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时间:2020-05-26
《循迹、避障、寻光小车实验报告.doc》由会员上传分享,免费在线阅读,更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、.简易智能小车摘要:本系统基于自动控制原理,以MSP430为控制核心,用红外传感器、光敏三极管、霍尔传感器、接近开关之间相互配合,实现了小车的智能化,小车完成了自动寻迹、避障、寻光入库、计时、铁片检测、行程测量的功能。本系统采用液晶LCD12864显示数据,良好的人机交流界面,显示小车行程的时间、铁片中心线离起始线的距离和铁片的个数。整个系统控制灵活,反应灵敏。关键词:MSP430传感器LCD12864..目录一、方案论证与比较31、题目任务要求及相关指标的分析32、方案的比较与选择3(1)控制单元的选择3(2)直流电机驱动电路的选择3(3)轨迹探测模块选择3(4)金属
2、片的探测3(5)路程测量方案的选择4(6)避障方案的选择4(7)小车寻光方案的选择4(8)电源的选择4(9)刹车机构功能方案比较5二、系统总体设计方案及实现方框图51、系统总体设计方案52、系统实现框图5三、理论分析与计算51、铁片中心线距离的测量52、小车行程时间的测量5四、主要功能电路设计6..1、小车循迹模块62、小车检测铁片模块63、小车测距模块64、小车避障模块65、小车寻光模块66、直流电机驱动模块7五、系统软件的设计8六、测试量数据与分析81、测量数据82、数据分析8参考文献8....一、方案论证与比较1.题目任务要求及相关指标的分析题目要求小车按照规定的
3、跑道行驶,同时检测在跑道下的铁片,在检测到最后一块铁片时小车会有连续的声光显示;后又可以准确的避开障碍,而且不与障碍物接触;最后,在光源的引导下,进入车库。智能小车有显示功能,可以显示检测到铁片的数量,金属片距起点的距离,行驶的总时间。整个行驶过程中的总时间不大于90秒,小车在行驶90秒后会自动停车。2.方案的比较与选择(1)控制单元的选择方案一:利用单片机与FPGA配合使用。基于FPGAI/O口数量多以及运算速度快的特点,对各种传感器得到的信号进行处理,将处理结果交予单片机,从而由单片机控制小车的行驶。方案二:利用TI的单片机MSP430,该芯片集成了模拟电路、数字电
4、路、微处理器,具有AD采样、比较器、产生PWM控制信号,掉电可以继续复位工作等功能。此外,MSP430有众多的I/O口,可以很好的实现对小车的控制。由于FPGA太大,不宜装在小车上,并且FPGA不好供电。题目对小车的实时性要求不是很高,所以我们所需要的控制单元不必要具备很高的运算速度,故两种方案都可以很好的实现题目的要求。出于对成本和功耗的考虑,我们采用方案二。(2)直流电机驱动电路的选择方案一:采用H型桥式驱动电路。直流电机驱动使用最广泛的是H型桥式驱动电路,这种电机可以很方便的实现直流电机的四象限运行,分别对应正转、正转制动、反转、反转制动。但是使用时需要注意直通短
5、路,这给电路带来了不稳定因素。方案二:利用驱动专用芯片L298。L298是集成的桥式驱动电路,最大驱动电流可达到4A。该芯片使用时外围电路简单,控制方法十分方便。而且其驱动效果良好。经过比较,一块L298可以驱动两个电机,大大简化了驱动电路,所以我们采用方案二。(3)轨迹探测模块选择方案一:采用红外对管检测。一般自然光线中红外线频段能量较弱,而且红外线波长较长,近距离衰减小,这样在一定程度上能避免外界光源干扰,可以更为可靠的探测近距离的黑线。方案二:采用光敏电阻检测。光敏电阻对光强敏感,当光强时其电阻较小。黑线和白纸对光的反射能力不同,所以可以利用这一性质,判断黑线的位
6、置。在车下面,光强较弱,会在一定程度上影响光敏电阻的功能,并且还有钨丝灯对光敏电阻的影响,不同的地方光强不一样。另外,光敏电阻对光强有一定的反应时间,实时性不如红外对管,难以达到小车循迹的要求,所以我们选择方案一。(4)金属片的探测..方案一:采用分立的霍尔元件。霍尔元件在接近金属时,由于其电磁效应,会产生脉冲信号。然而,它产生的脉冲信号不是十分稳定,不便于信号的处理。方案二:采用工业用的集成金属检测元件——接近开关。当其接近金属片时可以产生很稳定的脉冲信号。当检测到金属的时候输出为低电平,没有检测到金属的时候为高电平。变化非常灵敏,接近开关完全能满足要求,最后我们采用
7、方案二。(5)路程测量方案的选择方案一:采用红外发射—接收对管。在车轮涂有黑白两种颜色,红外发射—接收对管对准不同的颜色时会得到高低不同的脉冲电平,进而得到车轮所转圈数。电动车在行驶过程中车轮所转的圈数,再乘以车轮的周长便可得到小车行驶的路程。方案二:采用霍尔传感器。霍尔传感器由霍尔开关、磁铁组成。其工作原理是将霍尔开关和磁铁分别安装在车架、车轮的适当位置。辆行驶时,在磁铁的作用下,霍尔开关产生开关信号,累计开关信号的总数,再乘上车轮的周长,便可计算出车辆行驶的距离。方案三:采用接近开关。在车轮上安装铁片。当其接近金属片时可以产生很稳定的
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