華科XILINX智能小車資料

1、循跡避障智能(zh nn)小車華中科技大學(xué)電信(dinxn)1202班孟巖 梁曉晗指導(dǎo)老師： 閔玉堂2015.7.22015年華中科技大學(xué)xilinx-依元素科技FPGA電子設(shè)計大賽 共二十三頁組員(z yun)左起：梁曉晗孟巖共二十三頁設(shè)計(shj)目標系統(tǒng)方案功能實現(xiàn)關(guān)鍵問題作品展示心得體會共二十三頁設(shè)計(shj)目標（1）循跡功能：能夠?qū)崿F(xiàn)沿直線行駛，直角左轉(zhuǎn)彎，直角右轉(zhuǎn)彎，弧線左轉(zhuǎn)彎，弧線右轉(zhuǎn)彎等功能。（2）避障功能：能夠探測到前方，左前方，右前方出現(xiàn)的障礙物，根據(jù)障礙物的距離，通過轉(zhuǎn)彎或后退，使小車處于安全狀態(tài)(zhungti)。（3）測距功能：通過聲波功能，對前方物體進行測距，測距

2、結(jié)果應(yīng)與實際結(jié)果相差不大。（4）起始點計時功能：設(shè)計起點與終點，小車能夠自動到達終點并在終點停下，同時從起點至終點的時間要能保存并顯示在Basys2的數(shù)碼管上。（5）進車庫功能：通過駕駛員的按鈕操作（在開發(fā)板中對應(yīng)為撥動撥碼開關(guān)），使得小車能夠自動進入指定的車位，當然，這一功能對于車庫的設(shè)計有特殊的要求。共二十三頁系統(tǒng)總體(zngt)構(gòu)架當reset=1時，為復(fù)位狀態(tài)，小車不工作。Reset為0時，小車才工作。當moshi=1且jinku=0，實現(xiàn)(shxin)超聲波避障與測距。當moshi=0且jinku=0，實現(xiàn)循跡與計時功能。當jinku=1且moshi=0，實現(xiàn)進車庫功能。共二十三頁功

3、能(gngnng)實現(xiàn)循跡共二十三頁功能(gngnng)實現(xiàn)循跡共二十三頁功能(gngnng)實現(xiàn)左輪狀態(tài)右輪狀態(tài)Qianhou3:0Pwm_leftPwm_right直行前進前進4b010144小角度左轉(zhuǎn)停止前進4b010104大角度左轉(zhuǎn)后退前進4b100144小角度右轉(zhuǎn)前進停止4b010140大角度右轉(zhuǎn)前進后退4b011054共二十三頁功能(gngnng)實現(xiàn)（1）超聲波模塊原理(yunl)a.采用 IO 口 TRIG 觸發(fā)測距，給至少 10us 的高電平信號;b.模塊自動發(fā)送 8 個 40khz 的方波，自動檢測是否有信號返回；c.有信號返回，通過 IO 口 ECHO 輸出一個高電平，高

4、電平持續(xù)的時間就是超聲波從發(fā)射到返回的時間。測試距離=(高電平時間*聲速(340M/S)/2.原理圖如下：共二十三頁功能(gngnng)實現(xiàn)共二十三頁功能(gngnng)實現(xiàn)共二十三頁功能(gngnng)實現(xiàn)共二十三頁功能(gngnng)實現(xiàn)always(posedge clk_in)/將50MHz的時鐘(shzhng)信號分頻為34kHz的超聲波 begincount=count+1;if(count735)chao_clk=1;if(count1469)beginchao_clk=0;count=0;end end共二十三頁功能(gngnng)實現(xiàn)always(posedge chao_c

5、lk) begincount_1=count_1+1;if(count_12500)count_1=0;if(count_1=1)chaoimpulse=1;/觸發(fā)(chf)信號的高電平時間為超聲波周期的一半，約14.7uselsechaoimpulse=0;/觸發(fā)信號的間隔為2500倍的超聲波周期，約73.5ms共二十三頁功能(gngnng)實現(xiàn)（1）超聲波模塊原理a.采用 IO 口 TRIG 觸發(fā)測距，給至少 10us 的高電平信號;b.模塊自動發(fā)送 8 個 40khz 的方波，自動檢測是否有信號返回；c.有信號返回，通過 IO 口 ECHO 輸出一個高電平，高電平持續(xù)的時間就是超聲波從發(fā)

6、射到返回的時間。測試距離=(高電平時間*聲速(shn s)(340M/S)/2.(2)首先利用FPGA產(chǎn)生超聲波出發(fā)信號。對接收到的超聲波信號進行檢測，求出其對應(yīng)的距離。如果距離較遠，則小車直行；距離稍近，小車轉(zhuǎn)向；距離很近，小車后退。共二十三頁功能(gngnng)實現(xiàn)共二十三頁功能(gngnng)實現(xiàn)共二十三頁功能(gngnng)實現(xiàn)（1）我們讓小車進入指定的車庫，是通過撥動開關(guān)來實現(xiàn)的，我們的開關(guān)為set1:0。當其為2b00時，小車進入0號車位；當其為2b01時，小車進入1號車位；當其為2b10時，小車進入2號車位；當其為2b11時，小車進入3號車位。（2）小車流程 針對(zhndu)這

7、個電路，流程可定為： 遇到0111（右叉路口），若set0為0則直行，set0為1則右轉(zhuǎn)。 遇到1110（左岔路口），若set0為1則直行，set0為0則右轉(zhuǎn)。這樣就實現(xiàn)了小車進入車庫的流程。共二十三頁功能(gngnng)實現(xiàn)共二十三頁不足之處(b z zh ch)（1）由于沒有I/0接口，我們原計劃的遙控器沒有完成。我們嘗試鋸掉面包板，用74LS00來實現(xiàn)一個多路選擇(xunz)器，但實際上，芯片的選擇(xunz)效果并不好。（2）循跡模塊中，我們發(fā)現(xiàn)，小車速度過快時，就會沖出跑道，我們對小車的循跡算法進行改進，但目前這樣已經(jīng)是改進得到的最好結(jié)果了。（3）我們原先設(shè)計的車庫是一個8車位的車庫

8、，但最終失敗。（4）由于我們組只有兩個人，所以設(shè)計的功能并不多。共二十三頁心得體會硬件課設(shè)的題目很早就已經(jīng)選定并著手準備，但是由于材料到貨較晚，我們的時間并不多。剛剛上手時，感覺智能小車的開發(fā)比想象中的要簡單，通過查閱資料和討論(toln)，我們發(fā)現(xiàn)小車基本功能的原理都比較簡明。但在實際操作時，我們發(fā)現(xiàn)自己還是把問題想的太簡單了。在這個過程中，理論和實際的差別體現(xiàn)的淋漓盡致。原本經(jīng)過精心設(shè)計，在紙上反復(fù)驗證感覺萬無一失的算法，在實測中卻顯得不堪一擊。與上學(xué)期進行的軟件課設(shè)不同，硬件的設(shè)計并不是想法正確就一定能實現(xiàn)，實驗中有很多在理論上被理想化的因素，這些因素共同作用就會導(dǎo)致實驗結(jié)果和預(yù)計的巨大

9、反差。在進行了多次修正和測試（包括傳感器位置的調(diào)整，結(jié)合實際情況的算法改進和反復(fù)的模擬測試）。因此，這次課程設(shè)計給我最大的收獲，就是在解決實際問題時，要把理論和實踐相結(jié)合，并且要多次實踐來修正實驗結(jié)果，這樣才能更好的將問題解決。在這次課程中，我們還加深了對以往所學(xué)知識的理解，鞏固了之前沒有學(xué)扎實的知識，真正將課堂上所學(xué)的知識應(yīng)用到實際當中。并且，在制作小車的同時，加強了動手能力和解決實際問題的隨機應(yīng)變的能力。硬件課設(shè)是大學(xué)以來第一次對所有所學(xué)知識綜合，系統(tǒng)的運用，是真正意義上走出課本，走進實際的體驗，在以后的學(xué)習(xí)生活中，我們還要更多動手實踐，結(jié)合理論和實際，這樣才能真正理解知識的作用。共二十三頁Thank You !共二十三頁內(nèi)容摘要循跡避障智能小車。當reset=1時，為復(fù)位狀態(tài)，小車不工作。當moshi=1且jinku=0，實現(xiàn)超聲波避障與測距。當jinku=1且moshi=0，實現(xiàn)進車庫功能。a.采用 IO 口 TRIG 觸發(fā)測距，給至少 10us 的高電平信號。b.模塊自動發(fā)送 8 個 40khz 的方波，自動檢測是否有信號返回。測試距離(jl)=(高電