智能小车的制作

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1、智能小车的制作智能小车控制系统选用AVR-ATMEGA16单片机为控制核心，通过光电编码器对小车速度进行检测，将速度反馈给单片机，由单片机对小车驱动直流电机进行转速控制，从而控制小车的速度并且通过控制P脉冲占空比对小车的速度进行调节。采用红外线对管对小车运行路线进行检测保证小车延预定路线行驶。经多次测试调整，实际测试中甲车和乙车分别从起点标志线开始，在行车道各正常行驶一圈，甲、乙两车按预定轨道位置同时起动，乙车通过超车标志线后在超车实现超车功能，并先于甲车到达终点标志线，即第一圈实现乙车超过甲车。实现了基本要求和部分发挥部分。　　关键词单片机AVR-ATMEGA16；红外线对管；车速检测；L

2、298驱动　　TP242A1674-6708（2011）54-0202-02　　1方案确定　　智能小车控制系统选用AVR-ATMEGA16单片机为控制核心，通过光电编码器对小车速度进行检测，将速度反馈给单片机，由单片机对小车驱动直流电机进行转速控制，从而控制小车的速度并且通过控制P脉冲占空比对小车的速度进行调节。当按键按下时，启动小车运行，小车运行过程中由装在车身的红外线对管，检测起始标志线、转弯标志线、超车标志线，将检测到的信号后送给单片机，由单片机控制L298驱动左右轮的电机，来控制电机进行转弯、加速、减速、超车区超车等功能。光电编码器测出两轮电机的转速，送回给单片机来调整小车的行进速度

3、。　　2单元电路设计　　2.1最小系统电路　　最小系统选用AVR-ATMEGA16，主要用于对各个模块进行控制，以保证每个模块正常运行，此模块为整个系统的控制核心，通过IO口对接受和发送数据，来实现控制，包括控制P波的占空比来控制电机的转速，光电编码器将测得的电机转速送回单片机，红外线对管检测的信息送回单片机，来控制小车按要求进行。　　2.2电机驱动电路　　设计过程，由于主控芯片上没有自带的P控制器，通过设计硬件电路和软件产生P波对电机进行控制。首先芯片通过P信号开启关闭通道，电路的有效值功率P如式1所示，只要控制占空比就可改变电机的驱动功率，由单片机的模块发出不同占空比的信号来控制行进电机

4、，按照要求转动。一块L298芯片可同时驱动两个直流电机，L298的工作电压为5V~20V，导通电阻为0.12Ω，输入信号频率通常小于10K，并且具有短路保护、欠压保护、过温保护等功能。从芯片的封装图可以看出，可用两个半桥电路增强其驱动能力，因此该方案可高效率、稳定、精确的控制电机转动。　　式1　　式1中:P为有效值功率；　　为P波占空比；　　U为电机供电电压；　　I为流过电机电流。　　2.3光电编码器测速电路　　设计采用光电编码器来测量电机转速，光电编码盘与电动机同轴，电机转动时带动光码盘同速旋转，可将电机转动的圈数也即电机输出轴上的机械几何位移量转换成脉冲或数字量，通过计算每秒光电编码器输

5、出的脉冲个数即可算出电机的转速。　　2.4信号采集红外对管电路　　红外对管是一种利用红外线的开关管，接收管在接收和不接收红外线时会出现导通和不道导通两种状态，利用外围电路可以输出明显的高低电平变化，CPU通过识别这些变化的高低电平，就可以采取措施对小车进行控制。　　3软件设计及工作流程　　3.1软件设计整体介绍　　对于小车而言，硬件是小车的躯体，而软件则是小车的大脑，时刻控制着小车的行驶速度和方向。小车的行驶离不开软件的控制。由此可见软件的控制对于小车来讲是很重要的。小车运行的快慢与导航的精度全部依靠软件做的好与否。本设计的软件设计主要分为两个部分：小车的运动模型设计和控制器设计。　　3.2

6、简单运动模型　　小车在实际行驶中，主要运动轨迹有两种情况：直线和曲线行驶。本文对两种情况都建立了模型；首先当小车直线行驶时，建立小车运动关系图如图1所示。　　　　图1小车运动关系图　　根据关系图所示，假设小车运动方向与X轴的夹角、X坐标、Y坐标作为状态变量，建立运动状态方程如式所示：　　　　　　式2　　　　　　其中，式中VR、VL分别为右轮、左轮的速度，为小车总体速度，L为左右轮间距。　　由于上面的公式具有连续性，而在采样的过程，只能采取间断的信号，因此必须对上面的公式进行离散化。设T作为采样周期，利用光电编码器在一个周期内测出的脉冲个数可求得第n个周期内小车移动的路程。对式2进行离散化与线

7、性插值可以得到一组递推公式如式3所示：　　式3　　　　其中，式3中的Xn，Yn表示小车在第n次采集的坐标值。当小车行驶的轨迹是直线时直接带入上面公式就直接可以算出。　　3.3控制器设计　　电机控制中，如果只采用开环控制系统控制电机，小车的运行会受外界的障碍物的影响。为了避免这种情况，让小车能够稳定的运行，采用增量式光电编码器形成的测速反馈电路，构成转速负反馈的闭环系统。它能够随着负载的变化而相应的改变电枢电压