全国电子设计大赛智能小车报告.docVIP

论文编号：C甲02405 2011年全国大学生电子设计竞赛报告 智能小车 参赛学校： 山东科技大学 参赛学生： 郭明阳 韩瑞华 刘思庆 联系电话： 2011年9月3日 摘 要 本系统采用型号为TMS320F2812的DSP芯片设计了两台智能小车。系统硬件主要有中央处理器、传感采集电路、小车、电机驱动电路等四部分组成。传感器选用有避障功能红外避障传感器TCRT5000红外反射式接近开关传感器一、系统方案设计与论证 4 1.1方案比较与论证 4 1.1.1直流电动机驱动 4 1.1.2 避障模块 4 1.1.3 黑白线检测模块 5 1.2信号的检测控制方案 5 1.2.1电机的信号控制过程 5 1.2.2黑白线、障碍信号检测的控制 5 1.3系统算法与误差分析 6 1.3.1直流电机同步算法与误差分析 6 1.3.2转弯角度的大小算法与误差分析 6 1.3.3预防小车出轨的算法与误差分析 6 二、 电路设计 6 三、 系统软件设计 7 四、 测试与结果分析 8 4.1硬件测试与结果分析 8 4.1.1小车车体 8 4.1.2直流电机驱动 8 4.1.3黑白线检测模块 8 4.1.4红外壁障模块： 8 4.2软件测试与结果分析 9 4.2.1单行模式 9 4.2.2超车模式 9 附件 10 附件1.件模块 10 附件2.电路设计 12 附件3.小车实体 13 附件4.主要程序清单 14 一、系统方案设计与论证 结合直流电动机相对良好的调速特性及较小的功耗特性，利用DSP产生的PWM波控制智能小车实现要求。智能小车采用集中控制和分散模块化设计。智能小车硬件由TMS320F2812开发板，升压电源模块，驱动模块，红外检测模块，黑白线检测模块组成。智能小车采用左右两电机驱动，两电机间的差速控制转向。智能车前端3组反射式红外光电传感器黑白线检测模块对黑线的反馈信号，通过DSP芯片控制PWM输出，从而控制电机的速度与转向。 1.1方案比较与论证 1.1.1直流电动机驱动 直流电动机驱动采用TI提供的TMS320F2812芯片，结合Mini红外避障传感器及ST188黑白线检测传感器，检测小车运动轨迹，产生占空比可调的PWM波实现调速。本模块用于驱动车上两个直流电机，能够较好的实现小车速度及方向的控制。 DSP的4个IO口输入信号给A1 A2控制A电机，输入信号给B1B2控制B电机，5V直流扩展输出可以给传感器供电，3.3V直流扩展输出可以给DSP或3.3V电压工作的模块供电。 1.1.2 避障模块 方案一：采用HC-SR04 超声波测距传感器（图2所示） 可提供 2cm-400cm 的非接触式距离感测功能， 测距精度可达高到 3mm；模块包括超声波发射器、接收器与控制电路。 方案二：Mini 红外探测传感器（图3所示），此传感器对环境光线适应能力强、精度高，其具有一对红外线发射与接收管，发射管发射出一定频率的红外线，当检测方向遇到障碍物（反射面）时，红外线反射回来被接收管接收，此时指示灯亮起，经过电路处理后，信号输出接口输出数字信号，可通过电位器旋钮调节检测距离，有效距离3～35cm，工作电压为3.3V-5V，由于工作电压范围宽泛，在电源电压波动比较大的情况下仍能稳定工作。 方案三：红外避障传感器这是一种集发射与接收于一体的光电传感器。检测距离可以根据要求进行调节。该传感器具有探测距离远、受可见光干扰小、价格便宜、易于装配、使用方便等特点，可以广泛应用于机器人避障、流水线计件等众多场合。前方无障碍输出高电平，有障碍输出口（黄色）电平会从高电平变成低电平。背面图有一个电位器可以调节障碍的检测距离，一旦调节好电位器（如调节好的最大距离60cm）则在有效距离内（如40cm处有障碍物、10cm处有障碍物）则输出低电平，低电平刚好给识别。红外避障传感器HC-SR04 超声波测距模块成本比较高，而且输出端口连接较复杂，Mini 红外探测传感器抗干扰能力不好，因此该模块选择方案三。 1.1.3 黑白线检测模块 方案一：使用反射式红外光电传感器ST188（图5所示），在黑线检测的测试中，若检测到白色区域，发射管发射的红外线没有反射到接收管，测量接收管的电压为4.8，若检测到黑色区域，接收管接收到发射管发射的红外线，电阻发生变化，所分得的电压也就随之发生变化，测得的接收管的电压为0.5。TCRT5000红外反射式接近开关传感器寻迹壁障TCRT5000光电传感器模块是基于TCRT5000红外光电传感器设计的一款红外反射式光电开关。传感