毕业论文小车设计论文智能寻光避障小车.doc

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1、2015年化工学院电子设计竞赛智能寻光避障小车参赛队员:指导教师:化工学院InstituteofChemicalTechnology摘要本作品智能寻光避障小车实现了可以从发车区出发,并自动进入光源区寻找光源,在寻找光源前进的过程中可以自动避开障碍物的干扰,找到光源并可以自动启动制动装置停车;停车后还可以自动开启车前闪烁灯光,并根据灯光的闪烁频率,开启同频智能报警。在智能寻光、避障的过程中利用了安装在车前角的光电开关的检测,使小车可以成功的避开前进过程中遇到的障碍物;利用了安装在车上部的光敏二极管的检测,保证了小车的前进方向。关键词:寻找光源避开

2、障碍II摘要I第1章方案选择与论证11.1车体设计与论证11.2系统控制基本方案11.3各模块方案的选择21.3.1电机与驱动模块的选择21.3.2障碍检测21.3.3光源检测3第2章系统的硬件设计42.1系统硬件的基本组成部分42.2控制器部分42.3各模块方案的选择42.3.1电机驱动模块42.3.2障碍检测模块52.3.3光源检测模块5第3章系统的软件设计63.1主程序流程图6第4章测试结果与总结74.1测试方法74.2测试仪器74.3测试结果74.4整车测试84.5总结8II第1章方案选择与论证1.1车体设计与论证方案一:选择市场现成的

3、玩具车改装,那种玩具车车体设计合理,各个部分的安装都坚实可靠,但是,缺点是该玩具车的车体车型都是固定的,要加上自定义的装置,限制较大。方案二:选择自己制作的小车,虽然自己做的小车功能实现上没有市场上的玩具车那样好,但是自己制作的的小车的车型可以自己设定,这样可以配合硬件的部分合理的装配。综合考虑,选择方案二比较好。1.2系统控制基本方案整体设计框图电机驱动控制器STC89C52障碍检测光源检测寻光本系统采用ASTC89C52作为系统控制器,它运算功能强,软件编程灵活,自由度大,可用软件编程实现各种算法和逻辑控制,并且由于其功耗低、成本低、体积小

4、、技术成熟、引脚较少,实物硬件布线较简单,因此,控制其他模块时操作简单,编程也相对简单。-8-1.3各模块方案的选择1.3.1电机与驱动模块的选择方案一:采用减速小型直流电机。减速直流电机控制精度很低,虽不能准确控制电机转速,但可控制电机正转、反转、不转等动作,速度均匀性好。这已足够我们控制小车前进、拐弯、后退等简单工作,且控制简单,电源要求低,易于实现。方案二:采用专用步进电机驱动器及与其配套的步进电机。步进电机是数字控制电机,用这种方案的控制精度(可控制角度)、效率和可靠性都很高,但价格过高、重量大、占用口资源多且控制复杂对电源要求也高,故

5、被我们排除了。通过以上对比,我们选择使用普通直流电机。驱动部分,采用专用芯片L293D作为电动车驱动芯片。L293D是一个具有高电压大电流的全桥驱动芯片,它相应频率高,一片L293D可以分别控制两个直流电机,而且还带有控制使能端。用该芯片作为电动车驱动,操作方便,稳定性好,性能优良。1.3.2障碍检测方案一:光电开关的检测距离长与接近开关等比较,光电开关的检测距离非常长,且是无接触式的,所以不会损伤检测物体,也不受检测物体的影响。并且采用对检测对象的表面进行反射及光透过方式,不像接近开关只能对金属,还能对玻璃、塑料、木制物体、液体等各种物质进行

6、检测。与接近开关同样,由于无机械运动,所以能对高速运动的物体进行检测。镜头免受污染后,光会散射或被遮光,所以在有活水蒸汽、尘土等较多的环境下使用的场合,需施加适当的保护装置。几乎不受一般照明光的影响,但像太阳光那样的强光直接照射受光体时,会造成误动作或损坏。方案二:超声波模块采用现成的HC-SR04超声波模块,该模块可提供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。基本工作原理:采用IO口TRIG触发测距,给至少10us的高电平信号;模块自动发送8个40khz的方波,自动检测是否有信

7、号返回;有信号返回,通过IO口ECHO输出一个高电平,高电平持续的时间就是超声波从发射到返回的时间。测试距离=(高电平时间*声速(340M/S))/2。比较之下,我们采用方案一。-8-1.3.3光源检测光源探测模块是本设计中比较重要的一部分,因为要实现智能小车前进,必须先找到光源,这样才能决定小车的前进路线。该模块若处理不当直接会导致整个设计的失败,找不到光源就无法完成任务。方案一:光敏二极管也叫光电二极管。光敏二极管与半导体二极管在结构上是类似的,其管芯是一个具有光敏特征的PN结,具有单向导电性,因此工作时需加上反向电压。无光照时,有很小的饱

8、和反向漏电流,即暗电流,此时光敏二极管截止。当受到光照时,饱和反向漏电流大大增加,形成光电流,它随入射光强度的变化而变化。当光线照射PN结时,可以使P

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