智能小車的硬件設(shè)計(jì)及源程序

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1、智能小車的硬件設(shè)計(jì)及源程序機(jī)器人技術(shù)2010-07-2922:59:20閱讀47評(píng)論0字號(hào)：大中小摘要：本文設(shè)計(jì)的智能車實(shí)現(xiàn)的功能：按照預(yù)先設(shè)定的模式在一個(gè)環(huán)境里自動(dòng)的運(yùn)作，不需要人為的管理，可應(yīng)用于科學(xué)勘探等等的用途。本設(shè)計(jì)的簡(jiǎn)易智能電動(dòng)車，采用AT89S52單片機(jī)作為小車的檢測(cè)和控制核心;采用金屬感應(yīng)器TL-Q5MC來(lái)檢測(cè)路上感應(yīng)到的鐵片，從而把反饋到的信號(hào)送單片機(jī)，使單片機(jī)按照預(yù)定的工作模式控制小車在各區(qū)域按預(yù)定的速度行駛，并且單片機(jī)選擇的工作模式不同也可控制小車順著S形鐵片行駛;采用霍爾元件A44E檢測(cè)小車行駛速度

2、;采用1602LCD實(shí)時(shí)顯示小車行駛的時(shí)間，小車停止行駛后，輪流顯示小車行駛時(shí)間、行駛距離、平均速度以及各速度區(qū)行駛的時(shí)間。本設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，較容易實(shí)現(xiàn)，但具有高度的智能化、人性化，一定程度體現(xiàn)了智能。1.設(shè)計(jì)任務(wù)：設(shè)計(jì)并制作了一個(gè)智能電動(dòng)車，其行駛路線滿足所需的要求。1.1要求：1.1.1基本要求：(1)分區(qū)控制：如(圖1)所示：(圖1)車輛從起跑線出發(fā)(出發(fā)前，車體不得超出起跑線)。在第一個(gè)路程C~D區(qū)(3～6米)以低速行駛，通過(guò)時(shí)間不低于10s;第二個(gè)路程D～E區(qū)(2米)以高速行駛，通過(guò)時(shí)間不得多于4秒;第三個(gè)路程E~

3、F區(qū)(3～6米)以低速行駛，通過(guò)時(shí)間不低于10s。(2)小車能自動(dòng)記錄、顯示行駛時(shí)間、行駛距離以及行駛速度，還能記錄每段所走的時(shí)間，從而判斷是否符合課程設(shè)計(jì)要求。(記錄顯示裝置要求安裝在車上)。1.1.2發(fā)揮部分：S型控制：如(圖2)所示：(圖2)車輛沿著S形鐵片行駛，自動(dòng)轉(zhuǎn)彎，自動(dòng)尋找正確方向和鐵片。當(dāng)離開(kāi)S型鐵片跑道或者感應(yīng)不到鐵片一段時(shí)間的時(shí)候，小車自動(dòng)停止，并記錄行駛時(shí)間，路程，平均速度并通過(guò)LCD顯示出來(lái)。2.方案比較與選擇：根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)要求，并且根據(jù)我們自己的需要而附加的功能，該電路的總體框圖可分為幾個(gè)基本的模

4、塊，框圖如(圖3)所示：(圖3)2.1路面檢測(cè)模塊：采用鐵片感應(yīng)器TL-Q5MC來(lái)檢測(cè)路面上的鐵片從而給單片機(jī)中斷脈沖。原理圖接線如(圖4)所示：(圖4)2.2LCD顯示模塊：采用1602LCD，由單片機(jī)的總線模式連接。為節(jié)約電源電量并且不影響LCD的功能，LCD的背光用單片機(jī)進(jìn)行控制，使LCD的背光在小車行駛的過(guò)程中不亮，因?yàn)槲覀儾槐乜雌滹@示;在其它我們需要看顯示的內(nèi)容的時(shí)候LCD背光亮。2.3測(cè)速模塊：2.3.1方案1：采用采用霍爾開(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?；魻栐?/p>

5、有體積小，頻率響應(yīng)寬度大，動(dòng)態(tài)特性好，對(duì)外圍電路要求簡(jiǎn)單，使用壽命長(zhǎng)，價(jià)格低廉等特點(diǎn)，電源要求不高，安裝也較為方便?；魻栭_(kāi)關(guān)只對(duì)一定強(qiáng)度的磁場(chǎng)起作用，抗干擾能力強(qiáng)，因此可以在車輪上安裝小磁鐵，而將霍爾器件安裝在固定軸上，通過(guò)對(duì)脈沖的計(jì)數(shù)進(jìn)行車速測(cè)量。2.3.2方案2：采用紅外傳感器進(jìn)行測(cè)速。但無(wú)論是反射式紅外傳感器還是對(duì)射式紅外傳感器，他們對(duì)都對(duì)外圍環(huán)境要求較高，易受外部環(huán)境的影響，穩(wěn)定性不高，且價(jià)格較為昂貴。通過(guò)對(duì)方案1、方案2的比較其優(yōu)缺點(diǎn)，綜合多方面因素決定選用方案1，其原理圖接線如(圖5)所示：(圖5)2.4控速模

6、塊：2.4.1方案1：使用功率三極管作為功率放大器的輸出控制直流電機(jī)。線性型驅(qū)動(dòng)的電路結(jié)構(gòu)和原理簡(jiǎn)單，成本低，加速能力強(qiáng)，但功率損耗大，特別是低速大轉(zhuǎn)距運(yùn)行時(shí)，通過(guò)電阻R的電流大，發(fā)熱厲害，損耗大，對(duì)于小車的長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行不利。2.4.2方案2：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,可靠性不高。2.4.3方案3：采用由雙極性管組成的H橋電路。用單片機(jī)控制晶體管使之工作在占空比可調(diào)的開(kāi)關(guān)狀態(tài)，精確調(diào)整電機(jī)轉(zhuǎn)速。這種電路由于工

7、作在管子的飽和截止模式下，效率非常高;H橋電路保證了可以簡(jiǎn)單地實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速和方向的控制;電子開(kāi)關(guān)的速度很快，穩(wěn)定性也很高，是一種廣泛采用的調(diào)速技術(shù)。綜合3種方案的優(yōu)缺點(diǎn)，決定選擇方案3，其電路原理圖如(圖6)所示：(圖6)2.5模式選擇模塊：模式選擇模塊通過(guò)一個(gè)74LS00與非門(mén)和兩個(gè)不帶鎖按鈕來(lái)控制單片機(jī)單片機(jī)的兩個(gè)中斷口，從而按動(dòng)按鈕來(lái)選擇小車走動(dòng)的路型、來(lái)選擇小車的速度是快速、中速、慢速;走完路程小車停止后還可以通過(guò)按鈕選擇想要在LCD上想看的信息，比如總時(shí)間、走過(guò)各段路程的時(shí)間、平均速度、總路程等。小車走動(dòng)的模式選擇有

8、：(1)直線型：滿足設(shè)計(jì)任務(wù)的基本要求，能穩(wěn)定的走完全程。之后按順序循環(huán)不斷的顯示走完全程所用的時(shí)間、走完高速區(qū)所用的時(shí)間和走完低速區(qū)所用的時(shí)間這三個(gè)時(shí)間;或者可以通過(guò)兩個(gè)按鈕以及LCD顯示的菜單選擇所要看的內(nèi)容如平均速度、全程距離以及那三個(gè)時(shí)間。(2)S型：滿足設(shè)計(jì)任務(wù)的發(fā)揮部分的要求，小車能自動(dòng)的感