tǒng)框圖 的 選擇與論證 控制器的選擇與論證 方案 一 ：采用 ATMEL 公司的 AT89S52 單片機(jī) 52 單片機(jī)軟件編程靈活，自由度大，可用軟件編程實(shí)現(xiàn)各種算法和邏輯控制，成本低，被各個(gè)領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。 本系統(tǒng)使用兩片 ATmega16 單片機(jī)作 為核心 控制芯片 ， 采用 L298 芯片 驅(qū)動(dòng)直流減速電機(jī)，并使用 NRF2401 無(wú)線傳輸模塊 實(shí)現(xiàn)兩車即時(shí)通訊，控制兩車的速度完成超車，使用 12864 液晶顯示屏實(shí)時(shí)顯示，超車前后會(huì)發(fā)出語(yǔ)音提示人機(jī)界面人性化、直觀化。 系統(tǒng) 節(jié)能 減排 方面的優(yōu)化設(shè)計(jì) 為實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排、綠色環(huán)保的目的我們采用功耗比較小的直流減速電機(jī)和ATMEGA16 單片機(jī)，并且使用體積最小，功耗最低的 NRF2401 無(wú)線傳輸模塊。后面的小車檢查測(cè)到前面小車發(fā)出的信號(hào)后，加速行駛完成超車運(yùn)動(dòng)。 兩車之間的通信方法 系統(tǒng)采用 NRF2401 無(wú)線傳輸模塊用于兩車的通信。 1. 2理論分析與計(jì)算 信號(hào)檢測(cè)與控制 采用激光傳感器用于檢測(cè)路面標(biāo)志線，在車頭 的左中右三側(cè)分別裝上激光傳感器。 3． 甲、乙兩車?yán)^續(xù)行駛第三圈和第四圈，并交替領(lǐng)跑 。 2．將甲乙分別放置在規(guī)定位置并同時(shí)啟動(dòng)，乙車通過(guò)超車標(biāo)志線后在超車 區(qū)內(nèi)實(shí)現(xiàn)超車功能，并先于甲車到達(dá)終點(diǎn)標(biāo)志線，即第一圈實(shí)現(xiàn)乙車超過(guò)甲車。singlechip mic
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