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对实现小车智能控制的方案设计 目的：助老助残 第一章 绪论 1.1智能小车的意义和作用 自第一台工业机器人诞生以来，机器人的发展已经遍及机械、电子、冶金、交通、宇航、国防等领域。近年来机器人的智能水平不断提高，并且迅速地改变着人们的生活方式。人们在不断探讨、改造、认识自然的过程中，制造能替代人劳动的机器一直是人类的梦想。 1.2智能小车的现状 现智能小车发展很快，从智能玩具到其它各行业都有实质成果。其基本可实现循迹、避障、检测贴片、寻光入库、避崖等基本功能，这方面的电子设计大赛智能小车又在向声控系统发展。比较出名的飞思卡尔智能小车更是走在前列。我此次的设计主要实现近距离遥控和取物这两个功能。 第二章 方案设计与论证 2.1小车的组成模块 本设计小车主要由主控模块的单片机开发板，遥控模块的遥控板，电源模块，电机驱动模块，超声波模块，机械臂控制模块等组成。其主要框架图见图纸。根据研究进展的深浅可基于单片机开发板增加声控模块，避障模块，循迹模块，跟踪模块等等。 2.2电源模块的实现 方案一： 采用实验室有线电源通过稳压芯片供电，其优点是可稳定的提供5V电压，但占用资源过大。 方案二：采用8支1.5V电池双电源分别给单片机与电机供电可解决能同时给单片机与与电机供电的问题且能让小车完成其功能。 所以，我认为选择方案二来实现供电。 车体的选择 2.2 电机驱动模块 方案一：采用四个直流电机驱动小车底盘，留两路电机接口，方便接舵机或控制机械臂，以及作为充电器接口。其优点是取物时平衡性好，行动稳定，速度快，动力强。其缺点是车体笨重，电路设计相对复杂，功耗大，编写程序也相对困难。 方案二：采用三轮两驱车体，同样留两路电机接口。其优点是电路设计简单，功耗小，行动灵活。缺点是取物是平衡性不好。 为设计及实现简单故，我认为取方案二合理。 小车底座构图 采用的是3轮2驱车体 驱动机的选择 方案一：直流驱动机。采用功率三极管作为功率放大器的输出控制直流电机。线性型驱动的电路结构和原理简单，加速能力强，采用由达林顿管组成的 H型桥式电路。用单片机控制达林顿管使之工作在占空比可调的开关状态下，精确调整电动机转速。这种电路由于工作在管子的饱和截止模式下，效率非常高，H型桥式电路保证了简单的实现转速和方向的控制，电子管的开关速度很快，稳定性也极强，是一种广泛采用的 PWM调速技术。 这种调速方式有调速特性优良、调整平滑、调速范围广、过载能力大，能承受频繁的负载冲击，还可以实现频繁的无级快速启动、制动和反转等优点。其H桥式电路图如下： H桥式电路图 方案二：步进电机。给一个脉冲信号，步进电机就会转动一个小的角度，这样可实现对电机转角的精确控制。我们把步进电机可以转动的最小叫称为步距角。其优点是对实现灵活运动的三驱小车方向控制准确方便，易于内置程序控制。下面给一个步进电机驱动的实例程序示例： 程序示例 #includereg52.h void delayms(unsigned int i) { unsigned int j; while(i--) { for(j=0;j125;j++); } } unsigned char jiao[]= { 0xf1,0xf3,0xf2,0xf6,0xf4,0xfc,0xf8,0xf9 }; void main() { unsigned char i,j;; while(1) { for(j=0;j64;j++) { for(i=0;i8;i++) { P0=jiao[i]; delayms(2); } }delayms(200); } } 遥控模块的选择 2.3遥控模块 方案一：红外遥控。由红外遥控板和红外接收管组成的红外接收器组成。在遥控板上设置遥控按钮，实现前后左右开停以及功能切换等。其优点是操作简单，实现相对容易。 方案二：声控。增设声控模块，通过对人的语音进行特征提取及模式识别，内置算法，直接实现语音控制。其优点是控制更加方便智能，具有更高的使用价值。但实现困难，算法复杂，不适合我这样单个操作。 所以，我会选择遥控模块来实现。如果实现的效果好，我会想用声控来该进控制模块。 一体化红外接受头工作原理： 2.4 机械臂控制模块 此为难点模块。我的方案是利用后轮的步进电机电控机械臂。机械臂取物钳设计为菱形压丝口，钳头各安装一块压力传感器。在自由状态下钳头以一定的角度（角度内设，因物体大小来定）张开；在 工作 状态下钳口不断合拢，直至压力传感器感受到压力为止。 传感器测试电路 第三章 硬件平台的搭建 3.1 总体设计框图 如前所述 3.2 所需元器件 STC15F2K6