一型车的设际方案.doc

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1、2015基于AVR单片机的智能小车设计摘要整个智能小车的设计主要以AVR单片机为控制核心，以四轮小车为控制对象，实现小车的循迹运行、检测障碍物等功能。本设计通过灰度传感器、红外传感器经过电压比较器进行电压差值的对比实现循迹功能，通过红外避障传感器实现智能小车躲避障碍的功能。通过单片机的控制，将各模块有效的整合在一起，达到预期的目标。目录1.对参加项目的大概介绍2.一型车的系统方案设计2.1总体设计方案及框图2.2核心控制单元的选择2.3循迹方案的设计2.4避障方案的设计2.5电机选择3.系统硬件电路设计3．1最小系统电路3.2循迹模块的电路

2、3.3避障模块3.4电机驱动模块3.5电压比较器4.系统软件设计4.1ICCAVR简介4.2主控制模块的程序设计4.3循迹模块的子程序设计4.4电机控制子程序设计5.结论1.参赛项目的具体规则及内容探险游：要求机器人在规定假期时间内，穿越险境游历尽量多的景点，获得尽量多的得分，并在假期结束前回到出发地。ａ、系统规划与优化能力：在预定的假期时间内游历尽量多的景点，完成计划中的旅游活动，并回到出发地点。是一种最优规划活动；需要有一定的系统规划与优化能力。想得高分，就要游历尽量多的景点和难度高的景点，但存在来不及在规定的假期内回家的危险。每一轮比

3、赛中走两次，使得在第一次经验基础上，其后进行路径与方式的优化成为可能。ｂ、应变能力：旅游路线可能在比赛开始前很短的时间内正式公布；有些可移动景点与路障的摆放数量与位置，在机器人放进出发区后，随机确定。这在一定程度上可控制竞赛的难度，并使旅游路线有一定的不确定性。ｃ、视力及定位：考验机器人辨别数字、文字、形状和色彩的能力，引导机器人视力及定位能力的提高。ｄ、爬坡能力：对于Ⅱ型和Ⅲ型机器人难度更大。ｅ、跨越门槛的能力：这对三类机器人都是重大考验。ｆ、快速性与稳定性。机器人在的整个旅游过程中，始终要在快速性与稳定性中间求得平衡，否则，难以取得好的

4、成绩。2.一型车的系统方案设计2.1总体设计方案及框图设计的智能小车能够按照铺设在绿色地毯上宽为24mm的白色引导条循迹，实现前进、后退、转弯、停止及检测障碍物，并相应的碰撞完景点后返回到始发区。最后进行统计相应路径下获得的分数。本系统采用ATmega128单片机作为核心控制单元，主要用于智能小车的控制，本次项目继续采用选定智能车系统智能红外避障传感器和灰度传感器循迹避障的方案，路径信号经ATmega128单片机的I/O口输入处理后，用于小车的控制决策，由B口输出电机控制信号。基于此次实验方案的设计，智能小车的主要有以下模块构成：ATmeg

5、a128单片机主控模块、传感器模块、电机驱动模块、电源模块。单片机作为整个智能循迹小车的大脑，对传感器所传输的信号进行分析判断，依据控制算法做出控制决策，驱动直流电机完成对智能小车的控制。根据系统设计要求，本设计应由主控制器模块、传感器模块、电机驱动模块及电源模块四部分组成。如图2.1.1是本系统的总体设计方框图。图2.1.12.2核心控制单元的选择该智能小车的核心控制单元主要为AVR单片机。它主要有以下优点：高可靠性、功能强、高速度、低功耗和低价位,一直是衡量单片机性能的重要指标，也是单片机占领市场、赖以生存的必要条件。[（1）速度快，A

6、VR单片机在单一时钟周期内执行功能强大的指令，每MHz可实现阶段MIPS的处理能力，是具有MIPS/mw能力的确良8位的单片机。（2）性能价格比高，AVR单片机硬件结构采取8位机与16位机的折中策略，即采用局部寄存器存堆(32个寄存器文件)和单体高速输入/输出的方案(即输入捕获寄存器、输出比较匹配寄存器及相应控制逻辑)。提高了指令执行速度(1Mips/MHz)，克服了瓶颈现象，增强了功能；同时又减少了对外设管理的开销，相对简化了硬件结构，降低了成本。（3）系统内从新编程功能，AVR单片机内可下载FLASH存储器,可以通过SPI串行接口或一般

7、的编程器进行系统内重新编程，给新产品的开发、老产品的维护带来极大的方便。2.3循迹方案的设计由于本设计中需要传感器识别的颜色主要是绿色地毯和白色引导条，对其检测识别精度较高，经过前几次测试结果来看，灰度传感器对于不同颜色下的输出差值较大，实验结果较为明显，可以满足该设计的实验要求，并且成本较低，所以最终选择灰度传感器检测路径。2.4避障方案的设计使用红外避障传感器，它的平均有效探测距离为0——80cm可调，且对抗外界背景光的干扰能力强，可在日光下正常工作，这满足了信号发射与接收的要求。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

8、配、使用方便等特点。2.5电机的选择采用直流减速电机，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。由于其内部由高速电动机提供原始动力，带动变速齿轮组，可以产生加大