文档介绍：《智能电动小车》
摘要:本课题组设计制作了一款具有智能判断功能的小车,功能强大。小车具有以下几个功能:自动避障功能;寻迹功能(按路面的黑色轨道行驶);趋光功能(寻找前方的点光源并行驶到位);检测路面所放置的铁片的个数的功能;计算并显示所走的路程和行走的时间,并可发声发光。作品可以作为高级智能玩具,也可以作为大学生学****嵌入式控制的强有力的应用实例。
    作品以两电动机为主驱动,通过各类传感器件来采集各类信息,送入主控单元AT89S52单片机,处理数据后完成相应动作,以达到自身控制。电机驱动电路采用高电压,高电流,四通道驱动集成芯片L293D。其中避障采用红外线收发来完成;铁片检测部分采用电感式接近开关LJ18A3-8-Z/BX检测;黑带检测采用红外线接收二极管完成;趋光部分通过3路光敏二极管对光源信号的采集,再经过ADC0809转化为数字信号送单片机处理判别方向。由控制单元处理数据后完成相应动作,实现了无人控制即可完成一系列动作,相当于简易机器人。
关键字:智能控制   蔽障  红外线收发  寻迹行驶  趋光行驶
     方案一:采用各类数字电路来组成小车的控制系统,对外围避障信号,黑带检测信号,铁片检测信号,各路趋光信号进行处理。本方案电路复杂,灵活性不高,效率低,不利于小车智能化的扩展,对各路信号处理比较困难。
     方案二:采用ATM89S52单片机来作为整机的控制单元。红外线探头采用市面上通用的发射管与及接收头,经过单片机调制后发射。铁片检测采用电感式接近开关LJ18A3-8-Z/BX检测,黑带采用光敏二极管对光源信号采集,再经过ADC0809转化为数字信号送到单片机系统处理。此系统比较灵活,采用软件方法来解决复杂的硬件电路部分,使系统硬件简洁化,各类功能易于实现,能很好地满足题目的要求。
     比较以上两种方案的优缺点,方案二简洁、灵活、可扩展性好,能达到题目的设计要求,因此采用方案二来实现。方案二的基本原理如图1所示。
                                                   图1  智能车运行基本原理图框图
     避障部分采用红外线发射和接受原理。铁片检测采用电感式接近开关LJ18A3-8-Z/BX检测,产生的高低电平信号经过处理后,完成相应的记录数目,驱动蜂鸣器发声。黑带寻迹依靠安装在车底部左右两个光敏二极管对管来对地面反射光感应。寻光设计在小车前端安装3路(左、中、右)光敏电阻对光源信号采集,模拟信号经过ADC0809转化为数字信号送到MCU处理。记程通过在车轮上安装小磁块,再用霍尔管感应产生计数脉冲。记时由软件实现,显示采用普通七段LED。此系统比较灵活,采用软件方法来解决复杂的硬件电路部分,使系统硬件简洁化,各类功能易于实现。
1) 避障方案选择
     方案一:采用超声波避障,超声波受环境影响较大,电路复杂,而且地面对超声波的反射,会影响系统对障碍物的判断。
     方案二:采用红外线避障,利用单片机来产生38KHz信号对红外线发射管进行调制发射,发射出去的红外线遇到避障物的时候反射回来,红外线接收管对反射回来信号进行解调,输出TTL电平。外界对红外信号的干扰比较小,且易于实现,价格也比较便宜,故采用方案二。
     红外线发射接受电路原理图如图2所示。
     采用红外线避障方法,利用一管发射另一管接收,接收管对外界红外线的接收强弱来判断障碍物的远近,由于红外线受外界可见光的影响较大,因此用250Hz的信号对38KHz的载波进行调制,这样减少外界的一些干扰。接收管输出TTL电平,有利于单片机对信号的处理。采用红外线发射与接收原理。利用单片机产生38KHz信号对红外线发射管进行调制发射,发射距离远近由RW调节,本设计调节为10CM左右。发射出去的红外线遇到避障物的时候反射回来,红外线接收管对反射回来信号进行解调,输出TTL电平。利用单片机的中断系统,
在遇障碍物时控制电机并使小车转弯。由于只采用了一组红外线收发对管,在避障转弯方向上,程序采用遇障碍物往左拐方式。如果要求小车正确判断左转还是右转,需在小车侧边加多一组对管。外界对红外信号的干扰比较小,性价比高。。调试时主要是调制发射频率为接收头能接收的频率,采用单片机程序解决。发射信号强弱的调节,由可调精密电阻调节。
                                                       图2  红外线发射接受电路原理图
2)检测铁片方案选择
     方案一:采用电涡流原理自制的传感器,取才方便,但难以调试,输出信号也不可靠,成功率比较低,难以准确输出传感信息。