【正文】 .................................. 41 1 1 緒 論 智能小車，是一個集環(huán)境感知、規(guī)劃決策，自動行駛等功能于一體的綜合系統(tǒng)，它集中地運用了計算機、傳感、信息、通信、導(dǎo)航及白動控制等技術(shù)，是典型的高新技術(shù)綜合體 。 更重要的是 隨著汽車工業(yè)的迅速發(fā)展 ， 與 其 電子信息產(chǎn)業(yè)的融合速度顯著提高，汽車開始向電子化、多媒體化和智能化方向發(fā)展，使其不僅作為一種代步工具、同時能具有交通、娛樂、辦公和通訊等多種功能。 1． 1 問題的提出及研究意義 于湖南三一工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院就讀大二期間 ， 很榮幸被歐陽再東老師欽點參加本校的電子技能大賽。 在其中我身感受到電子信息技術(shù)的博大精深。智能車輛作為現(xiàn)代工業(yè)研究最小單元， 是現(xiàn)代工業(yè) 發(fā)展必不能少的一環(huán)。 它對于發(fā)展國民經(jīng)濟，改善人們的物質(zhì)，文化生活的需要都起著重要作用。 隨著電子技術(shù)、計算機技術(shù)和制造技術(shù)的飛速發(fā)展，數(shù)碼相機、汽車等消費類產(chǎn)品越來 越呈現(xiàn)光機電一體化、智能化、小型化等趨勢。同時它又作為現(xiàn)代工業(yè)研究的最小載體，融合了機械、電子、傳感器、計算機硬件、軟件、人工智能等許多學(xué)科的知識，涉及到當(dāng)今許多 前沿 領(lǐng)域的技術(shù)。 隨之 必將迎來它的發(fā)展新時代 。因此，遙控加智能的技術(shù)研究、應(yīng)用都是非常有意義而且有很高市場價值 。國家科技攻關(guān)專題“智能公路技術(shù)跟蹤”，國家 863 課題“智能道路系統(tǒng)信息結(jié)構(gòu)及環(huán)境感知與重構(gòu)技術(shù)研究”、“基于車路協(xié)調(diào)的道路智能標(biāo)識與感知技術(shù)研究”、“基于泛在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的道路設(shè)施及災(zāi)害信息采集和融合”，交通部西部科技項目“新型公路磁引導(dǎo)安全輔助系統(tǒng)開發(fā)及示范應(yīng)用”。 目前我國智能車系統(tǒng)（ Intelligent Highway System）的應(yīng)用研究還處于起步階段，智能車系統(tǒng)的全面實施還有很長的路要走。同時，在科研和具體應(yīng)用中，綜合應(yīng)用上述幾種技術(shù)，最終將摸索出一條適合中國國情的智能車發(fā)展方向。在導(dǎo)航影音時代之后，續(xù)寫出一個“智能時代”。同時 , 歐洲的一些國家正試驗將智能速度適應(yīng)作為提高車輛安全性的手段 , 其構(gòu)想是通過路邊標(biāo)志信息或衛(wèi)星定位信息以及車載數(shù)字地圖進(jìn)行車輛導(dǎo)航 , 并自動控制車輛的速度。 目前在日本 , 夜視和后視報警系統(tǒng)已應(yīng)用在某些汽車上 ,三菱公司和尼桑公司已發(fā)布其近期可使用的防撞設(shè)備 , 前方防撞和車道偏離有望在 1 ～ 2 年內(nèi)實現(xiàn)。日本智能公路計劃中 , 提出車輛上采用諸如 : 車道保持、十字路口防撞、行人避讓和車距保持等技術(shù)。 3 本文研究的目的 其主要目的是隨著人類文明的不斷發(fā)展，汽車在人們的日常生活中越來越不可或缺，而隨著人類的需求和石油危機的到來 ，使其 電動車的開發(fā)與設(shè)計逐漸走向高峰， 發(fā)展的同時與其 電子信息產(chǎn)業(yè)的融 合也顯的尤為重要 ，汽車開始 不斷 電子化、多媒體化和智能化方向發(fā)展，使其不僅作為一種代步工具、同時能具有交通 、娛樂、辦公和通訊等多種功能。 更重要的是能為 自動化物流運輸、柔性生產(chǎn)組織等系統(tǒng) 新產(chǎn)品研發(fā)的奠定堅實的基礎(chǔ)。以便 將 我們 所學(xué)的理論知識 完美 應(yīng)用到實際工作生產(chǎn)中，培養(yǎng)實際動手能力，提高 我們 的綜合能力 。 4 2 智能攪拌車整體方案設(shè)計 整體方案設(shè)計的思路 通過兩個變壓器分別采用自制單相橋式整流穩(wěn)壓 5V電源與其自焊串聯(lián)型穩(wěn)壓電源 10V 進(jìn)行失量疊加成 15V 電源 ,隨后再與小蜜蜂擴音器 12V 電源模塊進(jìn)行失量疊加成 27V 總電源。實現(xiàn)對智能攪拌全車系統(tǒng)供電。具體的過程如下： 六 路 無線遙控器 ， 每一路發(fā)射一個信號 ，并且這些信號都呈現(xiàn)為 高電平 和聯(lián)動 ， 從之一個信號實現(xiàn)對顯示模塊與前總燈模塊供電，使其達(dá)到對其液晶屏顯示，燈光閃爍控制。 整體方案的流程圖 基于單片機 STC89C51 整體設(shè)計的智能小車，根據(jù) 整體方案 設(shè)計的思路上畫 出了相對應(yīng)的流程路，由于是整體結(jié)構(gòu)圖，就只是畫出了大致的結(jié)構(gòu) 流程，而細(xì)節(jié)將在后面做出介紹。 (1)單相橋式整流穩(wěn)壓 5V電源 橋式整流電路的工作原理如下： e2為正半周時，對 D D3加正向電壓， Dl、 D3導(dǎo)通；對 D D4加反向電壓， D D4截止。電路中構(gòu)成 e D Rfz 、 D4通電回路，同樣在 Rfz 上形成上正下負(fù)的另外半波的整流電壓。其波形圖和全波整流波形圖是一樣的。 橋 式整流器利用四個二極管，兩兩對接。橋式整流器對輸入正弦波的利用效率比半波整流高一倍 ，同時 橋式整流 也 是交流電轉(zhuǎn)換成直流電的第一個步驟 。其工作原理，是在輸入電壓存在波動時，輸出電壓保持恒定的裝置，利用穩(wěn)壓二極管兩端電壓不變的原理，使輸出電壓保持不變，并用多級三極管組成達(dá)令頓復(fù)合電路，組成放大器提高穩(wěn)壓精度。當(dāng)電網(wǎng)電壓或負(fù)載變動引起輸出電壓 V0變化時，取樣電路將輸出電壓 V0的一部分饋送回比較放大器和基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較，產(chǎn)生的誤差電壓經(jīng)放大后去 控制調(diào)整管的基極電流，自動地改變調(diào)整管集 — 射極間的電壓，補償 V0的變化，從而維持輸出電壓基本不變。不能升壓 ) 輸出：直流 至 35V 電壓連續(xù)可調(diào)，高效率最大輸出電流為 3A。 電壓調(diào)節(jié)：接入電源 (340V)，調(diào)整藍(lán)色電位器旋鈕 (一般順時針旋轉(zhuǎn)升壓 ,逆時針旋轉(zhuǎn)降壓 )并 用萬用表監(jiān)測輸出電壓達(dá)到需要電壓為止。用 STC89C51單片機構(gòu)成最小應(yīng)用系統(tǒng)時，只要將單片機接上時鐘電路和復(fù)位電路即可，如下圖示。其應(yīng)用特點： 8 （ 1）有可供用戶使用的大量 I/O 線 。 （ 3）應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)具有特殊性。該芯片采用 15 腳封裝。內(nèi)含兩個 H 橋的高電壓大電流全橋式驅(qū)動器，可以用來驅(qū)動直流電動機和步進(jìn)電動機、繼電器線圈等感性負(fù)載；采用標(biāo)準(zhǔn)邏輯電平信號控制；具有兩個使能控制端，在不受輸入信號影 響的情況下允許或禁止器件工作有一個邏輯電源輸入端，使內(nèi)部邏輯電路部分在低電壓下工作；可以 9 外接檢測電阻，將變化量反饋給控制電路。 L298N 雙 H 橋直流電機驅(qū)動模塊實物圖 一 .電機接口部分 ： OUT1 、 OUT OUT OUT4 四個接口分別用來連接直流電動機或 者是步進(jìn)電機。 OUT3 和 OUT4一組驅(qū)動另一個電機。 （ 2） 高壓驅(qū)動的非常規(guī)應(yīng)用 ： 當(dāng)驅(qū)動電壓高于 12V，小于等于 24V（芯片手冊中提出可以支持到 35V，但是按照經(jīng)驗一般 298 保守應(yīng)用最大電壓支持到 24V 已經(jīng)很了不起?。r，比如要驅(qū)動額定電壓為 18V 的電機。然后在 5V 輸出端口外部接入 5V 電壓對 L298N 內(nèi)部邏輯電路供電。 三 .信號驅(qū)動部分 這里一共有六個接口， 分別是 ENA、 ENB、 IN IN IN IN4 （ 1） ENA 使能 OUT OUT2 的 接口，也 就是說如果 ENA 不接高電平 ，那么 OUT 10 OUT2 驅(qū)動的電機是不可能可以驅(qū)動的。 （ 3） IN IN IN IN4 你可以用你的開發(fā)板的四個 I\O 口接它們，它們的高低電平將直接影響到第二部分輸出的高低電平（經(jīng)過芯片的放大，這 時 的電壓已經(jīng)很高了，這就是作用）。這樣電機就有了電勢差，就可以 運轉(zhuǎn) 了，調(diào)整電勢差可以改變正傳反轉(zhuǎn)和加減速（ PWM 來控制）。作為機電執(zhí)行元部件，直流電機內(nèi)部有一個閉合的主磁路。現(xiàn)行的直流電機都是旋轉(zhuǎn)電驅(qū)式，也就是說，激磁繞組及其所包圍的鐵芯組成的磁極為定子，帶換向單元的電驅(qū)繞組和電驅(qū)鐵芯結(jié)合構(gòu)成直流電機的轉(zhuǎn)子。 （ 2）過載、啟動、制動轉(zhuǎn)矩大。 （ 4）調(diào)速時的能量損耗較小。該模塊也可以只用 D4D7作為四位數(shù)據(jù)分兩次傳送。 1602B 引腳說明如下： LCD 液晶顯示器各引腳功能及結(jié)構(gòu) 編號 符號 引腳說明 編號 符號 引腳說明 1 VSS 電源地 9 D2 雙向數(shù)據(jù)口 2 VDD 電源正極 10 D3 雙向數(shù)據(jù)口 3 VL 對比度調(diào)節(jié) 11 D4 雙向數(shù)據(jù)口 4 RS 數(shù)據(jù) /命令選擇 12 D5 雙向數(shù)據(jù)口 5 R/W 讀 /寫選擇 13 D6 雙向數(shù)據(jù)口 6 E 模塊使能端 14 D7 雙向數(shù)據(jù)口 7 D0 雙向數(shù)據(jù)口 15 BLK 背光源地 8 D1 雙向數(shù)據(jù)口 16 BLA 背光源正極 注意事項：從該模塊的正面看，引腳排列從右向左為： 15 腳、 16 腳，然后才是1－ 14 腳 (線路板上已經(jīng)標(biāo)明 ): VDD：電源正極， － ，通常使用 5V 電 壓； VL： LCD 對比度調(diào)節(jié)端，電壓調(diào)節(jié)范圍為 0－ 5V。 MCU 要寫入指令時，使 RS 為低電平； MCU 要 12 寫入數(shù)據(jù)時，使 RS 為高電平； R/W：讀寫控制端。寫數(shù)據(jù)時，需要下降沿觸發(fā)模塊。如果 MCU 的 I/O 口 資源緊張的話，該模塊也可以只使用 4 位數(shù)據(jù)線 D4－ D7 接口傳送數(shù)據(jù)。需要背光時， BLA 串接一個限流電阻接 VDD， BLK 接地，實測該模塊的背光電流為 50mA 左右； BLK： LED 背光地端。 編碼芯片 PT2262 編碼信號是由地址碼、數(shù)據(jù)碼 、 同步碼組成一個完整的碼字，從 17 腳輸出到射頻發(fā) 射模塊的數(shù)據(jù)輸入端發(fā)射出去 。 PT2262 停止發(fā)送編碼信號， PT2272 的 VT 端便恢復(fù)為低電平狀態(tài)。 13 PT2262外形與 引腳圖 PT2262 管腳說 明 表 名稱 管腳 說 明 A0A11 1 1013 地址管腳 ,用于進(jìn)行地址編碼 ,可置為 “ 0” , “ 1” ,“ f” (懸空 ), D0D5 7 1013 數(shù)據(jù)輸入端，有一個為 “ 1” 即有編碼發(fā)出，內(nèi)部下拉 Vcc 18 電源正端（＋） Vss 9 電源負(fù)端（－） TE 14 編碼啟動端，用于多數(shù)據(jù)的編碼發(fā)射，低電平有效； OSC1 16 振蕩電阻輸入端，與 OSC2 所接電阻決定振蕩頻率； OSC2 15 振蕩電阻振蕩器輸出端； Dout 17 編碼輸出端（正常時為低電平） PT2272外形與 引腳圖 14 PT2272 管腳說 明 表 PT2262/2272 特點 : CMOS工藝制造，低功耗 外部元器件少 RC 振蕩電阻 工作電壓范圍寬： 數(shù)據(jù)最多可達(dá) 6 位 地址碼最多可達(dá) 531441 種 名稱 管腳 說 明 A0A11 1 1013 地址管腳 ,用于進(jìn)行地址編碼 ,可置為 “ 0” ,“ 1” ,“ f” (懸空 ),必須與 2262 一 致 ,否 則不 解碼 D0D5 7 1013 地址或數(shù)據(jù)管腳 ,當(dāng)做為數(shù)據(jù)管腳時 ,只有在地址碼與 2262 一 致 ,數(shù)據(jù)管腳 才能輸出與 2262 數(shù)據(jù)端對應(yīng)的高電 平 ,否則輸出為低電平 ,鎖存型只有在接 收到下一數(shù)據(jù)才能轉(zhuǎn)換 Vcc 18 電源正端（＋） Vss 9 電源負(fù)端（－） DIN 14 數(shù)據(jù)信號輸入端，來自接收模塊輸出端 OSC1 16 振蕩電阻輸入端，與 OSC2 所接電阻決定振蕩頻率； OSC2 15 振蕩電阻振蕩器輸 出端； VT 17 解碼有效確認(rèn) 輸出端（常低）解碼有效變成高電平（瞬態(tài)） 15 超再生解碼六路收發(fā)模塊實物圖 音樂模塊及報警模塊 （ 1）音樂模塊 直接簡單采用 mp3（將歌曲設(shè)置為循環(huán)模式）與 5V 喇叭組合形式。 16 音樂 模塊 及報警 模塊系統(tǒng)實物圖 燈光輔助模塊 為了更加展現(xiàn)智能攪拌車性能，通過比較嘗試發(fā)現(xiàn)選擇綠色 LED 燈比較顯眼。 LED 燈的主要特點有： 電 壓： LED 使用低壓電源，單顆電壓在 之間，比使用高壓電源更安全的電源。 抗震性： LED 是固態(tài)光源，由于它的特殊性，具有其他光源產(chǎn)品不能比擬的抗震性。 響應(yīng)時間： LED 燈的響應(yīng)時間為納秒級，是目前所有光源中響應(yīng)時間最快的產(chǎn)品。 顏 色： LED 的帶快相當(dāng)窄，所