智能壁障小車(chē)

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1、設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)《科學(xué)實(shí)踐》課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)題目智能避障小車(chē)設(shè)計(jì)所在系信息與機(jī)電工程系姓名學(xué)號(hào)指導(dǎo)老師專(zhuān)業(yè)年級(jí)電氣工程及其自動(dòng)化2009級(jí)2012年5月19日智能避障小車(chē)摘　要：利用三個(gè)（左、中、右）紅外對(duì)管檢測(cè)障礙物，并以STC89C52單片機(jī)為控制芯片控制電動(dòng)小汽車(chē)的速度及轉(zhuǎn)向，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)避障的功能。智能避障是基于紅外傳感系統(tǒng)，采用紅外傳感器實(shí)現(xiàn)前方障礙物檢測(cè)，并判斷障礙物遠(yuǎn)近。由于時(shí)間和水平有限，我們暫選最基本的避障功能作為此次設(shè)計(jì)的目標(biāo)。關(guān)鍵詞：小車(chē)；STC89C52單片機(jī)；紅外對(duì)管；L293D等。一引言1.1智能壁障小車(chē)的意義和作用隨著生產(chǎn)自動(dòng)化的發(fā)展需

2、要，機(jī)器人已經(jīng)越來(lái)越廣泛地應(yīng)用到生產(chǎn)自動(dòng)化上，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，機(jī)器人的傳感器種類(lèi)也越來(lái)越多，其中紅外傳感器已經(jīng)成為自動(dòng)行走和駕駛的重要部件。紅外的典型應(yīng)用領(lǐng)域?yàn)樽灾魇街悄軐?dǎo)航系統(tǒng)，機(jī)器人要實(shí)現(xiàn)自動(dòng)避障功能就必須要感知障礙物，感知障礙物相當(dāng)給機(jī)器人一個(gè)視覺(jué)功能。現(xiàn)在智能小車(chē)（機(jī)器人）得到很多人的關(guān)注和追捧，市場(chǎng)上五花八門(mén)的小車(chē)控制板和機(jī)器人控制板，價(jià)格昂貴，硬件自己動(dòng)手的機(jī)率小，都是成品模塊，學(xué)習(xí)電子應(yīng)該先硬件后軟件，這樣你很快就能學(xué)會(huì)電子，我們的智能小車(chē)控制板可以搭載很多單片機(jī)和各種模塊，接下來(lái)我會(huì)詳細(xì)給大家介紹我們的智能小車(chē)控制板使用極其其他參數(shù)。利

3、用紅外對(duì)管檢測(cè)障礙物，并以STC89C52單片機(jī)為控制芯片控制電動(dòng)小汽車(chē)的速度及轉(zhuǎn)向，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)循跡避障的功能。單片機(jī)驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)一般有兩種方案：第一，勿需占用單片機(jī)資源，直接選擇有PWM功能的單片機(jī)，這樣可以實(shí)現(xiàn)精確調(diào)速；第二，可以由軟件模擬PWM輸出調(diào)制，需要占用單片機(jī)資源，難以精確調(diào)速，但單片機(jī)型號(hào)的選擇余地較大?？紤]到實(shí)際情況，本文選擇第二種方案。CPU使用STC89C52單片機(jī)，配合軟件編程實(shí)現(xiàn)。1.2、參數(shù)指標(biāo)A.充電輸入電壓10-12V。B.充電電壓最大8.4V。C.5V輸出最大電流2A。D.電機(jī)驅(qū)動(dòng)電流最大1.2A（2個(gè)電機(jī)。1.3、主要

4、功能A.控制2個(gè)直流電機(jī)。B.可使用紅、綠、藍(lán)三種核心來(lái)控制此板。C.可給2節(jié)4.2V鋰電池串起來(lái)充電。D.可輸出5V2A的電壓和電流。E.可接其他5VTTL模塊和串口通訊模塊。1.4智能小車(chē)的現(xiàn)狀現(xiàn)智能小車(chē)發(fā)展很快，從智能玩具到其它各行業(yè)都有實(shí)質(zhì)成果。其基本可實(shí)現(xiàn)循跡、避障、檢測(cè)貼片、尋光入庫(kù)、避崖等基本功能。我此次的設(shè)計(jì)主要實(shí)現(xiàn)避障這個(gè)功能。由于時(shí)間和水平有限，我們暫選最基本的避障功能作為此次設(shè)計(jì)的目標(biāo)。二方案設(shè)計(jì)與論證根據(jù)要求，確定如下方案：在黃色塑料板上打孔，做出一個(gè)車(chē)底的形狀，將電路板用螺絲固定在塑料板上，以及車(chē)輪還有兩個(gè)電機(jī)裝在左右車(chē)輪的附近，

5、根據(jù)電路原理圖，將電路接線(xiàn)。將AT889C52單片機(jī)裝在小車(chē)的中間部位，這樣看上去甚是美觀(guān)，大方！由于考慮到小車(chē)用的電較多，所以此次我們采取了2節(jié)4.2V鋰電池串起來(lái)充電，這樣就解決了小車(chē)在跑的時(shí)候沒(méi)電的困擾。根據(jù)黃色塑料板上做的小車(chē)的底板的基礎(chǔ)上，加裝光電檢測(cè)器，實(shí)現(xiàn)對(duì)小車(chē)的速度、位置、運(yùn)行狀況的實(shí)時(shí)測(cè)量，并將測(cè)量數(shù)據(jù)傳送至單片機(jī)進(jìn)行處理，然后由單片機(jī)根據(jù)所檢測(cè)的各種數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)對(duì)小車(chē)的智能控制。這種方案能實(shí)現(xiàn)對(duì)小車(chē)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)控制，控制靈活、可靠，精度高，可滿(mǎn)足對(duì)系統(tǒng)的各項(xiàng)要求。2.1主控系統(tǒng)根據(jù)設(shè)計(jì)要求，我認(rèn)為此設(shè)計(jì)屬于多輸入量的復(fù)雜程序控制問(wèn)題。

6、據(jù)此，擬定了以下兩種方案并進(jìn)行了綜合的比較論證，具體如下：方案一：選用一片CPLD（如STC89C52）作為系統(tǒng)的核心部件，實(shí)現(xiàn)控制與處理的功能。CPLD具有速度快、編程容易、資源豐富、開(kāi)發(fā)周期短等優(yōu)點(diǎn)，可利用VHDL語(yǔ)言進(jìn)行編寫(xiě)開(kāi)發(fā)。但CPLD在控制上較單片機(jī)有較大的劣勢(shì)。同時(shí)，CPLD的處理速度非?？欤≤?chē)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，在這一點(diǎn)上，MCU就已經(jīng)可以勝任了。若采用該方案，必將在控制上遇到許許多多不必要增加的難題。為此，我們不采用該種方案，進(jìn)而提出了第二種設(shè)想。方案二：采用單片機(jī)作為整個(gè)系統(tǒng)的核心，用其控制行

7、進(jìn)中的小車(chē)，以實(shí)現(xiàn)其既定的性能指標(biāo)。充分分析我們的系統(tǒng)，其關(guān)鍵在于實(shí)現(xiàn)小車(chē)的自動(dòng)控制，而在這一點(diǎn)上，單片機(jī)就顯現(xiàn)出來(lái)它的優(yōu)勢(shì)——控制簡(jiǎn)單、方便、快捷。這樣一來(lái)，AT89C52單片機(jī)就可以充分發(fā)揮其資源豐富、有較為強(qiáng)大的控制功能及可位尋址操作功能、價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)。因此，這種方案是一種較為理想的方案。針對(duì)本設(shè)計(jì)特點(diǎn)——多開(kāi)關(guān)量輸入的復(fù)雜程序控制系統(tǒng)，需要擅長(zhǎng)處理多開(kāi)關(guān)量的標(biāo)準(zhǔn)單片機(jī)，而不能用精簡(jiǎn)I/O口和程序存儲(chǔ)器的小體積單片機(jī)，D/A、A/D功能也不必選用。根據(jù)這些分析,我選定了AT89C52單片機(jī)作為本設(shè)計(jì)的主控裝置，52單片機(jī)具有功能強(qiáng)大的位操作指令。在

8、綜合考慮了傳感器、兩部電機(jī)的驅(qū)動(dòng)等諸多因素后，我們決定采用一片單片