智能小车控制ppt课件.pptx

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1、智能小车控制电气与电子工程系李英辉2011.11.05设计目的熟练掌握单片机系统设计与调试方法；掌握智能小车控制原理；掌握光电开关、超声模组、循迹传感器的工作原理及使用方法；掌握电路板设计与制作及电子产品组装、制作与调试技术。设计内容1．利用提供的小车套件组装一辆小车，设计循迹线路并组装循迹传感器和避障装置；2．设计小车电机驱动板、寻迹模块、避障模块电路，绘制电路原理图并制作PCB电路板；3．组装小车硬件部分：包括小车底盘、控制电机、循迹模块、超声波模块、控制板、电源等；4．编写单片机控制程序、使其完成如下功能：1）基本功能：小车能够在设计的线路上完成寻迹功能；2）拓展功能：在循迹

2、线路上设置障碍物，小车遇到障碍物能够自动绕道行驶，完成避障功能；电源模块方案1：采用6节1.5V干电池供电，电压达到9V给直流电机供电，然后用7805降压、稳压后给单片机系统和其他芯片供电。方案2：采用3节4.2V可充电式锂电池串联共12.6V给直流电机供电，经过7809的电压变换后给直流电机供电，然后用7805降压、稳压后给单片机系统和其他芯片供电。方案3：采用12V蓄电池降压后为直流电机供电，再将其降压、稳压后给单片机系统和其他芯片供电。稳压模块方案1：采用两片7809将电压稳压至9V后给直流电机供电，然后采用一片7805将电压稳至5V，给单片机系统和其他芯片供电。方案2：采用

3、两片7809将电压稳压至9V后给直流电机供电，然后采用2576将电压稳至5V。2576的输出电流最大可至3A。寻迹传感器模块方案1：用光敏电阻组成光敏探测器。光敏电阻的阻值可以跟随周围环境光线的变化而变化。当光线照射到白线上面时，光线发射强烈，光线照射到黑线上面时，光线反射较弱。将阻值的变化经过比较器就可以输出高低电平。方案2：用红外发射管和接收管制作光电对管寻迹传感器。红外发射管发出红外线，当发出的红外线照射到白色的平面后反射，若红外接收管能接收到反射回的光线则检测出白线继而输出低电平，若接收不到发射管发出的光线则检测出黑线继而输出高电平。红外探测器探测距离有限，一般最大不应超过

4、3cm。方案3：用RPR220型光电对管。RPR220是一种一体化反射型光电探测器，其发射器是一个砷化镓红外发光二极管，而接收器是一个高灵敏度，硅平面光电三极管。当发光二极管发出的光反射回来时，三极管导通输出低电平。电机模块方案1：采用步进电机作为该系统的驱动电机。由于其转过的角度可以精确的定位，可以实现小车前进路程和位置的精确定位。虽然采用步进电机有诸多优点，步进电机的输出力矩较低，随转速的升高而下降，且在较高转速时会急剧下降，由于其转速较低，不适用于小车等有一定速度要求的系统。方案2：采用直流减速电机。直流减速电机转动力矩大，体积小，重量轻，装配简单，使用方便。由于其内部由高速

5、电动机提供原始动力，带动变速（减速）齿轮组，可以产生较大扭力。电机驱动模块方案1：采用专用芯片L298N作为电机驱动芯片。L298N是一个具有高电压大电流的全桥驱动芯片，它相应频率高，一片L298N可以分别控制两个直流电机，而且还带有控制使能端。用该芯片作为电机驱动，操作方便，稳定性好，性能优良。方案2：对于直流电机用分立元件构成驱动电路。由分立元件构成电机驱动电路，结构简单，价格低廉，在实际应用中应用广泛。小车控制模块采用左右两轮分别驱动，后万向轮转向的方案。左右轮分别用两个转速和力矩基本相同的直流电机进行驱动，车体尾部装一个万向轮。在安装时我们保证两个驱动电机同轴。当小车前进时

6、，左右两驱动轮与后万向轮形成了三点结构。这种结构使得小车在前进时比较平稳，可以避免出现后轮过低而使左右两驱动轮驱动力不够的情况。为了防止小车重心的偏移，后万向轮起支撑作用。将单片机控制模块、驱动模块、电源等模块固定在小车上部，信号采集模块安装在小车前部的底部，离地面约1厘米。光电传感器（一）NPN常开型光电传感器，检测距离为0-3厘米。主要用于检测，短距离或近距离物体的存在或运动状态；作用类似于接近开关，但检测物体材质不局限于金属，亦可为不透明的非金属。工作电压：5V工作电流：10mA信号输出：TTL电平接线图：输出外加上拉电阻特点：输出信号稳定，不受可见光影响，寿命长光电传感器（

7、二）集发射与接收于一体的NPN型光电传感器。检测距离可以根据要求进行调节。该传感器具有探测距离远、受可见光干扰小、价格便宜、易于装配、使用方便等特点，可以广泛应用于机器人避障、流水线计件等众多场合。电气特性：尺寸：U:5VDC直径:17MMI:100mA传感器长度:45MM Sn:3-80CM引线长度:45CM检测到目标是低电平输出，正常状态是高电平，输出接1K左右上拉电阻即可连接到IO口上。黑白线检测传感器TK-20黑白线检测传感器有效探测距离达5cm。通过调节