智能控制大赛论文--扫雷小车

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1、"三星视界杯”第九届智能控制设计大赛设计报告#詢rt乂*第SouthChinaUniversityofTechnology所报组别:队长:队员:高级组张文康曾焕生第五玉麒华南理工大学自动化科学与工程学院2014.5.15目录1设计题目以及要求4场地说明41.2车模与传感器要求:51.3基本耍求51.4扩展要求52方案比较52.1系统硬件结构设计:52.2控制器的选择方案:62.3车体的选择与比较方案62.4电池的选择方案62.5传感器的选择方案63设计与论证73丄简介73.2创新功能74理论分析与计算84.

2、1车轮半径84.2车轮转过1格走过的距离84.3＞两个车轮的距离84.4、转弯半径94.5、传感器距离分析计算95电路图及有关设计文件105.1K60核心板系统模块105.2电机驱动模块115.3光电检测模块125.4AT89C52最小系统板模块135.5液晶与语音模块135.6蓝牙模块135.7上位机146算法设计及分析146.1红外对管判断路况分析146.1.1巡线146.1.2节点路况判断156.2扫描全图算法166.3最优路径算法166.4蓝牙通信错误!未定义书签。7测试数据及测试结果分析177.1

3、系统测试的目的：177.2系统测试的方法：177.3测试仪器178心得体会189附录191设计题目以及要求场地说明设计一辆由黑线引导行进路线的智能小车。要求小车在活动场上能利用传感器判断黑线的位置，并能判断岀磁铁（雷达）的位置。如图所示，场地的主体是1500*1500mm2矩形（由5*5块300*300m2的小正方块组成，其中小车行驶路线由宽30mm的黑胶带按照网格线贴成。出入口贴有一块300*300mrrP正方形。入口■■■■■■■11■■■■■■出口1.2车模与传感器要求:车身加传感器长宽均不得超过30

4、0mm,传感器只能安装在小车上，不允许使用场外定位器件。磁铁的位置不确定，比赛时由工作人员摆放在任意节点上。总共有3块磁铁。1.3基本要求1.小车自主判断黑线的位置，并自动沿黑线行驶，行驶过程中车身不得离开黑线，到达出口位置能自动停下并自动声光形式示意。2.搜索环节：由于路线与出口均为未知，小车在本环节内需自主寻找到出口，并“记忆”所走路线，并记下磁铁（雷）的位置，此过程不允许小车离开黑线。此过程不得超过10分钟。（小车到达岀口后，可以往回走，以测试其它路线，但最终必须回到出口，并以声光形式示意此环节完成）

5、，迷宫所有黑线部分至少要走过一遍。3.经过搜索环节后，小车凭借对上一环节的“记忆”，制定最优路径，重新从入口进入迷宫扫雷，以最短的路径扫完所有的雷。1.4扩展要求1.设计人机界面，小车以无线形式与人机界面通信，并显示当前小车信息（位置等）2.将第一次搜寻结果画出模拟地图（完整的地图），以及“雷”的具体位置及第二次扫雷过程所走的最优路径传冋电脑显示或液晶显示或其它创意。2方案比较2.1系统硬件结构设计：方案一：小车使用印刷板制作小车的底板，把所有的模块放置在同一块底板上,减少飞线。方案二：小车分模块制作，每一

6、个模块控制一个功能。小车使用万向轮，由两个电机带动两个轮子走动。由有机玻璃板构成车的底板，方便各个模块的定位。比较之后发现方案一虽然能够减少飞线，使得小车的外观更加美观。不过却存在系统板过大，制板难度大，故障率大的问题。方案二虽然存在飞线多的缺点，不过由于模块的独立性比较强，可以分模块测试，不至于因为其中一个模块的问题而导致整个板重新制作。2.2控制器的选择方案：方案一：51单片机，这个控制器虽然相对容易控制，比较简单。不过存在资源相对较少的缺点。方案二：K60单片机，飞思卡尔智能车专用主控制器，虽然在控制

7、上相对51更有难度，不过资源上远比51多。完全能够满足小车加载更多的创新功能。经过Z前使用这两种单片机的经验，以及考虑到扩展功能，我们还是选择了K60作为主控制器。2.3车体的选择与比较方案方案一:采用四轮小车，前轮由舵机控制转弯，后轮由动力电机控制前进与后退。方案二：采用三轮小车，前面两轮由两个电机分别控制，用其速度差来实现转弯与调整，后前轮为万向轮，用来维持小车的平衡由于采用四轮车，小车在转弯时会产生转弯半径会偏离轨迹，不能按照黑色轨迹前进，而转弯半径无法缩小到满意的程度，由于三轮小车用两个电机来控制两

8、个轮子，故很容易来实现转弯与调整，是理想的车体模型，故选择第二个方案。2.4电池的选择方案方案一：使用普通的干电池给这个系统供电。这个方案在电池来源上比较广泛,不过也存在电量消耗大，长时间消耗的成本更高，不适合的长时间调试。方案二：使用可重复充电的锂电池给整个系统供电。这个方案在短时间的调试会存在成本过高和来源难的缺点，不过在长时间的调试中，这种可重复充电的电池能够大大降低成本。综上所述，最终选择方案二。2.5传