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認(rèn)證類(lèi)型：個(gè)人認(rèn)證

認(rèn)證主體：王**（實(shí)名認(rèn)證）

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IP屬地：安徽 上傳時(shí)間：2023-04-04 格式：DOC 頁(yè)數(shù)：11 大?。?20.50KB 積分：16 舉報(bào) 版權(quán)申訴

-.z第四屆光電設(shè)計(jì)大賽理論方案參賽隊(duì)伍團(tuán)隊(duì)介紹七參賽隊(duì)員簡(jiǎn)介

組長(zhǎng)：組員：三人都來(lái)自于光電工程學(xué)院。，遇到問(wèn)題，冷靜，沉著，把握該車(chē)制作的大方向；，負(fù)責(zé)一些資料的查詢與實(shí)物的制作；，負(fù)責(zé)車(chē)的調(diào)試與資料的查詢和車(chē)的制作。人人嚴(yán)密合作，不可或缺。二．整體思路小車(chē)采用STC89C52RC作為小車(chē)的控制模塊，利用五組紅外線傳感器安置在下車(chē)前方來(lái)對(duì)導(dǎo)航軌道進(jìn)展捕捉，從而對(duì)小車(chē)進(jìn)展導(dǎo)航。小車(chē)車(chē)架采用三輪車(chē)架，前輪由一個(gè)萬(wàn)向輪來(lái)支撐，后輪由兩個(gè)用步進(jìn)電機(jī)提供動(dòng)力的輪子構(gòu)成，轉(zhuǎn)向時(shí)由兩后輪的速度差來(lái)對(duì)小車(chē)進(jìn)展驚醒轉(zhuǎn)向。在檢測(cè)隧道時(shí)，則有安裝在小車(chē)頂部的光敏電阻來(lái)檢測(cè)是否進(jìn)入了隧道，并且有單片機(jī)記錄下給步進(jìn)電機(jī)控制模塊輸出的信號(hào)老測(cè)量隧道的長(zhǎng)度，并由數(shù)碼管對(duì)其輸出數(shù)值，在測(cè)量路邊的樹(shù)木時(shí)，則利用激光傳感器來(lái)感應(yīng)。從而實(shí)現(xiàn)小車(chē)的行走與測(cè)量。三，設(shè)計(jì)方案1車(chē)模選取本智能車(chē)車(chē)模采用三輪模型小車(chē)，然后將直流電機(jī)用步進(jìn)電機(jī)進(jìn)替換，最終做成一個(gè)車(chē)架。2循跡設(shè)計(jì)一、方案比擬1．軌跡探測(cè)模塊設(shè)計(jì)與比擬方案一：用光敏電阻組成光敏探測(cè)器。光敏電阻的阻值可以跟隨周?chē)h(huán)境光線的變化而變化。當(dāng)光線照射到白線上面時(shí)，光線發(fā)射強(qiáng)烈，光線照射到黑線上面時(shí)，光線發(fā)射較弱。因此光敏電阻在白線和黑線上方時(shí)，阻值會(huì)發(fā)生明顯的變化。將阻值的變化值經(jīng)過(guò)比擬器就可以輸出上下電平。但是這種方案受光照影響很大，不能夠穩(wěn)定的工作。并且當(dāng)進(jìn)入隧道后，由于管線變?nèi)酰饷綦娮钑?huì)失靈。方案二：紅外探測(cè)法，即利用紅外線在不同顏色的物體外表具有不同的反射性質(zhì)的特點(diǎn)，在小車(chē)行駛過(guò)程中不斷紅外發(fā)射管發(fā)出紅外線，當(dāng)發(fā)出的紅外線照射到白色的平面后反射，假設(shè)紅外接收管能接收到反射回的光線則檢測(cè)出白線繼而輸出低電平，假設(shè)接收不到發(fā)射管發(fā)出的光線則檢測(cè)出黑線繼而輸出高電平。單片機(jī)就是通過(guò)接收到的上下電平為依據(jù)來(lái)確定白線的位置和小車(chē)的行走路線。對(duì)于發(fā)射和接收紅外線的紅外探頭，可以自己制作或直接圖3.9圖3.9下層檢測(cè)傳感器電路原理圖經(jīng)測(cè)試，此種方法簡(jiǎn)單可靠。經(jīng)反復(fù)比照后，采用方案二，并且對(duì)紅外型發(fā)射管采用集成型的對(duì)管。使用這種集成型的對(duì)管，能夠更加有效的感應(yīng)到白色導(dǎo)航顯得位置，使得小車(chē)走的更加的準(zhǔn)確?？刂齐姍C(jī)方案本方案驅(qū)動(dòng)電機(jī)采用步進(jìn)電機(jī)，主要是因?yàn)槔貌竭M(jìn)電機(jī)不僅能給小車(chē)提供動(dòng)力，而且還能夠?qū)π≤?chē)進(jìn)展轉(zhuǎn)向，同時(shí)再對(duì)隧道進(jìn)展測(cè)量的時(shí)候則可以根據(jù)單片機(jī)的給步進(jìn)電機(jī)的信號(hào)很方便的測(cè)量隧道的長(zhǎng)度，雖然步進(jìn)電機(jī)的速度有些慢，但是考慮到這次比賽的主題，所以采用步進(jìn)電機(jī)來(lái)對(duì)小車(chē)進(jìn)展驅(qū)動(dòng)。A步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)原理步進(jìn)電機(jī)是將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移的開(kāi)環(huán)控制元件。在非超載的情況下，電機(jī)的轉(zhuǎn)速、停頓的位置只取決于脈沖信號(hào)的頻率和脈沖數(shù)，而不受負(fù)載變化的影響，即給電機(jī)加一個(gè)脈沖信號(hào)，電機(jī)則轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)步距角。這一線性關(guān)系的存在，加上步進(jìn)電機(jī)只有周期性的誤差而無(wú)累積誤差等特點(diǎn)。使得在速度、位置等控制領(lǐng)域用步進(jìn)電機(jī)來(lái)控制變的非常的簡(jiǎn)單。感應(yīng)子式步進(jìn)電機(jī)以相數(shù)可分為：二相電機(jī)、三相電機(jī)、四相電機(jī)、五相電機(jī)等。以機(jī)座號(hào)〔電機(jī)外徑〕可分為：42BYG(BYG為感應(yīng)子式步進(jìn)電機(jī)代號(hào)〕、57BYG、86BYG、110BYG、〔國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)〕，而像70BYG、90BYG、130BYG等均為國(guó)內(nèi)使用、控制步進(jìn)電機(jī)必須由環(huán)形脈沖，功率放大等組成的控制系統(tǒng)：脈沖信號(hào)的產(chǎn)生。脈沖信號(hào)一般由單片機(jī)或CPU產(chǎn)生，一般脈沖信號(hào)的占空比為0.3-0.4左右，電機(jī)轉(zhuǎn)速越高，占空比則越大。信號(hào)分配二相電機(jī)工作方式有二相四拍和二相八拍二種，具體分配如下：二相四拍為,步距角為1.8度；二相八拍為,步距角為0.9度。四相電機(jī)工作方式也有二種，四相四拍為AB-BC-CD-DA-AB,步距角為1.8度；四相八拍為AB-B-BC-C-CD-D-AB,(步距角為0.9度〕。功率放大功率放大是驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)最為重要的局部。步進(jìn)電機(jī)在一定轉(zhuǎn)速下的轉(zhuǎn)矩取決于它的動(dòng)態(tài)平均電流而非靜態(tài)電流〔而樣本上的電流均為靜態(tài)電流〕。平均電流越大電機(jī)力矩越大，要到達(dá)平均電流大這就需要驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)盡量克制電機(jī)的反電勢(shì)。因而不同的場(chǎng)合采取不同的的驅(qū)動(dòng)方式，到目前為止，驅(qū)動(dòng)方式一般有以下幾種：恒壓、恒壓串電阻、上下壓驅(qū)動(dòng)、恒流、細(xì)分?jǐn)?shù)等。為盡量提高電機(jī)的動(dòng)態(tài)性能，將信號(hào)分配、功率放大組成步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電源。CP接CPU脈沖信號(hào)〔負(fù)信號(hào)，低電平有效〕OPTO接CPU+5VFREE脫機(jī)，與CPU地線相接，驅(qū)動(dòng)電源不工作DIR方向控制，與CPU地線相接，電機(jī)反轉(zhuǎn)VCC直流電源正端GND直流電源負(fù)端A接電機(jī)引出線紅線接電機(jī)引出線綠線B接電機(jī)引出線黃線接電機(jī)引出線藍(lán)線步進(jìn)電機(jī)一經(jīng)定型，其性能取決于電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電源。步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)速越高，力距越大則要求電機(jī)的電流越大，驅(qū)動(dòng)電源的電壓越高。電壓對(duì)力矩影響如下：4、細(xì)分驅(qū)動(dòng)器在步進(jìn)電機(jī)步距角不能滿足使用的條件下，可采用細(xì)分驅(qū)動(dòng)器來(lái)驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)，細(xì)分驅(qū)動(dòng)器的原理是通過(guò)改變相鄰〔A，B〕電流的大小，以改變合成磁場(chǎng)的夾角來(lái)控靜力矩的選擇步進(jìn)電機(jī)的動(dòng)態(tài)力矩一下子很難確定，我們往往先確定電機(jī)的靜力矩。靜力矩選擇的依據(jù)是電機(jī)工作的負(fù)載，而負(fù)載可分為慣性負(fù)載和摩擦負(fù)載二種。單一的慣性負(fù)載和單一的摩擦負(fù)載是不存在的。直接起動(dòng)時(shí)〔一般由低速〕時(shí)二種負(fù)載均要考慮，加速起動(dòng)時(shí)主要考慮慣性負(fù)載，恒速運(yùn)行進(jìn)只要考慮摩擦負(fù)載。一般情況下，靜力矩應(yīng)為摩擦負(fù)載的2-3倍內(nèi)好，靜力矩一旦選定，電機(jī)的機(jī)座及長(zhǎng)度便能確定下來(lái)〔幾何尺寸〕我們利用單片機(jī)來(lái)對(duì)步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)輸出不同的信號(hào)，從而控制步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)的角度，在轉(zhuǎn)彎時(shí)對(duì)步進(jìn)電機(jī)輸出不同的信號(hào)，使得步進(jìn)電機(jī)產(chǎn)生速差，從而使小車(chē)轉(zhuǎn)向。供電模塊小車(chē)我們采用7.2V的電池進(jìn)展供電，并且利用穩(wěn)壓電路來(lái)給單片機(jī)及其傳感器供電，單路圖如下LM2940組成的穩(wěn)壓電路能夠?qū)?.2V的電壓降為5V，并且電壓穩(wěn)定，能夠很好的給單片機(jī)供電。主控模塊主控模塊我們采用以STC89C52RC單片機(jī)為核心的單片機(jī)系統(tǒng)來(lái)對(duì)整個(gè)電路進(jìn)展控制，其最小系統(tǒng)電路如下STC89C52RC單片機(jī)是宏晶科技推出的新一代高速/低功耗/超強(qiáng)抗干擾的單片機(jī)，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051單片機(jī)，12時(shí)鐘/機(jī)器周期和6時(shí)鐘/機(jī)器周期可以任意選擇。主要特性如下：1.增強(qiáng)型8051單片機(jī)，6時(shí)鐘/機(jī)器周期和12時(shí)鐘/機(jī)器周期可以任意選擇，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051.2.工作電壓：5.5V～3.3V〔5V單片機(jī)〕/3.8V～2.0V〔3V單片機(jī)〕3.工作頻率*圍：0～40MHz，相當(dāng)于普通8051的0～80MHz，實(shí)際工作頻率可達(dá)48MHz4.用戶應(yīng)用程序空間為8K字節(jié)5.片上集成512字節(jié)RAM6.通用I/O口〔32個(gè)〕復(fù)位后為：，P1/P2/P3/P4是準(zhǔn)雙向口/弱上拉，P0口是漏極開(kāi)路輸出，作為總線擴(kuò)展用時(shí)，不用加上拉電阻，作為I/O口用時(shí)，需加上拉電阻。7.ISP〔在系統(tǒng)可編程〕/IAP〔在應(yīng)用可編程〕，無(wú)需專(zhuān)用編程器，無(wú)需專(zhuān)用仿真器，可通過(guò)串口〔R*D/P3.0,T*D/P3.1〕直接下載用戶程序，數(shù)秒即可完成一片8.具有EEPROM功能9.具有看門(mén)狗功能10.共3個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器。即定時(shí)器T0、T1、T211.外部中斷4路，下降沿中斷或低電平觸發(fā)電路，PowerDown模式可由外部中斷低電平觸發(fā)中斷方式喚醒12.通用異步串行口〔UART〕，還可用定時(shí)器軟件實(shí)現(xiàn)多個(gè)UART13.工作溫度*圍：-40～+85℃〔工業(yè)級(jí)〕/0～75℃〔商業(yè)級(jí)〕14.PDIP封裝STC89C52RC單片機(jī)的工作模式掉電模式：典型功耗<0.1μA,可由外部中斷喚醒，中斷返回后，繼續(xù)執(zhí)行原程序

空閑模式：典型功耗2mA典型功耗正常工作模式：典型功耗4Ma～7mA典型功耗掉電模式可由外部中斷喚醒，適用于水表、氣表等電池供電系統(tǒng)及便攜設(shè)備我們所需單片機(jī)要處理的人物比擬多，單片機(jī)所要用的程序會(huì)比擬的大，因此我們需要RAM比擬大的單片機(jī)，然而，STC89C52R便能很好的滿足我們的需求。程序設(shè)計(jì)測(cè)樹(shù)方案因?yàn)榧t色鉛筆所代表的的樹(shù)離小車(chē)的距離遠(yuǎn)，所以我們采用兩組激光反射式傳感起來(lái)對(duì)樹(shù)木進(jìn)展測(cè)量，采用激光傳感器，小車(chē)在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中激光發(fā)射管一直在向旁邊不斷不斷地發(fā)射激光，然后當(dāng)經(jīng)過(guò)樹(shù)的時(shí)候，則激光便會(huì)反射回來(lái)，激光承受管則會(huì)接收到激光，對(duì)單片機(jī)輸出一個(gè)信號(hào)，單片機(jī)比那將這次信號(hào)給記錄下來(lái)。但由于激光反射時(shí)的距離有些遠(yuǎn)，反射過(guò)來(lái)的激光信號(hào)不太強(qiáng)，激光接收管反響不是太靈敏，所以便在激光接收管上安裝一個(gè)用來(lái)聚光的透鏡，以此來(lái)到達(dá)會(huì)聚激光的母的，增加激光承受管的敏感性。測(cè)量隧道方案對(duì)于小車(chē)對(duì)隧道的測(cè)量，我們小組采用了最為簡(jiǎn)單的利用單片機(jī)給步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的方波信號(hào)來(lái)計(jì)算小車(chē)行走的距離，從而測(cè)量出隧道的長(zhǎng)度。其具體過(guò)程為，首先我們?cè)谛≤?chē)上安置一個(gè)光敏電阻模塊，并且利用桿子將光敏電阻撐起來(lái)，使得光敏電阻在小車(chē)進(jìn)入隧道時(shí)能夠貼著隧道的頂部滑動(dòng)，時(shí)隧道與電阻之間的距離很小，這時(shí)，在小車(chē)未進(jìn)入隧道時(shí)光敏電阻由于受到管的照射，所以整個(gè)光敏電阻模塊給單片機(jī)輸出一個(gè)低電平，但當(dāng)小車(chē)進(jìn)入隧道時(shí)，則光敏電阻由于被隧道擋住了光，整個(gè)模塊對(duì)單片機(jī)輸出一個(gè)高電平，所以單片機(jī)便會(huì)開(kāi)場(chǎng)記錄給步進(jìn)電機(jī)輸出的信號(hào)數(shù)，從而開(kāi)場(chǎng)測(cè)量隧道的長(zhǎng)度，當(dāng)小車(chē)出隧道的時(shí)候，光敏電阻又承受到光線，單片機(jī)又接收到低平電壓，停頓測(cè)量，并把數(shù)值記錄下來(lái)。由于外界光線對(duì)光敏電阻的影響大，所以必須做好對(duì)光敏電阻的抗干擾處理，比方在電阻周?chē)p一圈膠帶或直接購(gòu)置光敏電阻的專(zhuān)用橡膠套給套起來(lái)。數(shù)據(jù)顯示方案對(duì)于數(shù)據(jù)的顯示，我們采用數(shù)碼管來(lái)對(duì)單片機(jī)記錄的數(shù)據(jù)進(jìn)展顯示當(dāng)小車(chē)跑完后，我們?cè)O(shè)定程序先讓小車(chē)在比賽過(guò)程中將所掃描的樹(shù)木的數(shù)量累計(jì)顯示，然后再單片機(jī)閑置的引腳設(shè)置一個(gè)信號(hào)開(kāi)關(guān)，使得開(kāi)關(guān)按一下就能給單片機(jī)一個(gè)瞬間高平電壓，當(dāng)單片機(jī)承受到高平電壓信號(hào)的時(shí)候，則停頓在數(shù)碼管顯示樹(shù)木的數(shù)據(jù)，改為顯示隧道的代號(hào)如1，并顯示隧道的長(zhǎng)度數(shù)據(jù)，然后再按一下開(kāi)關(guān)，就使單片機(jī)顯示下一個(gè)隧道的數(shù)據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的顯示。機(jī)械構(gòu)造對(duì)于小車(chē)我們選擇了三個(gè)輪子的