基于爾單片機(jī)的智能小車設(shè)計-工業(yè)設(shè)計論文

―、引言
本系統(tǒng)完成的是2011年全國大學(xué)生電子設(shè)計競賽0題的設(shè)計。設(shè)計兩輛智能小車，完成甲車車頭緊靠起點(diǎn)標(biāo)志線，乙車車尾緊靠邊界，甲、乙兩輛小車同時起動，先后通過起點(diǎn)標(biāo)志線，在行車道同向而行，實(shí)現(xiàn)兩車交替超車領(lǐng)跑的功能，且用時越短越好。
1、系統(tǒng)方案
設(shè)計采用八冊單片機(jī)八恤610明316作為主機(jī)控制。該單片機(jī)1/0資源豐富，自帶仙采集功能和快速？麗、相位修正？麗功能，運(yùn)行速度較快驅(qū)動能力強(qiáng)?？稍诰€仿真調(diào)試，大大簡化了系統(tǒng)開發(fā)調(diào)試的復(fù)雜度。
通過尋跡模塊，小車可實(shí)現(xiàn)沿預(yù)設(shè)軌跡行走，準(zhǔn)確在超車區(qū)實(shí)現(xiàn)超車?？紤]采用紅外反射式探測器，即用已調(diào)試的紅外對管發(fā)射紅外線垂直射到板面，白色會反射大部分的紅外線，黑色吸收了大部分的紅外線。紅外對管在黑白交界處會產(chǎn)生跳變信號，信號送入單片機(jī)可以在程序里實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的控制功能。通過奵貼職16內(nèi)部的八\0轉(zhuǎn)換器與外部中斷引腳檢測紅外光電傳感器來實(shí)現(xiàn)，反應(yīng)靈敏、準(zhǔn)確。相比激光傳感器而言，由于當(dāng)外界光線強(qiáng)度發(fā)生變化時和反射材料不同時，紅外激光傳感器電平變化明顯，價格低，安裝較容易。
因題目路寬為有限制，考慮到小車的機(jī)動靈活，因此采用光電接近開關(guān)避障，測量距離為3艦一80艦可調(diào)的光電開關(guān)，好固定，重量輕，可增加小車的靈活性。光電開關(guān)將輸入電流在發(fā)射器上轉(zhuǎn)換為光信號射出。被檢測物對光束進(jìn)行遮擋或反射，接收器再根據(jù)接收到的光線的強(qiáng)弱或有無對目標(biāo)物體進(jìn)行探測。所有能反射光線的物體均可被檢測。
二、系統(tǒng)設(shè)計
1、硬件電路的設(shè)計
本系統(tǒng)主要由控制模塊、尋跡模塊、避障模塊、電機(jī)驅(qū)動模塊、電源模塊和車體部分組成。
尋跡模塊采用8冊220紅外光電傳感器，用以識別賽道信息，使小車在直道正常行使彎道使小車迅速轉(zhuǎn)彎；電機(jī)控制采用…98驅(qū)動芯片通過？麗脈寬有效的控制小車的行進(jìn)速度，使小車能夠快速準(zhǔn)確的移動，在行車道正常行駛，在超車道完成超車；兩車之間采用乂102-232仲1無線透明傳輸模塊實(shí)現(xiàn)兩車之間的通信，用以甲乙兩車之間距離大小時，兩車通信調(diào)整兩車距離，在超車區(qū)用于超車小車與被超車輛的通信，使超車小車超車成功后給被超車輛信息恢復(fù)正常速度行駛，從而實(shí)現(xiàn)相互領(lǐng)跑功能；光電開關(guān)將輸入電流在發(fā)射器上轉(zhuǎn)換為光信號射出，接收器再根據(jù)接收到的光線的強(qiáng)弱或有無對目標(biāo)物體進(jìn)行探測。將兩個這種避障傳感器分別接到單片機(jī)的外部中斷0和外部中斷1，用來檢測兩輛小車間距離，實(shí)現(xiàn)避障超車。
根據(jù)上面敘述，最終確定了以八恤6106^316單片機(jī)為控制核心，采用兩輛履帶式小車運(yùn)動，利用…98電機(jī)驅(qū)動芯片作為電機(jī)驅(qū)動，利用單片機(jī)內(nèi)部八\0轉(zhuǎn)換器采集紅外光電傳感器電壓變化來尋跡沿規(guī)定路線行走且完成超車功能。
2、整機(jī)工作原理與軟件設(shè)計思路
當(dāng)兩輛小車電源開關(guān)被按下后首先在單片機(jī)內(nèi)部進(jìn)行程序初始化，以保證以后每一部分程序的穩(wěn)定可靠執(zhí)行。起始線距賽場邊緣80⑶，甲車靠放在起始線后，乙車放在賽場邊緣，兩車距離大約50⑶。當(dāng)兩車同時按下開關(guān)時甲車首先通過起始線，乙車緊跟甲車之后，當(dāng)甲車檢測到轉(zhuǎn)彎標(biāo)志線時駕車轉(zhuǎn)彎，乙車跟著隨即轉(zhuǎn)彎，當(dāng)甲車到達(dá)超車區(qū)速度減慢繼續(xù)向前行駛，乙車此時加速在超車區(qū)超過甲車，兩車?yán)@賽場跑完一周完成一次超車任務(wù)實(shí)現(xiàn)。在完成基本要求后，甲、乙兩車?yán)^續(xù)行駛第二圈，甲車通過超車標(biāo)志線后要實(shí)現(xiàn)超車功能，并先于乙車到達(dá)終點(diǎn)標(biāo)志線，即第二圈完成甲車超過乙車，實(shí)現(xiàn)了交替領(lǐng)跑。甲、乙兩車在第二圈行駛的時間要盡可能的短。甲、乙兩車?yán)^續(xù)行駛第三圈和第四圈，并交替領(lǐng)跑；兩車行駛的時間要盡可能的短。從而完成全部任務(wù)實(shí)現(xiàn)功能。
三、信號的檢測與控制
本設(shè)計中，紅外光電傳感器用來尋找場地外側(cè)黑線行走，每輛小車使用四個紅外光電傳感器，車輛逆時針行走時，外側(cè)兩個傳感器起作用，當(dāng)黑線與場地交界線在兩傳感器之間時，車輛沿直線行走，當(dāng)兩傳感器都尋到黑線時，小車向左轉(zhuǎn)，校正后繼續(xù)直行，當(dāng)兩傳感器都尋到白線時，小車向右轉(zhuǎn)，校正后沿直線繼續(xù)行走。
設(shè)計采用光電接近開關(guān)避障，實(shí)現(xiàn)兩車距離的保持，當(dāng)兩車距離太近時，光電開關(guān)作用，后車減速，當(dāng)距離拉開，后車恢復(fù)正長速度繼續(xù)行走，在超車區(qū)時，被超車輛減速行駛，被超車輛光電開關(guān)作用，通過無線模塊發(fā)射數(shù)據(jù)給超車小車轉(zhuǎn)彎信號，當(dāng)超車成功后無線模塊給被超車輛信號，被超車輛收到信息后恢復(fù)正常速度繼續(xù)行走。
四、結(jié)論
根據(jù)智能小車的行駛情況，可以得出以下結(jié)論：甲車和乙車能夠分別從起點(diǎn)標(biāo)志線開始，在行車道各正常行駛一圈；甲、乙兩車按規(guī)定賽道所示位置同時起動，乙車通過超車標(biāo)志線后在超車區(qū)內(nèi)實(shí)現(xiàn)超車功能，并先于甲車到達(dá)終點(diǎn)標(biāo)志線，即第一圈實(shí)現(xiàn)乙車超過甲車在完成第一圈超車后，甲、乙兩車?yán)^續(xù)行駛第二圈，要求甲車通過超車標(biāo)志線后要實(shí)現(xiàn)超車功能，并先于乙車到達(dá)終點(diǎn)標(biāo)志線，即第二圈完成甲車超過乙車，實(shí)現(xiàn)了交替領(lǐng)跑。