【正文】 其功 能進(jìn)行測(cè)試，利用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)小車的啟停和轉(zhuǎn)彎；利用超聲波傳感器檢測(cè)道路上的障礙，實(shí)現(xiàn)了小車的避障功能、避免撞到障礙物、行車時(shí)間和壁障距離的數(shù)碼顯示三大功能。 全國(guó)大學(xué)生電子設(shè) 計(jì)大賽報(bào)告 智 能 小 車 設(shè) 計(jì) 摘要： 智能小車的研究、開(kāi)發(fā)和應(yīng)用涉及傳感技術(shù)、電氣技術(shù)、電氣控制技術(shù)、智能控制等學(xué)科，智能控制技術(shù)是一門跨科學(xué)的綜合性技術(shù)，當(dāng)代研究十分活躍，應(yīng)用日益廣泛的領(lǐng)域。 智能作為現(xiàn)代社會(huì)的新產(chǎn)物，是以后的發(fā)展方向，它可以按照預(yù)先設(shè)定的模塊在一個(gè)特定的環(huán)境里自動(dòng)的運(yùn)行，可運(yùn)用于科學(xué)勘探等用途，無(wú)需人為的管理，便可以完成預(yù)期所要達(dá)到的或更高的目標(biāo)。整個(gè)系統(tǒng)的電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可靠性能高，測(cè)試結(jié)果均能滿足個(gè)環(huán)境要求。 Using ultrasonic sensors to detect road obstacles, the car of the ul trasonic control, to avoid hitting obstacles, driving time and mileage of the digital display the three functions. The circuit of the whole system has simple structure, reliable performance is high, the test results Keywords:L298 tracking obstacle avoidance velocity measurement 目 錄 1 引言 ………………………………………………………………………………………… 1 2 方案論證與分析…………………………………………………………………………… 1 車體方案論證與分析………………………………………………………………… 1 微控制器的論證與分析……………………………………………………………… 1 電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊論證與分析……………………………………………… …………… 1 循跡模塊論證與分析………………………………………………………………… 2 避障測(cè)距模塊論證與分析…………………………………………………………… 2 測(cè)速模塊論證與分析 ………………………………………………………………… 3 顯示模塊論證與分析………………………………………………………………… 3 3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)…………………………………………………………………………………… 3 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)………………………………………………………………………… 3 車體部分設(shè)計(jì)………………………………………………………………………… 4 微控制器模塊設(shè)計(jì)…………………………………………………………………… 4 電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊設(shè)計(jì)…………………………………………………………………… 5 L298N 介紹 …………………………………………………………………… 5 電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路 ………………………………………………………………… 6 L298N 電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片引腳說(shuō)明 ………………………… …………………… 6 循跡模塊模塊設(shè)計(jì)……………………………………………………………………… 7 避障測(cè)距模塊設(shè)計(jì)…………………………………………………………………… 7 測(cè)速 模塊設(shè)計(jì)………………………………………………………………………… 8 LCD 顯示模塊設(shè)計(jì) …………………………………………………………………… 9 4 軟件設(shè)計(jì)…………………………………………………………………………………… 9 軟 件調(diào)試平臺(tái) ………………………………………………………………………… 9 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) ……………………………………………………………………… 11 循跡程序流程圖 …………………………………………………………… 11 避障程序流程圖 …………………………………………………………… 12 5 系統(tǒng)調(diào)試………………………………………………………………………………… 12 系統(tǒng)的性能指標(biāo) ………………………………………………… …………………… 12 電機(jī)驅(qū)動(dòng)參數(shù) ………………………………………………………………… 12 超聲波測(cè)距模塊 ……………………………………………………………… 13 測(cè)試工具 ………………………………………………………………………… 14 測(cè)試過(guò)程 …………………………………………………………………………… 14 6 設(shè)計(jì)總結(jié) ………………………………………………………………………………… 15 7 參考文獻(xiàn) ……………………………………………………………… ………………… 15 8 附錄……………………………………………………………………………………… 15 控制及顯示原理圖 ………………………………………………………………… 15 控制部分 PCB 圖 ………………………………………………………………… 16 總程序 ………………………………………………………………………………… 17 1 1 引言 近年代，隨著電子科技的迅猛發(fā)展， 人們對(duì)技術(shù)也提出了更高的要求。 智能小車是一個(gè)集環(huán)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、通信、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。 2 方案論證與分析 車體方案論證與分析 方案一：自己到電子市場(chǎng)買到所需小車組件，進(jìn)行組裝，價(jià)格比較便宜但實(shí)用性較差，可能不能滿足制作小車的需要。 方案二：網(wǎng)購(gòu)小車車體，易于電路的安裝和調(diào)試，外形美觀，價(jià)格一般，也方便后邊整改電路，能滿足此次設(shè)計(jì)要求。 比較三種方案，考慮到時(shí)間、精力，價(jià)格方面，方案二能滿足此次制作要求?？刂破鞯暮脡闹苯佑绊懙杰囎拥恼w性能，控制器的類型很多，主要有： 方案一：采用可編程邏輯 器件 CPLD。其采用并行的輸入輸出方式，提高了系統(tǒng)的處理速度，適合作為大規(guī)?？刂葡到y(tǒng)的控制核心。 方案二：采用 MCS51系列單片機(jī)。 方案三：采用單片機(jī) C8051F410?？紤]到此次設(shè)計(jì)的難易程度、價(jià)格因素等單片機(jī)的要求就選擇c8051f410 這種單片機(jī)作為小車的控制核心。 電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊論證與分析 方案一：采用傳統(tǒng)的功率三 極管搭建驅(qū)動(dòng)橋作為功率放大器的輸出控制直流電機(jī)。 方案二：采用繼電器對(duì)電動(dòng)機(jī)的開(kāi)或關(guān)進(jìn)行控制 ,通過(guò)開(kāi)關(guān)的切換對(duì)小車的速度進(jìn)行調(diào)整 .此方案的優(yōu)點(diǎn)是電路較為簡(jiǎn)單 ,缺點(diǎn)是繼電器的響應(yīng)時(shí)間慢 ,易損壞 ,壽命較短 ,價(jià)格貴，笨拙可靠性不高。 L298N 是一個(gè)具有高電壓大電流的全橋驅(qū)動(dòng)芯片，它相應(yīng)頻率高， 一片 L298N 可以分別控制兩個(gè)直流電機(jī)，而且還帶有控制使能端。且由L298N 結(jié)合單片機(jī)可實(shí)現(xiàn)對(duì)小車速度的精確控制。 綜合考慮，我們選用方案三作為此次設(shè)計(jì)的驅(qū)動(dòng)部件。 光敏 電阻的阻值可以跟隨周圍環(huán)境光線的變化而變化。因此光敏電阻在白線和黑線上方時(shí)，阻值會(huì)發(fā)生明顯的變化。但是這種方案受光照影響很大，不能夠穩(wěn)定的工作。顏色傳感器對(duì)顏色具有較高分辨率，能較準(zhǔn)確區(qū)分各種顏色，但它易受外界光的干擾并且價(jià)格昂貴，在此處只為區(qū)分黑白色，沒(méi)有必要使用。紅外探測(cè)法，即利用紅外線在不同顏色的物體表面具有不同的反射 性質(zhì)的特點(diǎn)。單片機(jī)根據(jù)是否收到反射回來(lái)的紅外光來(lái)確定黑線的位置，從而控制小車的行走路線。紅外探測(cè)法常采用的元件是反射式紅外線光電傳感器。它的外圍電路簡(jiǎn)單且工作可靠。 避障測(cè)距模塊論證與分析 方案一：采用激光傳感器測(cè)距。 方案一：紅外反射式傳感器優(yōu)點(diǎn)是檢測(cè)周期短，能夠較實(shí)時(shí)的對(duì)小車進(jìn)行控制；缺點(diǎn)是前瞻距離小，處理電路復(fù)雜，檢測(cè)精度低，功耗大。超聲波是一種振動(dòng)頻率高于聲波的機(jī)械波，由換能晶片在電壓的激勵(lì)下發(fā)生振動(dòng)產(chǎn)生的，它具有頻率高、波長(zhǎng)短、繞射現(xiàn)象小，特 別是方向性好、能夠成為射線而定向傳播，而且抗干擾能力強(qiáng)，不受物體表面顏色的影響等特點(diǎn)。發(fā)射與接受往往使用同一個(gè)探頭。 R=V T/2 簡(jiǎn)易機(jī)器人往往應(yīng)用超聲波探測(cè)前方障礙物的距離，從而實(shí)現(xiàn)避障功能。而且它不僅可用于測(cè)距，還可用于避障。 測(cè)速模塊論證與分析 方案一： 采用紅外傳感器進(jìn)行測(cè)速。 方案二：采用霍爾開(kāi)關(guān)元器件 A44E 檢測(cè)輪子上的小磁鐵從而給單片機(jī)中斷脈沖，達(dá)到測(cè)量速度的作用。但是它的轉(zhuǎn)換率較低，溫度影響大，要求轉(zhuǎn)換精度高時(shí)，必須進(jìn)行溫度補(bǔ)償。光電檢測(cè)方法具有精度高、反應(yīng)快、非接觸等優(yōu)點(diǎn)，而且可測(cè)參數(shù)多， 傳感器 的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，抗干擾性較強(qiáng)，形式靈活多樣，因此 ,光電式傳感器在檢測(cè)和控制中應(yīng)用非常廣泛。它的優(yōu)點(diǎn)為：檢測(cè)距離長(zhǎng)、對(duì)檢測(cè)物體的限制少、響應(yīng)時(shí)間短、分辨率高、可實(shí)現(xiàn)非接觸的檢測(cè)、可實(shí)現(xiàn)顏色判別、便于調(diào)整。 顯示電路論證與分析 方案一： LED數(shù)碼管顯示。缺點(diǎn)：數(shù)碼管的只 能顯示簡(jiǎn)單的數(shù)字，功耗大，其電路復(fù)雜，占用資源較多 ,顯示信息少，不宜顯示信息量大的特點(diǎn)?？梢燥@示各種英文及數(shù)字，微功耗，尺寸小，超薄輕巧，顯示信息量大，字跡美觀，視覺(jué)舒適，而且容易用單片機(jī)進(jìn)行控制。 3 系統(tǒng)設(shè)計(jì) 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 本組智能小車的硬件主要有以 C8051F410 作為核心的主控器部分、自動(dòng)循跡部分、顯示部分、路程檢測(cè)部分、障礙物檢測(cè)部分、測(cè)速部分、電機(jī)驅(qū)動(dòng)部分。 微控制器設(shè)計(jì) 經(jīng)上述論證，我們采用 C8051F410 芯片 作為主控芯片，其主要完成以下任務(wù)：電機(jī)的轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)向控制、數(shù)碼管顯示控制等。 C8051f410 單片機(jī)主要有以下特征： ① 模擬外設(shè)： 12 位 ADC；兩個(gè) 12位電流輸出 DAC；兩個(gè)比較器（可編程