简易智能小车

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1、校园电子2003年全国大学生电子设计竞赛一等奖简易智能电动车(E题)·大连理工大学常玉保杨春晖刘崇杰辅导教师吴振宇·摘要本系统采用凌阳SPCE061A单片机作为电动小车控制核心。采用自制圆形多角度光电传感器检测光源位置，利用红外线传感器检测黑色引导线，利用金属传感器检测薄铁片，采用PWM电路控制电机的转速、H型驱动电路控制电机的转向。基于可靠的硬件设计和抗干扰的双电源供电方案，加之采用稳定且独特的软件算法，实现了对小车在行进过程中路线的准确控制。附加的语音报数、信号灯指示等功能使本设计更趋完善。方案选择与论证息，利用图像处理判断小车行驶位置。容易

2、测量出小车的行驶速度。此种方法，对路面的信息处理准确，但方案二受鼠标工作原理的启发，1.单片机选择对硬件和软件的要求都较严格，再加上采用断续式光电开关。由于该开关是沟方案一采用传统的89C51作为自动自己的知识有限，在短时间里很难调试槽结构，可以将其置于固定轴上，再在车往返小汽车的控制核心。51单片机具有出结果，所以只能摒弃。轮上均匀地固定多个遮光条，让其恰好价格低廉、使用简单等特点，但其运算速方案二采用一组探测头对路面的通过沟槽，车轮转动时产生连续脉冲。通度较低、功能比较单一，如要对小车实现信息进行探测。此种方法对硬件和软件过脉冲的计数，对速度

3、进行测量。语音等功能就必须外扩芯片，控制过程的要求我们现在都能达到，而且对于本以上两个方案中，由于小车的车轮相对比较繁琐。作品来说，此项设计已经足以能达到要较小，方案一的磁性材料密集安装十分方案二采用凌阳16位单片机求。困难，且测量精度比较低，很难精确控制SPCE061A作为控制核心。SPCE061A具对于方案二又可以采用一组两个、小车；相反，方案二能够适应这种条件，有丰富的资源、指令周期短、工作速率三个或更多个探测头。实验证明，当采可以在车轮上加较多的遮光条来满足脉快、低功耗、低电压、可编程音频处理、用两个探测头时，小车也可以循线行冲计数的精度

4、要求，因此采用方案二。实在线下载易于调试等优点，完全适合于驶，但行驶中车的走姿很难保持稳定；用中由于遮光条位置等因素影响产生的对小车的控制。尤其是其语音播放功能采用如图1所示的三个探头后，小车的是一种连续的正弦调幅波，需将整形电对增加小车的语音报数功能提供了很大路变换为方波信号。的方便。5.铁片检测模块基于上述分析，拟选择方案二。方案一采用分立的霍尔元件去检2.电机驱动模块测金属比较复杂，而且灵敏度也不太理方案一采用步进电机作为动力的图1想，加之时间有限所以在此处未能选来源，此种方案可以轻松实现精确调速，行驶状态就好控制多了，同时三个探头还用。但

5、合适的步进电机短期内较难寻到，同可以兼做小车入库停车位置状态探头；采方案二采用工业用的集成金属检时增加系统控制的复杂程度，而且好的用三个以上的探头对车的行驶性能没有太测开关器件去检测金属，此模块使用简步进电机其价格也不菲。多的改进，同时增加了硬件成本和控制难单、灵敏度高（两毫米范围内能检测出平方案二采用电阻网络或数字电位度，因此探头也并非越多越好。实用中我行放置的小铁钉），能够精确测出金属的器调整电动机的控制电压，从而达到调们选用三个并行一排的探头。位置。本设计采用该方案。速的目的。普通电阻网络只能实现有级路面黑线检测的大致原理是：光线6.躲避障

6、碍物调速，精密数字电位器价格比较昂贵，同照射到路面并反射，由于黑线和白纸的方案一采用超声波测距模块。利时还需要增加辅助电路实现正反转。反射系数不同，可根据接收到的反射光用超声波的测距原理可以很方便地判断方案三：采用大功率达林顿管组成强弱判断探头的位置。出小车的前方是否有障碍物，但由于障的PWM和H型电机驱动电路。达林顿管直流式红外二极管收发模块具有电路碍物是在某一区域内随意摆放，实测到组成的PWM电路节省电源，H型电路可简单、易于调试等特点，但它同时也很容障碍物后让小车准确地躲避障碍物是一以方便地实现正反转控制，电子开关的易受到外界光源的干扰，无

7、法适应场地更个模糊控制过程，比较难于实现。速度很快，稳定性也很强，是一种广泛采换时不同背景光源的影响；这里我们采用方案二如图用的控制直流电机转向的电路。使用此了脉冲调制式红外发射接收模块，很容易2所示，依据题设方案可以很方便地在程序中实现对电机滤除外界干扰，虽然电路相对比较复杂，要求，障碍物在上调速，减少了硬件电路。但足以保证小车的稳定行驶。下两个方形区域基于上述分析，拟选择方案三。4.车速及路程计算模块内，只要小车依靠3.路面黑线探测模块方案一采用霍尔集成片。根据霍图2光源的指示沿着中方案一用摄像头采集路面图像信尔原理，利用工业用的霍尔元件可以

8、较·33·电子世界2004年9期校园电子间的空白区域行走就不会碰到障碍物，图4本系统有两套PWM和H型驱动电路。5。发射部分是由单片机产