基于cpld的智能小車循跡課程設(shè)計

《基于cpld的智能小車循跡課程設(shè)計》由會員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。

1、揚(yáng)州大學(xué)能源與動力工程學(xué)院本科生課程設(shè)計題目：智能小車循跡控制系統(tǒng)課程：電子技術(shù)專業(yè)：班級：學(xué)號：姓名：***指導(dǎo)教師：鄭老師完成日期：20**年11月26日2020目錄1.任務(wù)及要求課程任務(wù)及其功能3設(shè)計要求3課程設(shè)計的時間安排32.整體方案及特點(diǎn)智能小車循跡總體方案4設(shè)計的思路及其特點(diǎn)43.各組成部分的電路結(jié)構(gòu)及工作原理紅外循跡模塊設(shè)計4電源模塊設(shè)計6CPLD模塊設(shè)計6驅(qū)動模塊設(shè)計7直流電機(jī)84.系統(tǒng)硬件電路設(shè)計105.CPLD控制模塊內(nèi)個單元模塊的設(shè)計PWM10主要控制模塊116.CPLD控制模塊

2、的頂層電路圖原理圖14仿真波形147.系統(tǒng)總裝配圖158.實(shí)驗(yàn)照片159.實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析1610.調(diào)試中出現(xiàn)的問題及解決1611.改進(jìn)意見及收獲體會1712.器材1713.使用儀器設(shè)備1814.參考文獻(xiàn)1820一、任務(wù)及要求1、課程任務(wù)及其功能設(shè)計智能小車循跡控制系統(tǒng)（1）小車可完成前進(jìn)、轉(zhuǎn)向等行駛方式；（2）小車在底盤安裝四組紅外傳感器；（3）系統(tǒng)根據(jù)紅外傳感器提供的信息測算小車與地面深色路徑的偏離程度；（4）當(dāng)小車偏離地面深色路徑時自動以轉(zhuǎn)小彎、轉(zhuǎn)大彎的運(yùn)動方式調(diào)整小車的行進(jìn)軌跡,完成自動循跡的運(yùn)動方

3、式。2、設(shè)計要求（1）要求用可編程邏輯器件（FPGA/CPLD）設(shè)計實(shí)現(xiàn)；（2）在實(shí)驗(yàn)箱上或印刷電路板上安裝、調(diào)試出所設(shè)計的電路；（3）在EDA編程實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)上完成硬件系統(tǒng)的功能仿真；（4）寫出設(shè)計、調(diào)試、總結(jié)報告。3、課程設(shè)計的時間安排1）方案設(shè)計；(1.5天)根據(jù)設(shè)計任務(wù)書給定的技術(shù)指導(dǎo)和條件，進(jìn)行調(diào)查研究、查閱參考文獻(xiàn)，進(jìn)行反復(fù)比較和可行性論證，確定出方案電路，畫出主要單元電路，數(shù)據(jù)通道，輸入、輸出及重要控制信號概貌的框圖。2)電路設(shè)計：(2天)根據(jù)方案設(shè)計框圖，并畫出各單元電路的詳細(xì)電路圖及總體電

4、路圖。3)電路仿真：（2.5天）熟悉EDA工具，在EDA軟件平臺上修改設(shè)計的電路，給出正確的仿真結(jié)果。4)裝配圖設(shè)計：(1天)根據(jù)給定的元器件，結(jié)合邏輯電路圖，設(shè)計出電路制作的具體裝配圖(即繪出組件數(shù)量，管腳號以及器件布置的實(shí)際位置)。同時配以必要的文字說明。5）電路制作：(2天)對選定的設(shè)計，按裝配圖進(jìn)行裝配，調(diào)試實(shí)驗(yàn)。6)總結(jié)鑒定：(1天)20考核樣機(jī)是否全面達(dá)到現(xiàn)定的技術(shù)指標(biāo)，能否長期可靠地工作，并寫出設(shè)計總結(jié)報告。二、整體方案及特點(diǎn)1、智能小車循跡總體方案電源模塊驅(qū)動模塊CPLD控制模塊左右尋跡

5、信號直流電機(jī)紅外尋跡模塊2、設(shè)計的思路及其特點(diǎn)在智能尋跡小車控制系統(tǒng)的設(shè)計中，以CPLD為核心，用L298N驅(qū)動兩個減速電機(jī)，當(dāng)產(chǎn)生信號驅(qū)動小車前進(jìn)時，是通過尋跡模塊里的紅外對管是否尋到黑線產(chǎn)生的電平信號通過電壓比較器LM339返回到CPLD，然后CPLD根據(jù)程序設(shè)計的要求做出相應(yīng)的判斷送給電機(jī)驅(qū)動模塊，讓小車來實(shí)現(xiàn)前進(jìn)、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)、停車等基本功能。三、各組成部分的電路結(jié)構(gòu)及工作原理1、紅外尋跡模塊的設(shè)計（1）電路結(jié)構(gòu)20發(fā)射部分接收部分（2）工作原理該系統(tǒng)中的尋線模塊我們采用的是紅外傳感器。它有一個發(fā)

6、射管（白色）和一個接收管（黑色），一般情況下接收管能收到發(fā)射管發(fā)送的紅外光，但當(dāng)遇到吸光介質(zhì)（如黑色物體）時接收管便不能收到發(fā)射管的紅外光。因?yàn)閭鞲衅鬏敵龆说玫降氖悄M電壓信號，所以在輸出端增加了電壓比較器LM339，先將輸出電壓與2.5V進(jìn)行比較（檢測到黑線時輸出低電平，發(fā)光二極管不亮；檢測到白線時輸出高電平，發(fā)光二級管亮），再送給CPLD處理和控制。本設(shè)計中，為使小車尋線穩(wěn)定，最好選擇差異較大的環(huán)境，例如在白地板上貼上黑線，可使紅外尋線模塊工作更加靈敏穩(wěn)定。202、電源模塊的設(shè)計利用L298穩(wěn)壓管輸

7、出一路電壓，供給單片機(jī)和電機(jī)驅(qū)動，還供給尋跡模塊。L298N是SGS公司的產(chǎn)品，內(nèi)部包含4通道邏輯驅(qū)動電路。是一種二相和四相電機(jī)的專用驅(qū)動器，即內(nèi)含二個H橋的高電壓大電流雙全橋式驅(qū)動器，接收標(biāo)準(zhǔn)TTL邏輯電平信號，可驅(qū)動46V、2A以下的電機(jī)。3、CPLD控制模塊設(shè)計此部分是整個小車運(yùn)行的核心部件，起著控制小車所有的運(yùn)行狀態(tài)作用。采用可編程邏輯期間CPLD作為控制器。CPLD可以實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜的邏輯功能、規(guī)模大、密度高、體積小、穩(wěn)定性高、IO資源豐富、易于進(jìn)行功能擴(kuò)展。采用并行的輸入輸出方式，提高了系統(tǒng)的

8、處理速度，適合作為大規(guī)?？刂葡到y(tǒng)的控制核心1)正常前進(jìn)當(dāng)尋跡板中間兩個傳感器檢測到白線，小車都正常前進(jìn)。2）左小拐彎當(dāng)只有左端第2個傳感器檢測到黑線，其余3個傳感器檢測到白色時，小車應(yīng)左小拐彎。3）左大拐彎當(dāng)只要左端第1個傳感器檢測到黑線，右端2個傳感器檢測到白色時，小車應(yīng)左大拐彎。4)右小拐彎當(dāng)只有右端第2個傳感器檢測到黑線，其余3個傳感器檢測到白色時，小車應(yīng)右小拐彎。5)右大拐彎當(dāng)只要右端第1個傳感器檢測到黑線，左端2個傳感器檢測到白色