循迹避障小车答辩PPT.pptVIP

作品汇报 智能循迹小车 设计制作者：破坏者队 电子科学与工程学院 张鑫 钱雨皎 卢阳 方案设计时间： 2014年3月——2014年4月 设计背景 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。他可以按照预先设定的模式在一个特定的环境里自动的运作，无需人为管理，便可以完成预期所要达到的或是更高的目标。智能车就是其中的一个体现。智能小车集环境感知、规划决策，自动行驶等功能于一体的综合系统，是典型的高新技术综合体。 本次设计的智能车，采用ST89C52单片机作为小车的核心；利用红外传感器进行寻迹，用双L298N作为电机控制。 我们采用单片机STC89C52 作为主控制核心，STC89C52的对当前的传感器进行查询，根据传感器传来的信息，对当前的环境作出判断，最后对电机作出相应的动作。单片机通过红外传感器检测场地白线，从而控制电机驱动模块，改变电机转速，达到改变方向的目的。系统框图如下： 小车的总体设计 一、小车车体 方案一： 采用三轮式车身，前轮为万向轮，后轮为两个电机单独控制的驱动轮。但此方案使得车身较小，元器件安装的较紧密，在维护时较困难，而且当驱动轮运动偏差带来转向时，万向轮作径向运动，阻力小容易偏向，转弯时容易侧翻。所以我们放弃了此方案。 方案二： 采用四轮式车身。和3号车相比，4号车4个都是主动轮，偏向阻力一样，且重心变化导致力矩减小，就这点看，4号比3号容易偏向。但因其为四驱，其偏差更为离散，较难偏向，走直线容易。且此方案小车体积较大，有充裕空间安放元器件，也为后续添加其他功能做好准备。但小车转向较为笨重。由于小车安装元器件不是很多，所以我们选择此方案。 一、小车车体 四轮小车，四个直流电机。通过控制一个电机向前转，另一个电机向后转。即差分驱动从而达到转弯的目的。 三、传感器电路设计 方案1：用光敏电阻组成光敏探测器。 光敏电阻的阻值可以跟随周围环境光线的变化而变化。当光线照射到白线上面时，光线发射强烈，光线照射到黑线上面时，光线发射较弱。因此光敏电阻在白线和黑线上方时，阻值会发生明显的变化。将阻值的变化值经过比较器就可以输出高低电平。 但是这种方案受光照影响很大，不能够稳定的工作。因此我们考虑其他更加稳定的方案。 方案2：采用简易光电传感器 结合外围电路探测，但实际效果并不理想，对行驶过程中的稳定性要求很高，且误测几率较大、易受光线环境和路面介质影响。在使用过程极易出现问题，而且容易因为该部件造成整个系统的不稳定。故最终未采用该方案。 方案3：用红外发射管和接收管制作的光电对管寻迹传感器。红外发射管发出红外线，当发出的红外线照射到白色的平面后反射，若红外接收管能接收到反射回的光线则检测出白线继而输出低电平，若接收不到发射管发出的光线则检测出黑线继而输出高电平。这样制作组装的寻迹传感器基本能够满足要求，所以我们选择了这个方案。 在此基础上，我们讨论了以下方案： 方案一：采用两只红外对管，分别置于小车车身前轨道的两侧，根据两只光电开关接受到白线与黑线的情况来控制小车转向来调整车向，测试表明，只要合理安装好两只光电开关的位置就可以很好的实现循迹的功能。 方案二：采用三只红外对管，一只置于轨道中间，两只置于轨道外侧，当小车脱离轨道时，即当置于中间的一只光电开关脱离轨道时，等待外面任一只检测到黑线后，做出相应的转向调整，直到中间的光电开关重新检测到黑线（即回到轨道）再恢复正向行驶。现场实测表明，小车在寻迹过程中有一定的左右摇摆不定，虽然可以正确的循迹但其成本与稳定性都次与第一种方案。 三、黑线检测电路设计 探测路面黑线的基本原理：光线照射到路面并反射，由于黑线和白纸对光的反射系数不同，可以根据接收到的反射光强弱来判断是否是黑线。利用这个原理，可以控制小车行走的路迹。 方案一：　 采用继电器对电动机的开或关进行控制,通过开关的切换对小车的速度进行调整.此方案的优点是电路较为简单,缺点是继电器的响应时间慢,易损坏,寿命较短,可靠性不高。 方案二：　　 　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，