小车设计论文

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1、智能寻迹电动小车的设计（百色学院，广西，百色，2011-5-18）摘要：寻迹小车采用光电传感器来识别白色路面中央的黑色引导线，通过AT89S52单片机实现对传向和驱动电机的PWM控制，使小车实现快速稳定地寻线行驶。分模块阐述了寻迹小车的原理、软硕件设计及制作过程。寻迹小车能一定速度、平稳地完成对各种曲率引导线的寻线行驶任务然十字路口硬件限制尚不能精确走完多个方格组成的地形。关键词：单片机，PWM控制，寻迹，红外探测1方案设计与比较1.1运动方式的选择通常的运动方法有轮式和履带驱动式两种，其选择依赖丁•路面状况、机械复杂性和控制复杂

2、性。八方案一：采用四轮一一常见的汽车结构模式，特点是一个马达作为动力，通过变速箱驱动后轮；另一个马达转动导向轮来决定行驶方向。优点是在直道行驶速度较快、方向和速度相互独立。缺点为转弯半径大、驱动轮易打滑、导向轮方向不易精确控制。方案二：采用履带式结构特点：两个电机分别驱动两条履带。优点是可以在原地转动；在不平的路面上性能稳定，牵引力大。缺点为速度慢、速度和方向不能单独控制摩擦力很大;能量损耗大，机械结构复杂。综合考虑，我们将轮式和履带式的优点结合在一起，采用四轮电动小车改装，两个3v直流马达分别驱动两边的第一个车轮，后轮分別由前轮

3、牵引驱动。优点是速度可控、转弯方便。1.2电机驱动调速方案论证电动小车的驱动不但要求电机驱动系统具有高转矩重量比、宽调速范围、高可靠性，而且电机的转矩■转速特性受电源功率的影响，这就要求驱动具有尽可能宽的高效率区。方案一：永磁直流电机。直流电机的控制很简单，性能出众，直流电源也容易实现。这种直流电机的驱动及控制需要电机驱动芯片进行驱动。L298N是SGS公司的产品，内部包含4通道逻辑驱动电路。是一种二相和四相电机的专用驱动器，即内含二个H桥的高电压大电流双全桥式驱动器，接收标准TTL逻辑电平信号，可驱动46V、2A以下的电机。采用

4、PWM来实现直流电动机的调速，在对直流电动机电压的控制和驱动屮，半导体功率器件（L298）在使用上可以分为两种方式：线性放大驱动方式和开关驱动方式。在线性放大驱动方式，半导体功率器件工作在线性区，优点：控制原理简单，输出波动小，线性好，对邻近电路干扰小；缺点：功率器件工作在线性区，功率低和散热问题严重。我们采用开关驱动方式,使半导体功率器件工作在开关状态，通过脉宽调制（PWM）来控制电动机的电压，从而实现电动机转速的控制。方案二：伺服电机。伺服电机又称执行电动机，在自动控制系统中，用作执行元件，把所收到的电信号转换成电动机轴上的角

5、位移或角速度输出。其主要特点是：当信号电压为零吋无自传现象，转速随着转矩的增加而匀速下降。缺点：采用交流电压供电。综上所述，采用永磁直流电极比较好，电路简单，且性能相对较好。1.3路面探测方案论证探测路面黑线的原理：该智能小车在画有黑线的口纸“路面”上行驶，由于黑线和山纸对光线的反射系数不同，可根据接收到的反射光的强弱来判断“道路”一黑线。方案一：采用可见光发光二极管和光敏二极管,采用普通町见光发光管和光敏管组成的发射一接收电路。其缺点在于易受到环境光源的影响。即便提高发光管亮度也难以抵抗外界光的干扰。方案二：采用反射式红外发射一

6、接收器，采用反射式红外发射一接收器。直接用直流电压对发射管进行供电，其优点是实现简单，对环境光源的抗干扰能力强，在要求不高吋可以使用。方案三：釆用脉冲调制的红外发射一接收器，在方案二的基础上采用脉冲调制发射。由于环境光干扰主要是直流分量，因此如果采用带冇特定交流分量的调制信号，则可在接收端采用相应的手段来大幅度减少外界干扰。缺点是实现复杂、成本高。根据木题口屮对探测地面的要求，由于传感器可以在车体的下部，发射、接收距地面都很近，外界光对其的干扰都很小。在基本不影响效果的前提下，为了简便起见，我们选用了方案二。1.4障碍物探测模块障

7、碍物探测原理：障碍物可山包有红、绿色纸的长方体制作，其长、宽、高约为62mm-<62mm-<87mm（可川儿张扑克牌制作长方体），场地上可允许有最多两个障碍物（也可只有一个，也可以放置两个同色或者不同色的障碍物，由测评专家指定），放置位置可在任意十字路口屮间位置（T字路口不放置，障碍物面向电动车放置）。方案一：超声波探测，采用超声波器件。超声波波瓣较宽，一个发生器就可以监视较宽的范围。其优点为抗干扰能力强，不受物体表面颜色的影响。缺点为实现电路复杂，且用通常的测量方法在较近距离上有盲区。方案二：光电式探测，采用光电式发射、检测模块

8、。曲于单个发射器的照射范围不能太小,因此不使用激光管。用波瓣较宽的脉冲调制型红外发射管和接收器。其优点是电路实现简单,抗干扰性较强。由于题目中己知障碍物外表除了黑色，有利于红外线的反射的其它颜色。同时从电路实现的难易程度上考虑，我们最终选择了方案二