自動(dòng)尋跡、避障智能小車畢業(yè)設(shè)計(jì)-文庫(kù)吧資料
2025-07-05 05:28本頁(yè)面
【正文】 原理已經(jīng)標(biāo)在圖上了。這是一種集發(fā)射與接收于一體的光電式傳感器，其檢測(cè)距離可以根據(jù)我們的需要進(jìn)行調(diào)節(jié)。本次設(shè)計(jì)，紅外光電傳感器我們采用是的ST188，其是由發(fā)射功率紅外光電二極管和高靈敏度光電晶體管構(gòu)成，它使用的非接觸式檢測(cè)方式，且檢測(cè)距離范圍較大，一般為4~13mm。但需要主要的是，紅外傳感器的檢測(cè)距離有限，一般在3cm之內(nèi)。 尋跡模塊小車循跡，我們通常采用紅外檢測(cè)的方法，紅外檢測(cè)法是通過(guò)黑線和白色對(duì)紅外線的吸收效果不同，當(dāng)紅外光線射到白色底板時(shí)，會(huì)發(fā)生漫反射反射到智能車的接受管上，而射到黑線則會(huì)被吸收不會(huì)產(chǎn)生發(fā)射，智能車紅外接收管就接收不到。~12MHZ之間，頻率越高單片機(jī)的速度就越快，但對(duì)存儲(chǔ)器速度要求就高。AT89C51內(nèi)部有一個(gè)用于構(gòu)成振蕩器的高增益反向放大器，該放大器的輸入輸出引腳為XTAL1和XTAL2它們跨接在晶體振蕩器和用于微調(diào)的電容，便構(gòu)成了一個(gè)自激勵(lì)振蕩器。通常時(shí)鐘由于兩種形式：內(nèi)部時(shí)鐘和外部時(shí)鐘[10]。圖中所示的復(fù)位電阻和電容只是常用值，實(shí)際可以根據(jù)需要采用同一數(shù)量級(jí)的電阻和電容代替。復(fù)位按鈕并聯(lián)在電容的兩端，當(dāng)復(fù)位按鈕未被按下的時(shí)候電路實(shí)現(xiàn)上電復(fù)位，在單片機(jī)正常工作后，通過(guò)復(fù)位按鈕使RST引腳出現(xiàn)高電平，達(dá)到復(fù)位的效果。隨后，5V電源開(kāi)始給電容充電，電阻上的電壓逐漸降低至接近0V，芯片正常工作。復(fù)位模式基本包括上電自動(dòng)復(fù)位和開(kāi)關(guān)復(fù)位。MCS5l 系列單片機(jī)的復(fù)位引腳RST（ 第9 管腳） 出現(xiàn)2個(gè)機(jī)器周期以上的高電平時(shí)，單片機(jī)就執(zhí)行復(fù)位操作。89C單片機(jī)制造成本低，且靈活度高，故被廣泛應(yīng)用于嵌入式控制系統(tǒng)中。TMEL公司的89C51是一種高效的微控制器，因其將8位CPU和FLASH存儲(chǔ)器組合在一個(gè)芯片中，故其簡(jiǎn)單、方便、易使用。單片機(jī)中的EEPROM存儲(chǔ)器可以循環(huán)擦寫(xiě)100次。避障采用集成模塊E18D50NK，聲音傳感器則采用由電壓比較器LM393及駐極體話筒構(gòu)成的聲音傳感器模塊。 傳感器本設(shè)計(jì)外圍傳感部分采集包括三大部分：尋跡部分，聲音部分，避障部分。 H型橋式電路H橋電路的調(diào)速特性好，且調(diào)速范圍寬，過(guò)載能力強(qiáng)，且能承受頻繁的負(fù)載沖擊，還可以實(shí)現(xiàn)頻繁的無(wú)級(jí)快速啟動(dòng)、制動(dòng)和反轉(zhuǎn)。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(kāi)關(guān)狀態(tài)下，精確調(diào)整電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，這是一種普遍使用的PWM技術(shù)。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)。但數(shù)字電阻元件比較昂貴，且電阻網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)的調(diào)速很有限。 電機(jī)驅(qū)動(dòng)器方案一：如果電機(jī)的開(kāi)啟和關(guān)閉控制通過(guò)繼電器的來(lái)控制的話，該方案的優(yōu)點(diǎn)是電路較簡(jiǎn)單的[6]，但響應(yīng)速度很慢，且易損壞，使用壽命短，可靠性不是很高。方案二：采用步進(jìn)電機(jī)，步進(jìn)電機(jī)可以實(shí)現(xiàn)精確的轉(zhuǎn)角輸出，只要施加合適的脈沖序列，電機(jī)可以按照人們的預(yù)定的速度或方向進(jìn)行連續(xù)的轉(zhuǎn)動(dòng)，便于控速，但是軟件程序的編寫(xiě)較直流電機(jī)稍顯復(fù)雜。當(dāng)外加額定直流電壓時(shí)，轉(zhuǎn)速幾乎相等，調(diào)速性能較好，且性價(jià)比高。方案二：采用雙電源供電，通過(guò)兩個(gè)獨(dú)立的電源分別對(duì)單片機(jī)和直流電機(jī)進(jìn)行供電，此方案的優(yōu)點(diǎn)是，減少波動(dòng)，穩(wěn)定性比較好，可以讓小車更好的運(yùn)作起。綜合考慮，本設(shè)計(jì)選擇選用AT89C51單片機(jī)做控制器。對(duì)于我們的控制系統(tǒng)，核心主要在于如何實(shí)現(xiàn)小車的自動(dòng)控制，對(duì)于這點(diǎn)，單片機(jī)就擁有很強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)——控制簡(jiǎn)單、方便、快捷，單片機(jī)足以應(yīng)對(duì)我們?cè)O(shè)計(jì)需求[5]。方案二：使用51單片機(jī)作為整個(gè)智能車系統(tǒng)的核心。而小車的行進(jìn)速度不可能太高，那么對(duì)系統(tǒng)處理信息的要求也就不會(huì)太高。AT89C51單片機(jī)主控芯片聲控模塊機(jī)械設(shè)施傳感器采集電源模塊 系統(tǒng)總體框 主要元件的選擇 主控器按照題目要求，控制器主要用于控制電機(jī)，通過(guò)相關(guān)傳感器對(duì)路面的軌跡信息進(jìn)行處理，并將處理信號(hào)傳輸給控制器，然后控制器做出相應(yīng)的處理，實(shí)現(xiàn)電機(jī)的前進(jìn)和后退，保證在允許范圍內(nèi)實(shí)線尋跡避障。且本設(shè)計(jì)添加了聲控效果，通過(guò)聲音傳感器來(lái)對(duì)小車發(fā)出指令，讓其行駛與停止。2 系統(tǒng)方案確定及主要元件的選擇 系統(tǒng)方案確定本次設(shè)計(jì)的智能小車實(shí)現(xiàn)的基本功能如下：v 實(shí)時(shí)檢測(cè)路徑，并按照指定路線行駛；v 實(shí)時(shí)檢測(cè)障礙物，并躲過(guò)繼續(xù)行駛；v 通過(guò)聲音傳感器，來(lái)對(duì)小車實(shí)現(xiàn)聲控；為此以AT89C51為主控芯片，主要包括避障模塊、電源模塊、聲控模塊、電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊等。而智能小車的機(jī)械部分，可以采用四輪車（帶有舵機(jī)）、或者三輪車（前輪為萬(wàn)向輪），電機(jī)則只需使用直流電機(jī)即可。智能車通過(guò)感知導(dǎo)引線和障礙物，可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)循跡、避障等功能，且可以通過(guò)一套完整的控制策略，改善小車的行駛狀況，達(dá)到更加穩(wěn)定的狀態(tài)。所以本設(shè)計(jì)與實(shí)際相結(jié)合，現(xiàn)實(shí)意義很強(qiáng)境感知、規(guī)劃決策、自動(dòng)行駛等功能于一體的綜合系統(tǒng)——它集中地運(yùn)用了計(jì)算機(jī)、傳感、信息、通訊、導(dǎo)航、人工智能及自動(dòng)控制等技術(shù)，是典型的高新技術(shù)綜合體。且該設(shè)計(jì)具有實(shí)際意義，可以應(yīng)用于考古、機(jī)器人、娛樂(lè)等許多方面。靈活的運(yùn)用所學(xué)的相關(guān)學(xué)科的理論知識(shí)，結(jié)合實(shí)際電路設(shè)計(jì)的具體實(shí)現(xiàn)方法，達(dá)到理論和實(shí)際的統(tǒng)一。通過(guò)構(gòu)建智能小車系統(tǒng)，培養(yǎng)設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制系統(tǒng)的能力。隨著微電子技術(shù)的不斷發(fā)展，單片機(jī)不但集成程度越來(lái)越高，已可以在一塊芯片上同時(shí)集成CPU、存儲(chǔ)器、定時(shí)器／計(jì)數(shù)器、并行和串行接口、A／D 轉(zhuǎn)換器、D／A 轉(zhuǎn)換器等多種電路，而且體積越來(lái)越小，功耗越來(lái)越低，這就很容易將計(jì)算機(jī)技術(shù)與測(cè)量控制技術(shù)結(jié)合，組成智能化測(cè)量控制系統(tǒng)[3]。在原有車輛系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，智能車添加了一些高新智能技術(shù)設(shè)備，如1）
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