简易智能小车设计报告

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1、简易智能电动车技术创新论文摘要：本设计以89C51为核心，采用双CPU分别进行电动车的前轮转向控制和后轮脉冲宽度调速控制，根据题目要求，前进过程中安放在车身不同位置的检测器件对小车的周围环境进行检测，包括地面埋设物（铁片）、前方障碍物和光源，完成小车在直道区、弯道区、障碍区和停车区的各项任务，并采用LCD实现埋设物个数、行车时间等的显示。其中，步进电机的转向控制是本系统设计的重点和难点。关键词：电动车，智能，89C52一、方案论证1、设计要求本系统要求电动车按照给出的行使路线，在直道区能够正确的检测出埋设铁片的个数；通过弯道区后能够到达指定的地点并停车要求的时间；在障碍区能够准

2、确的躲避障碍物；然后在光源的引导下驶入车库。2、各部分方案论述（1）调速模块采用脉冲宽度调制电路。用单片机控制信号的高低电平时间完成调速，用对两个信号的不同控制完成电机的转向和起停的控制。这种电路由于工作在管子的饱和截止状态下，效率非常高，经试验发现，此方法调速简单可行，方便可靠。（2）转向装置选择步进电机控制前轮。步进电机将电脉冲信号转换成相应的角位移的特种电机，步进电机的显著特点是快速启动能力，测到障碍物时能够快速转向；另外步进电机的精度高，每步可以小至0.72度，不会失步，在负荷不超过动态转矩值时，可以瞬间启动和停止。逆转时能够精确返回原始位置。外加机械机构可以把角度变成

3、直线位移。（3）外部传感器选择校正车行方向即寻迹传感器：采用红外线光电反射传感器，由于车底盘较低，采用近距离（1――6mm）有效的光电传感器。使CPU根据光电信息精确调整小车的行车方向，使小车运行时达到最小的横向抖动。CPU根据信号发出前轮左转，右转和保持方向的指令，实现自动校正行车方向的目的。检测两个障碍物传感器：采用反射式红外线光电开关。本设计采用的光电开关有效距离为1——13cm（对白色障碍物），小车前方只要有障碍，即输出一个开关量，向CPU申请中断，CPU响应中断即控制电机做出转向反应。测车行程传感器：为使小车可以测量并显示小车中心至起点的距离，测小车的圈数换算即可得到

4、。采用开关式光电传感器，在车轮上安装一个小磁铁即可实现测圈数，进而得到距离值，为此采用此方案。二、系统设计与硬件电路1、总体设计小车前后两部分框图如下：CPU(1)前方障碍物检测前轮转向控制寻迹控制光源引导控制图Ⅱ－1前轮CPU模块CPU(2)显示检测铁片后轮转速控制图Ⅱ－2后轮CPU模块计时并显示二、各模块设计（1）电机转速控制本系统利用8050、8550等三极管的组合，构成基于PWM原理的驱动电路。如图所示，P0.1为正反转控制端，P1.3为起停控制端，原理如下：①P1.3为低电平若P0.1为高电平，与低电平或非以后变为低，则Q55基极为低，由Q51构成的反向器使Q51集电

5、极为高。于是，Q52、Q53、Q54导通，Q55、Q56、Q57截止。其中Q52为激励极，Q53、Q54为功放极。电流流向为：电池正极→Q53→电机“+”端→电机“-”端→Q54→地，电机正转。图Ⅱ－3直流调速驱动电路若P0.1为低电平，与低电平或非以后变为高，则右边三个管即Q55、Q56、Q57导通，左边三个管截止，电机反转。②P1.3为高电平P1.3与低电平或非以后变为低，使Q51和Q55均截止，电机停转。该电路原理简单、容易控制、带负载能力强，我们采用PWM控制，通过软件控制脉冲宽度的大小，设置高低电平的保持时间，来完成电机转速大小的改变，这样使得工作简单方便，而且准确可

6、靠。（2）电机转向控制这个设计中电机的转向主要有两个作用，一是在直道区和弯道区根据地面黑线使小车按照指定的路线行使，不偏离跑道，并到达要求的位置；二是在障碍区控制小车前轮转向使其准确地躲避障碍物，并在光源的引导下进入车库。控制原理图如下图Ⅱ－4：具体电机我们使用了35BYJ46型号的步进电机来完成此部分内容。这是一种四相五线制的电机，驱动器采用51单片机的口P1.0――P1.3，依次触发三极管导通，构成四相四拍步进电机。步进电机的工作电流为96mA,由于电机启动电流较大，所以采用额定电流为1500mA的三极管8050驱动电机。本程序采用循环设计法，将控制模型放在内存单元中，按顺

7、序驱动四相四拍电机。电机接口示意图如下图Ⅱ－5：图Ⅱ－5其励磁顺序如表Ⅱ－1；技术指标如表Ⅱ－2；表Ⅱ－1表Ⅱ－2按照以上资料，在程序中利用P1口的前四个脚依次对两对相的正负进行控制可使电机步进转动，当信号顺序相反时电机反方向步进。每步进一步转动的角度为7.5º/85.25，在行进过程中根据检测的信号对距离、速度等数据进行计算，得电机需要转动的角度。（3）检测1、地面埋设物（铁片）采用金属接近开关LM18—3008NA，工作电压6——36V,有效检测距离8mm，这种专用传感器，使用发便，对金