宿州学院第四大学生科研项目.docVIP

附件（一） 宿州学院第四届大学生 科研项目 ? 中期检查报表 ? ? 项目名称： 项目负责人： 研究期限： 至 所在班级： 填表日期： 年 月 ? 宿州学院团委制 一、项目进展情况 本项目研究已取得的研究成果。 （要求详细报告项目进展情况、已取得的阶段性成果，可另附页） 目前已经完成对智能车制作及实施方案的选取、智能车的总体结构设计、智能车初步的硬件设计、和电路板的设计。现总结如下： 一、智能车的方案及设计： 根据智能车设计的要求，确定如下方案：在现有玩具车的基础上，加装加装一些模块，实现对电动小车的速度和方向的控制，自动循迹，由单片机根据所检测的各种信息实现对小车的智能控制。 这种方案能实现对电动车的运动状态进行实时控制，控制灵活、可靠，精度高，可满足对系统的各项要求。 智能车系统主要包括以下模块：C52单片机模块、电机驱动模块、舵机转向模块、循迹模块和电源模块一共五个模块。整体结构框图如图2.1所示。 智能车系统功能模块图 以C52为核心，设计寻线方案并尽在小车不冲出跑道的情况下尽可能的提高车速，是本次立项的终极目标。 二、硬件的选择： 2.1、光电传感器的选择（总结如下）： 光电传感器的优点是结构、调试简单，不易受外界干扰，单片机处理速度快。采用光电传感器分两种方案： 方案一：使用红外反射式光电传感器，它包括一个可以发射红外光的固态发光二极管和一个用作接收器的固态光敏二极管。工作原理是赛道有黑白两种颜色组成，白色为底色，黑色为路径，光电二极管接受到的反射光强度在黑色与白色的赛道上大不相同，由此判断黑线的位置，从而确定行车的方向。该方案的优点是电路简单，信号处理速度快，但如果一直用直流电压对管子进行供电，限于管子平均功率的要求，工作电流很小，容易受到外界环境的干扰，最主要的是，小车的前瞻不够大，达不到对小车速度的要求。 方案二：脉冲调制的反射式红外发射接收器，这种方案继承了方案二的优点，同时考虑到环境光干扰主要是直流分量，如果采用带有交流分量的调制信号，则可大幅度减少外界干扰。另外红外发光的最大工作电流取决于平均电流，如果使用占空比小的调制信号，在平均电流不变的情况下瞬时电流可以很大，这样也大大提高了信噪比，能较好的提高小车的前瞻，从而使小车跑的流畅。 2.2、 速度采集模块的选择 方案一：直射式光电码盘: 在车体后轮的最大齿轮上打孔，在孔的两次加一对红外发射接收管，在齿轮转到莫个特定位置时，接收管收到发射管的信号，产生脉冲。这样就能以计脉冲的方式来测速。 优点：原理简单； 缺点：精度不够，容易丢脉冲，固定发射接收关比较困难。 方案二：用鼠标上的光电编码盘，精度相对于方案一有了明显的提高，采集到的信号频率也是个较为理想的值，开始我们也用鼠标做了一个但因为齿轮相对较短固定就难，小车在行驶中又存在着较大的震动，从而容易丢失脉冲，出现小车控制速度不稳的情况。 方案三：增量式旋转编码器：经过查阅，我们选择了如图所示的OMRON公司的一款型号为E6A2-CWZ3C的测速码盘。每转一圈能产生360个脉冲 优点：测速准确，抗干扰能力强，安装简单 能较好的固定、使用简单方面，能完全满足速度控制的要求。 速度检测是PID控制的基础，只有测量的准确才能较好的对速度进行控制，经过多次的测量我们决定采用方案三。 2.3、电源芯片的选择 方案一：LM2596 该芯片为开关稳压型芯片转换效率高、线性度好、发热量小、波形稳定等优点。输入电流大可达到2A，带载能力强。它的输入电压范围为小于40V，当输入大于7V时，输出电压稳定在5V当输入电压小于7V时，输出电压比输入电压低2V。本系统的电池电压为7.2V，当冲满电电池电压可达到8V以上，而控制系统要求输入电压范围为5V±0.5V，所以即使电池下降到7V以下系统仍可以正常工作。但缺点是纹波电压大，噪声比较严重 方案二：LM1117_5.0型 该芯片纹波小，噪声低，干扰小，而对电流没什么要求。 三、电路板的模块设计： 3.1、电源模块设计 电源模块为系统其它各个模块提供所需要的电源，设计中，除了要考虑到电压范围和电流容量等基本参数之外，还要在电源转换效率、降低噪声、防止干扰和电路简单等方面进行优化。可靠的电源方案是整个硬件电路稳定可靠运行的基础。为此，采用两路供电，这样避免大电流器件对单片机造成干扰。 3.2、单片机最小系统设计 单片机是小车的控制中心，单片机最小系统的合理设计是小车平稳运行的前提，图3.2 为52单片机最小系统的几个部分： 1、晶振电路，单片机要想工作必须有一个外部时钟源，这个时钟源