【精品】简易智能电动车论文.doc

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1、简易智能电动车目录摘要2%1.方案设计与论证31.电动机的选择32.传感器的选择33.系统核心控制结构的确定44.电动机驱动调速模块5%1.系统总体设计51.系统硬件总体结构52.系统软件流程6三方案实现81.传感器信息处理的实现82.电机驱动的实现113.显示与报警部分124.抗干扰技术与可靠性措施13四.性能测试及结果分析141.性能测试142.测试分析16171.特色自评16Abstract本系统设计采用一块单片机和两块CPLD作为简易电动小车的检测和控制核心。通过多种传感器对小车位置、姿态和环境信息进行检测，运用带码盘的直流电机作为小车的驱动，以CPLD实现PWM直流电机调速技术

2、，完成对小车运动位置、速度、方向和时间等的控制，进而控制小车依次完成寻轨、定位（C点）、避障、入库等一系列规定动作。检测引导线和边界线使用光电传感器，检测场地内薄铁片（探雷和定位）使用金属探测传感器，检测障碍物运用了多传感器（光电、红外和超声波）信息融合技术，入库动作在红外传感器帮助下实现。在上述实用、可靠的硬件平台基础上，设计出一套独特的软件算法，应用CPLD实现了精确调速。本设计除实现了基础要求和发挥部分的功能外，还具有以下几点特色:＞实时显示时间；＞C点5秒倒计时实时显示；＞小车整体均自制完成＞采用比较完善的软、硬件抗干扰解决方案；方案设计与论证首先介绍一下整个小车系统若干关键功能

3、模块的设计方案和选择依据。1.电动机的选择＞方案一：直流电机优点：结构紧凑，价格比较低；缺点：需要采用PWM调速和闭环控制以获得良好的效果。＞方案二：步进电机优点：控制器简单，只需作脉冲分配即可，没有累积误差；缺点：输出力矩小，体积重量比较大，价格较贵。综合考虑控制精度、实际负载以及以前的技术积累，本设计决定选择直流电机采用PWM闭环控制。2.传感器的选择在设计选用多种传感器分别或协同实现车况、环境信息的检测工作。具体包括：1）寻轨/探边用传感器利用黑白纸反射系数不同的特点，应用光电传感器实现对场地中引导线/边界线的检测。共选择四套光电传感器（型号：BN48；有效距离：0.5〜lcm）,

4、其中两个居中的光电传感器用丁探测引导线，两侧光电传感器用于探测小车是否触及场地边界。2）探雷/定点用传感器使用金属探测传感器对场地中埋设的薄金属片（包括“地雷”和“C点”）进行检测，具体型号为LJ12A3-4-Z/BXo3）测速/测距用传感器为形成闭环控制，采用光电码盘传感器提供转速/位盖信息，进而实现准确定位（B点）和完成规划的路径，以及保证准确的测量小车行驶的距离和包括“地雷”距离起始点的位置。4）避障用传感器由于周閘环境（如操作人员）可能对小车系统正常运行造成干扰，设计中没有简单釆用单一传感器，而是通过光电、红外和超声波传感器的信息融合实现对障碍物可靠确认和准确定位；结合具体场地形

5、状、规格和特点，进行合理的路径规划。具体包括一套红外传感器（型号：TX05D；有效距离：0〜120cm）、一套超声波传感器（型号：CST40-16,CSR40-16；有效距离：10〜999cm）以及前文提到的光电传感器。5）入库用传感器入库的关键是相对引导光源的准确定位和刹车控制。其中光源的准确定位是通过上文提及的红外传感器实现的。以上传感器的指标均适于本题冃的需求并有充足裕量。1.系统核心控制结构的确定＞方案一：单纯由单片机实现的方式这种方案要求单片机除了完成基木处理分析外，还需要完成信号的采集、存储、显示等控制与变换工作。其优点是系统规模较小，有一定灵活性；但是不适应于多信号和复杂信

6、号，难以达到题冃耍求。＞方案二单纯由用CPLD采集实现的方式优点是系统结构紧凑，可以实现复杂测量与控制功能，操作方便；缺点是调试过程繁琐、周期长。＞方案三：单片机与CPLD相结合的方式即用单片机完成主耍的信号分析和处理功能，用CPLD完成专门而具体的功能（如定时及相关显示）。这种方案兼顾了前两个方案的优点。通过以上对比，并结合本题功能要求复杂的特点，选用方案三；具体采用双单片机、双CPLD的方式。1.电动机驱动调速模块>方案一：采用继电器对电动机的开或关进行控制，通过开关的切换对小车的速度进行调整优点是电路较为简单，缺点是继电器的响应时间慢、机械结构易损坏、寿命较短、可靠性不高。>方案二

7、：单片机与多个达林顿管组成驱动电路用单片机控制达林顿管占空比，可以准确调整电动机的转速；缺点是功耗大、稳定性较差C>方案三：采用集成驱动电路模块实现电动机驱动调速。适用于驱动小功率的电机，常用芯片包括LG9110、L293、L298等。考虑到可靠性、开发周期等方面的因索，木设计采用上述方案三，应用一片L298在CPLD的控制下实现电动机驱动调速。二.系统总体设计1.系统硬件总体结构综合以上分析，确定本设计的总体结构框图如图1所示。在