智能小車調(diào)試與制作論文

1、智能小車調(diào)試與制作論文自08-1班劉磊2107160811121智能小車是一個集環(huán)境感知、規(guī)劃決策、自動行駛等功能于一體的綜合系統(tǒng)它集中地運(yùn)用了計(jì)算機(jī)、傳感、信息、通訊、導(dǎo)航、人工智能及自動控制等技術(shù)一一是典型的高新技術(shù)綜合體。本文設(shè)計(jì)的簡易智能小車就是這種綜合體的一種嘗試。文中所設(shè)計(jì)的簡易智能小車在多種傳感器的配合下一一具有自動尋跡、障礙物探測、金屬檢測以及追蹤定點(diǎn)光源等功能，可以說基本實(shí)現(xiàn)了簡易小車的智能化。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡易智能小車系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)模塊軌跡探測模塊簡易智能小車在畫有黑線的白紙“路面”上行使，由于黑線和白線對光線的反射系數(shù)不同，可根據(jù)接收到的反射光的強(qiáng)弱來判斷“道路”一一黑線。判

2、斷信號可通過單片機(jī)控制驅(qū)動模塊修正前進(jìn)方向，以使其保持沿著黑線行進(jìn)。軌跡探測模塊用3只光電開關(guān)。1只置于軌道中間，2只置于軌道外側(cè)，當(dāng)小車脫離軌道時，即當(dāng)置于中間的一只光電開關(guān)脫離軌道時，等待外面任意一只檢測到黑線后，做出相應(yīng)的轉(zhuǎn)向調(diào)整，直到中間的光電開關(guān)重新檢測到黑線（即回到軌道）再恢復(fù)正向行駛?，F(xiàn)場實(shí)測表明，雖然小車在尋跡過程中有一定的左右搖擺。但只要控制好行駛速度就可保證車身基本上接近于沿靠軌道行駛。驅(qū)動模塊簡易智能小車有兩個電動機(jī)。其中一個小電動機(jī)控制前輪轉(zhuǎn)向，給電動機(jī)加正反向電壓，實(shí)現(xiàn)前輪的左右轉(zhuǎn)向；另一電動機(jī)控制后輪驅(qū)動力，加的反向電壓使小車前進(jìn)或后退?？刂妻D(zhuǎn)向電動機(jī)需要較小的驅(qū)動

3、力，經(jīng)過實(shí)驗(yàn)，選L293作為驅(qū)動芯片；由于后輪驅(qū)動功率較大，所以選用L298N,經(jīng)過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)小車行使過程中負(fù)載較大，導(dǎo)致L298N發(fā)熱較大，故給芯片添加散熱片以保護(hù)芯片正常工作。為了優(yōu)化控制性能，采用PWM脈寬調(diào)速，并利用數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片產(chǎn)生模擬電壓，控制555生成占空比可調(diào)的脈沖從而控制L293B與L298N進(jìn)行脈寬調(diào)速，具體實(shí)現(xiàn)電路。閉環(huán)控制：閉環(huán)控制有反饋環(huán)節(jié)，通過反饋系統(tǒng)是系統(tǒng)的精確度提高，響應(yīng)時間縮短，適合于對系統(tǒng)的響應(yīng)時間，穩(wěn)定性要求高的系統(tǒng)。開環(huán)控制：開環(huán)控制沒有反饋環(huán)節(jié)，系統(tǒng)的穩(wěn)定性不高，響應(yīng)時間相對來說很長，精確度不高，使用于對系統(tǒng)穩(wěn)定性精確度要求不高的簡單的系統(tǒng)。光源檢測模塊和

4、避障模塊1）尋找光源利用多只光源定位器。光源定位器主要由三極管檢測電路構(gòu)成。在模型車實(shí)驗(yàn)中由于光源距地面0.2m,用金屬支架將3個光敏三極管固定在車的中間部分，并使光敏三極管盡量與光源保持水平。VT5為光敏三極管，三極管VT4VT6構(gòu)成達(dá)林頓管，三極管VT8是為了提高電路的帶負(fù)載能力。由實(shí)驗(yàn)得知，由光敏三極管構(gòu)成的該光源定位器輸出是低電平，89S52可直接對信號進(jìn)行判斷。(2)紅外傳感器是目前使用比較普遍的一種避障傳感器。模型車采用左右兩個紅外傳感器，通過調(diào)節(jié)兩個電位器來調(diào)節(jié)兩個紅外傳感器的檢測距離。該避障電路，能可靠的檢測左前方、右前方、前方的障礙情況，實(shí)現(xiàn)良好的避障功能。金屬探測模塊及電源

5、電路(1)在本模型車的跑道設(shè)計(jì)中，放著3塊金屬片，在彎道區(qū)的相應(yīng)點(diǎn)也有一塊金屬片，要求小車行駛過程中對彎道上的金屬片個數(shù)計(jì)數(shù)。檢測到彎道上相應(yīng)點(diǎn)的金屬片后停車。在模型車中采用LC并聯(lián)諧振測量方法。LC并聯(lián)諧振的測量電路，電容C3,C4,C5外側(cè)電感L2和反向器U1A構(gòu)成了LC振蕩回路，運(yùn)放LM393實(shí)現(xiàn)了正弦波的整形功能，為了提高電路的帶負(fù)載能力，在輸出加上了一級反相器。(2)為確保小車在行駛過程中各部件均能正常工作且相互之間不受影響，我們使用了兩組電源為不同模塊提供電壓。其中一組9V電源經(jīng)整流穩(wěn)壓后單獨(dú)為單片機(jī)最小系統(tǒng)及其附屬部件供電。如此安排滿足了多次測試大量用電的需求。又可以將電機(jī)驅(qū)動造

6、成的干擾徹底消除，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。軟件設(shè)計(jì)主程序主要起到一個導(dǎo)向和決策功能。其設(shè)計(jì)思路根據(jù)小車所處位置的不同，確定小車的任務(wù)。軌跡探測子程序在黑線軌道上走直線時，對傳感器的信號進(jìn)行及時的判斷，左邊信號為零時控制電機(jī)左轉(zhuǎn)，右邊為零時控制電機(jī)右轉(zhuǎn)。在彎道時，為了不沖出軌道，是左輪一直打偏，直到檢測到右邊信號為零時控制電機(jī)右轉(zhuǎn)，當(dāng)右信號為1時，繼續(xù)使左輪一直偏。避障及尋光源子程序在沒有檢測到障礙物時調(diào)用光源檢測子程序，尋找光源。當(dāng)檢測到障礙物時，控制小車左轉(zhuǎn)一定時間后，再右轉(zhuǎn)一定時間，再次判斷前方是否有障礙物，直到?jīng)]有障礙物的信號再調(diào)用尋光源子程序。尋光源子程序是依據(jù)3個光敏管的組合狀態(tài)，單片機(jī)控制電機(jī)進(jìn)行相應(yīng)的動作。結(jié)語該小車各部分采用模塊化設(shè)計(jì)，各個模塊之間獨(dú)立性強(qiáng)。核心控制部分采用可在線編程的單片機(jī)，可以在不增加系統(tǒng)硬件的情況下方便地對系統(tǒng)進(jìn)行二次開發(fā)。本文對模型小車進(jìn)行了試驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)了小車的識別路線、判斷并自動躲避障礙、選擇正確行進(jìn)路線、尋找光源等功能。通過這次的學(xué)習(xí)，使我深刻地認(rèn)識到學(xué)好專業(yè)知識的重要性，也理解了理論聯(lián)系實(shí)際的含義。我將在以后的學(xué)習(xí)中繼續(xù)努力、不斷完善。這次的選修課是對過去所學(xué)知識的系統(tǒng)提高和擴(kuò)充的過程，為今后的發(fā)展打下了良好的基礎(chǔ)。非常感謝老師和助教們在平時給予的幫助，使我得到了很大的收獲。我在以后的學(xué)習(xí)中會好好