避障小车制作讲解.doc

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1、智能避障小车实验报告与总结学院：机电工程学院专业年级：09级电气工程及其自动化队员姓名：智能避障小车实验报告与总结摘要：本设计制作的是单片机控制的自动避障小汽车，以单片机为小汽车的“大脑”，红外线探头为小汽车的“眼睛”，电机为小汽车的“双足”。“大脑”控制“眼睛”去看前方是否有障碍物，当“眼睛”看到障碍后，由大脑来控制“双足”的行动方向。从而实现小汽车的自动避障。关键词：单片机红外线传感器避障小车一、设计任务与要求小车从无障碍地区启动前进，感应前进路线上的障碍物后，根据障碍物的位置选择下一步行进方向。二、方案设计与

2、论证本设计制作的是单片机控制的自动避障小汽车，以单片机为小汽车的“大脑”，红外线探头为小汽车的“眼睛”，电机为小汽车的“双足”。“大脑”控制“眼睛”去看前方是否有障碍物，当“眼睛”看到障碍后，由大脑来控制“双足”的行动方向。从而实现小汽车的自动避障。电路原理简单，结构明了。如图为整个系统的框图。根据设计要求，我们的自动避障小车主要由六个模块构成：车体框架、主控模块、探测模块、电机驱动模块组成。各模块分述如下：1、小车车体在设计车体框架时，我们有两套起始方案，自己制作和直接购买车身。方案二：自己设计制作车架自己制作小

3、车底盘，用两个直流减速电机作为主动轮，利用两电机的转速差完成直行、左转、右转、左后转、右后转、倒车等动作。减速电机扭矩大，转速较慢，易于控制和调速，符合避障小车的要求。而且自己制作小车框架，可以根据电路板及传感器安装需求设计空间，使得车体美观紧凑。但这种方法费时费力且成本较高。方案二：购买半成品小车底盘改装，此种方案方便简洁而且价格低廉，小车各个机械部分安装完整，只需稍加改装就可以使用。而且我们主要是目的是小车控制系统的设计，因此我们采取该方案。2、主控板小车的主控系统，即小车的大脑，我们采用了STC89C52单片

4、机制作的最小系统。3、避障模块避障方案选择，方案一：采用超声波避障。超声波受环境影响较大，电路复杂，而且地面对超声波的反射，会影响系统对障碍物的判断。    方案二：采用红外线避障。利用单片机来产生38KHz信号，并用250HZ的方波对红外线发射管进行调制发射，发射出去的红外线遇到避障物的时候反射回来，红外线接收管对反射回来信号进行解调，输出TTL电平。外界对红外信号的干扰比较小，且易于实现，价格也比较便宜，故采用方案二。4、电机驱动模块使用L293D芯片驱动电机。L293D是一个具有高电压大电流的全桥驱动芯片，输

5、出电压最高可达50V，可以直接通过电源来调节输出电压；可以直接用单片机的IO口提供信号，而且带有使能端，方便PWM调速，电路简单，性能稳定，使用比较方便。L293D芯片可以驱动两个二相电机，也可以驱动一个四相电机，正好符合我们小车两个二相电机的驱动要求。三、硬件设计1、小车改装我们使用的小车是专门用来制作智能小车的底盘套件，我们发现它的万向轮是用的牛眼轮，这种轮子在行走时摩擦较大而且容易产生噪声，因此我们用自制的万向轮取代了牛眼轮。小车其他部件性能均良好。1、最小系统设计2、电机驱动设计1、避障模块设计本模块由三组

6、红外光电对管传感器和一块lm393电压比较器中控板组成。红外光电传感器采用红外线发射与接收原理，发射出去的红外线遇到避障物的时候反射回来，红外线接收管对反射回来信号进行解调，输出TTL电平。输出的TTL电平经过电压比较器进行二值化处理后输入单片机处理。（图）四、软件设计五、运行情况测试每一件产品的生产完成后都要对其各项性能指标进行测试和调试，在本设计制作完成后，对其转弯和检测障碍的距离进行了调试和测试。首先，小汽车的转弯时间。根据不同的路面，小汽车转过90°弯时所用的转弯时间各不相同，在光滑的路面上转弯的时间是0.

7、4s左右，在粗糙的路面则需要0.6s左右的时间，所以经过综合考虑后，把小汽车的转弯时间调整为0.5s，使小汽车在行驶过程中能够做到最佳的运行状态。其次，检测障碍的距离。因为小汽车的避障是采用红外线避障的，而采用红外线避障的缺点就是，红外线遇到黑色的障碍物后，其光线容易被黑色物体吸收，使得单片机无法检测到黑色障碍物，所以小汽车遇到黑色障碍物时将不能很好的避障，甚至不能避障。但在对一般的障碍物进行避障时，要根据小汽车的行驶速度来决定避障的距离。经试验当在车体前方放置白色物体时，小汽车距离障碍物20cm左右就能避障，当在

8、车体前方放置深色物体时，小汽车距离障碍物10cm左右才能避障。所以综合考虑后决定把红外线发射强度适当提高，使得小汽车在遇到深色物体时离障碍20CM左右就能避障。以便使小汽车能够很好的避障。调节红外线发射电路中RW的阻值可以调节红外线的发射强度，以此来调节避障的距离。六、实验总结按照要求,小车很好的完成题目要求的任务.本作品涉及到一系列的光电一体化的技术,其中