智能小車(chē)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 智能小車(chē)可以實(shí)現(xiàn)功能

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1、智能小車(chē)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 智能小車(chē)可以實(shí)現(xiàn)功能   摘要:本項(xiàng)目以增強(qiáng)型51芯片STC12C5A60S2為主控芯片,配合直流電機(jī),灰度傳感器,紅外接近開(kāi)關(guān)等器件構(gòu)成智能小車(chē)。該系統(tǒng)通過(guò)調(diào)節(jié)PWM波的輸出可實(shí)現(xiàn)小車(chē)的前進(jìn),后退,轉(zhuǎn)向,加速,減速等操作,可精準(zhǔn)地完成小車(chē)沿邊界線行走,在標(biāo)志線處轉(zhuǎn)彎和在超速區(qū)加速等功能?! £P(guān)鍵詞:主控芯片;智能小車(chē);邊界線行走;標(biāo)志線處轉(zhuǎn)彎;超速區(qū)加速  中圖分類(lèi)號(hào):TP313文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1009-3044(x)21-5192-04  Design and Implementation of the Smart Car  ZHU Mei-mei  (Ji

2、angsu Vocational and Technical College of Finance smart car; boundary line to walk; flag line at the turn; speeding district acceleration   1系統(tǒng)方案與論證  本系統(tǒng)主要由微控制器模塊,電機(jī)模塊,電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊,電源模塊,邊界檢測(cè)模塊和標(biāo)志檢測(cè)模塊組成。為了更好地實(shí)現(xiàn)各模塊的功能,分別設(shè)計(jì)了幾種方案并進(jìn)行了論證?! ?.1微控制器的論證與選擇  方案一:采用可編程邏輯器件FPGA作為微控制器,F(xiàn)PGA可以實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜的功能,規(guī)模大,密度高,體積小,穩(wěn)定性高

3、,IO資源豐富,易于進(jìn)行功能擴(kuò)展。FPGA處理速度很快,適合作為大規(guī)??刂葡到y(tǒng)的控制核心,但本系統(tǒng)不需要復(fù)雜的邏輯功能,對(duì)數(shù)據(jù)的處理速度的要求也不是非常高,考慮性?xún)r(jià)比因素,最終放棄了此因素。  方案二:采用STC公司STC12C5A60S2單片機(jī)作為主控制器,STC12C5A60S2是高速,低功耗,高性能的增強(qiáng)型51單片機(jī),片內(nèi)含60K的flash,1280B的SRAM,帶有片內(nèi)AD,獨(dú)立的波特率發(fā)生器以及PCA定時(shí)器可方便地產(chǎn)生PWM波?! 【C合考慮采用方案二?! ?.2電機(jī)模塊的論證與選擇  方案一:采用步進(jìn)電機(jī),步進(jìn)電機(jī)是一種將電脈沖轉(zhuǎn)化為不連續(xù)的機(jī)械運(yùn)動(dòng)的機(jī)電裝置,電機(jī)旋轉(zhuǎn)的角度正比于

4、脈沖數(shù),故步進(jìn)電機(jī)具有快速啟停的能力,轉(zhuǎn)動(dòng)精度高,正反轉(zhuǎn)控制靈活?! 》桨付翰捎闷胀ǖ闹绷麟姍C(jī),直流電機(jī)具有優(yōu)良的調(diào)速特性,過(guò)載能力強(qiáng),能承受頻繁的沖擊過(guò)載,可實(shí)現(xiàn)頻繁的無(wú)級(jí)快速啟動(dòng),制動(dòng)和反轉(zhuǎn)。直流電機(jī)更易于購(gòu)買(mǎi),并且電路相對(duì)簡(jiǎn)單。  綜合考慮采用方案二?! ?.3電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊的論證與選擇  方案一:用分立元件構(gòu)成驅(qū)動(dòng)電路,分立元件夠成驅(qū)動(dòng)電路,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,價(jià)格低廉,在實(shí)際中應(yīng)用廣泛,但這種電路性能不夠穩(wěn)定。  方案二:采用專(zhuān)用芯片L298N作為電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片,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可分別控制兩個(gè)直流電機(jī),而且還帶有控制使能端,用該芯片作為

5、電機(jī)驅(qū)動(dòng),操作簡(jiǎn)便,穩(wěn)定性好,性能優(yōu)良?! 【C合考慮采用方案二。  1.4電源模塊的論證與選擇  方案一:采用蓄電池供電,蓄電池具有較強(qiáng)的電流驅(qū)動(dòng)能力,以及穩(wěn)定的電壓輸出性能,但是蓄電池體積過(guò)于強(qiáng)大,在小型電動(dòng)車(chē)上使用極為不方便?! 》桨付翰捎每沙潆婃嚉潆姵兀苯訉?duì)電機(jī)供電,通過(guò)7805轉(zhuǎn)換成+5V后給單片機(jī)供電,此種電池工作后單片機(jī)和傳感器工作穩(wěn)定,直流電機(jī)不受影響,且電池體積小,能夠滿(mǎn)足系統(tǒng)的要求?! 【C合考慮采用方案二?! ?.5邊界檢測(cè)模塊的論證與選擇  方案一:根據(jù)題目要求,小車(chē)場(chǎng)地高出了地面,為了防止小車(chē)掉離場(chǎng)地,需要對(duì)場(chǎng)地邊界進(jìn)行檢測(cè)。由于場(chǎng)地邊界由黑膠帶圍繞,可以用灰度傳感器

6、檢測(cè)邊界?;叶葌鞲衅鞲鶕?jù)不同顏色對(duì)光的反射強(qiáng)度不一樣來(lái)判斷木板與黑膠帶的區(qū)別?! 》桨付翰捎眉t外接近開(kāi)關(guān)來(lái)檢測(cè)邊界,紅外接近開(kāi)關(guān)對(duì)目標(biāo)物發(fā)出紅外光,當(dāng)目標(biāo)物在一定距離之內(nèi)時(shí),接近開(kāi)關(guān)才有感知,輸出信號(hào),否則接近開(kāi)關(guān)沒(méi)有信號(hào)輸出,從而達(dá)到開(kāi)關(guān)的功能,用紅外接近開(kāi)關(guān)可以有效地檢測(cè)處高出地面的邊界,使用方便?! 【C合考慮采用方案二?! ?.6標(biāo)志檢測(cè)模塊的論證與選擇  方案一:根據(jù)題意,在起始點(diǎn),終點(diǎn),轉(zhuǎn)彎處都貼有黑膠帶提醒小車(chē)轉(zhuǎn)彎或加速,灰度傳感器根據(jù)不同顏色對(duì)光的反射強(qiáng)度不一樣來(lái)判斷木板與黑膠帶的區(qū)別,所以灰度傳感器對(duì)檢測(cè)黑膠帶最為合適,采用此方案?! 【C上所述:本作品選用STC12C5A60S2作為主控制芯片,選用L298N來(lái)驅(qū)動(dòng)直流電機(jī),邊界檢測(cè)和標(biāo)志檢測(cè)采用紅外接近開(kāi)關(guān)和灰度傳感器來(lái)實(shí)現(xiàn),兩車(chē)之間通過(guò)NRF24L01無(wú)線通信模塊進(jìn)行通信,整個(gè)系統(tǒng)用可充電鎳氫電池來(lái)供電。

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