智能電動車項目設計報告

Hefei2021年暑期電子設計競賽培訓項目報告項目名稱：智能電動車班級：11級電子（1）班作者姓名：指導教師：完成時間：2015年8月19日智能電動車摘要本設計以單片機ATmega128為控制核心，應用傳感器技術實際制作了一個智能電動車。整個系統(tǒng)采用紅外對管實現(xiàn)尋跡功能，光敏電阻實現(xiàn)尋光功能，紅外避障傳感器躲避障礙物，接近開關探測金屬以及槽型光耦檢測速度等。全程行駛時間小于90s，較好的完成了基本部分和發(fā)揮部分的要求。關鍵字：傳感器尋跡尋光智能電動車一、系統(tǒng)總體方案本系統(tǒng)以單片機ATmega128為控制核心，應用傳感器技術實際制作了一個智能電動車，如圖1，系統(tǒng)總體框圖。通過紅外對管進行路面檢測，按照跑道的黑線行駛，使用接近開關探測金屬并將探測到的金屬數(shù)目信息傳遞給單片機，通過避障傳感器躲避障礙物，最后使用由光敏電阻與比較器組成的尋光電路實現(xiàn)小車的尋光入庫功能。本系統(tǒng)應用各類傳感器技術實現(xiàn)小車的自動控制，通過單片機控制電機驅(qū)動，對檢測到的金屬物進行聲光報警，計時并顯示。圖1系統(tǒng)總體框圖二、方案設計與論證1.電機驅(qū)動方案選擇根據(jù)題意，為使小車能夠?qū)崿F(xiàn)頻繁的無級快速啟動、制動和反轉(zhuǎn)等功能，且很好地達到指標要求，操作簡單，我們選用電路相對簡單、更易于購買的普通的直流電機作為動力源，以下對于電機的驅(qū)動電路有兩種方案可以實現(xiàn)：方案一：采用電阻網(wǎng)絡或數(shù)字電位器調(diào)整電動機的分壓實現(xiàn)調(diào)速。但是電阻網(wǎng)絡只能實現(xiàn)有級調(diào)速，且數(shù)字電阻的元器件價格比較昂貴，更主要的問題是一般電動機的電阻比較小，但電流很大，分壓不僅會降低效率，而且實現(xiàn)很困難。方案二：采用繼電器對電動機的開或關進行控制，通過控制開關的切換速度實現(xiàn)對小車的速度進行調(diào)整。這個電路的優(yōu)點是電路較為簡單，缺點是繼電器的響應時間長，易損壞，壽命較短，可靠性不高。方案三：采用由達林頓管組成的雙H型驅(qū)動電路。內(nèi)含兩個H橋的高電壓大電流全橋式驅(qū)動器，可以用來驅(qū)動直流電動機和步進電動機、繼電器線圈等感性負載；采用標準邏輯電平信號控制；具有兩個使能控制端，在不受輸入信號影響的情況下允許或禁止器件工作有一個邏輯電源輸入端，使內(nèi)部邏輯電路部分在低電壓下工作；可以外接檢測電阻，將變化量反饋給控制電路。此電路靈活性高，能夠完全滿足指標要求。綜合分析我們選定方案三，雙H橋驅(qū)動電路。2.路面檢測方案論證與比較根據(jù)題目各項指標分析，要求使小車能夠進行路面檢測，實現(xiàn)尋跡功能，為此，我們設計以下三種方案：方案一：可見光發(fā)光二極管與光敏二極管組成的發(fā)射接收模塊。這種方案在其他環(huán)境下，光源會對光敏二極管的工作產(chǎn)生很大干擾，一旦外界光亮條件改變，很可能造成誤判和漏判；雖然采用超高亮發(fā)光二極管可以降低一定的干擾，但這又將增加額外的功率消耗。方案二：采用紅外對管。紅外對管是紅外線發(fā)射管與光敏接收管，組成。由于采用了紅外線管代替普通可見光管，可以降低環(huán)境光源對接收管的十擾；電路簡單，能夠?qū)崿F(xiàn)本設計的各種尋跡要求?；谏鲜隹紤]，我們選定方案二，采用紅外對管實現(xiàn)小車的尋跡功能。

3.車輪測速的選擇本作品中，要求小車實時顯示路程，需要對車輪速度進行測量并通過程序算法進行分析計算，以下有兩種方案可以實現(xiàn)：方案一：采用霍爾集成片。該器件內(nèi)部有三片霍爾金屬板組成，當磁鐵正對著金屬板時，由于霍爾效應，金屬板發(fā)生橫向?qū)?，因此可以在車輪上安裝磁片，而將霍爾集成片安裝在固定車架上，通過對脈沖的計數(shù)進行車速測量。方案二：采用光電碼盤進行檢測。旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動，帶動碼盤轉(zhuǎn)動，碼盤上刻有許多狹縫，碼盤轉(zhuǎn)動時發(fā)射光透過狹縫被接收元件接收。用計數(shù)器對接收到的信號進行計數(shù)。用這種方案能很精確地算出小車已經(jīng)走過的距離。將信號整形后送入計數(shù)器。綜合分析，兩種轉(zhuǎn)速測量方案都是比較可行的，霍爾元件在工業(yè)上得到廣泛采用，但本題小車的車輪較小，磁片安裝十分困難，容易產(chǎn)生相互干擾。而方案二較適用于精度較高，體積受限制的場合。基于此，我們選定方案二，應用碼盤測速。三、理論分析與計算路程測量電路計算本設計中所用的編碼器滾軸共有20個透光格，所用的電動車車輪的周長約為19cm，滾軸和車輪的圓心在同一直線上，滾軸的轉(zhuǎn)速和車輪轉(zhuǎn)速是同步的。小車工作時，光敏三極管會產(chǎn)生一個個的脈沖，單片機ATmega128對脈沖計數(shù)，當需要計算距離時，只需將所計的脈沖總數(shù)除以20，得到車輪的圈數(shù)，再乘以輪輪子的周長19cm就得到距離值[1]，即：其中，S為距離，N為脈沖總數(shù)。四、電路與程序設計1.電機模塊電路設計本系統(tǒng)采用L298作為電機的驅(qū)動電路，驅(qū)使小車車輪轉(zhuǎn)動。L298引腳的功能說明：兩個H橋的電流反饋腳為SEN1、SEN2（即1號、15號引腳），分別為不用時可以直接接地；輸出端為1Y1、1Y2（即2號、3號引腳）輸出端為2Y1、2Y2（即13號、14號引腳）；驅(qū)動電壓VS為4號引腳，最小值須比輸入的低電平電壓高；輸入端1A1、1A2為5號和7號引腳；輸入端2A1、2A2為10號和12號引腳；TTL電平兼容；使能端ENA、ENB為6號和11號引腳，低電平禁止輸出；8好引腳接地；9號引腳接VCC，如圖2。圖2電機控制系統(tǒng)原理圖電路分析：使用直流/步進兩用驅(qū)動器可以驅(qū)動兩臺直流電機。分別為M1和M2。引腳A，B可用于輸入PWM脈寬調(diào)制信號對電機進行調(diào)速控制。實現(xiàn)電機正反轉(zhuǎn)通過輸入信號端IN1接高電平輸入端IN2接低電平，電機M1正轉(zhuǎn)。（如果信號端IN1接低電平，IN2接高電平，電機M1反轉(zhuǎn)。）控制另一臺電機是同樣的方式，輸入信號端IN3接高電平，輸入端IN4接低電平，電機M2正轉(zhuǎn)。（反之則反轉(zhuǎn)），PWM信號端A控制M1調(diào)速，PWM信號端B控制M2調(diào)速。表1驅(qū)動電機的旋轉(zhuǎn)信息表電機旋轉(zhuǎn)方式控制端IN1控制端IN2控制端IN3控制端IN4輸入PWM信號改變脈寬可調(diào)速調(diào)速端A調(diào)速端BM1正轉(zhuǎn)高低//高/反轉(zhuǎn)低高//高/停止低低//高/M2正轉(zhuǎn)//高低/高反轉(zhuǎn)//低高/高停止低低///高2.傳感器模塊電路設計（1）金屬探測電路金屬探測電路使用接近開關，其工作的基本原理是：沒有信號時，探頭輸出的一直是高電平。當檢測到金屬時，電平由高置低。單片機收到信號后，進行相應的處理并完成檢測薄鐵片的功能。障礙物探測電路避障物探測模塊用來判斷小車前方是否有障礙物，判斷小車行駛的方向與路徑。為了確保小車在行駛過程中避免撞到障礙物，在約15cm圓周范圍內(nèi)檢測障礙物，系統(tǒng)使用了3個避障傳感器，同紅外對管一樣的原理，分反射與接收兩個過程，實際過程中，小車遇到障礙物，自我調(diào)節(jié)并沿著車庫的方向行駛。（3）路面軌跡檢測電路路面檢測模塊實現(xiàn)小車跟隨黑色軌道行駛，在行駛的途中不能超過軌道?？紤]到軌道是白紙上的一條黑線，可采用紅外對管辨認路面黑白兩種不同的狀態(tài)[2]。圖3路面軌跡檢測電路小車行進軌跡檢測使用6個黑白線反射式光電傳感器，安裝在小車底板前后。檢測到的信號由單片機的I/O口讀入,前進時,左輪狀態(tài)由PA0口讀入,右輪狀態(tài)由PA1口讀入;后退時,左輪狀態(tài)由PA2口讀入,右輪狀態(tài)由PA3口讀入。檢測電路如圖3所示：圖3路面軌跡檢測電路光源探測電路本題要求小車在光源的引導下，通過障礙區(qū)進入停車區(qū)并到達車庫。光源探測模塊的功能是引導小車朝光源行駛，使小車具有追蹤光源的功能。由于光源會發(fā)出強光，所以采用光敏電阻實現(xiàn)追蹤光源的功能，如圖4，光源探測電路。圖4光源探測電路3.輔助電路設計顯示電路本設計使用ILI9325彩屏顯示行駛時間、行駛路程、硬幣數(shù)量以及每個硬幣離起始點的距離等信息。聲光報警電路聲光報警電路的設計是由于題目要求在小車檢測到金屬時發(fā)出聲光信號。在發(fā)聲方面，考慮到體積和功耗的因素，使用蜂鳴器代替普通的揚聲器；在發(fā)光方面，考慮電路的簡易程度。功耗和電源的因素，系統(tǒng)采用紅色高亮二極管顯示，如圖5所示。圖5聲光報警電路輔助電源電路本設計使用干電池+8V電源經(jīng)降壓芯片LM2940輸出和可調(diào)芯片LM337分別輸出+5V和+7V電壓為整個系統(tǒng)供電，圖6是+5V電源電路圖。圖6+5V電源電路4.程序設計本作品采用ICCV7forAVR軟件為開發(fā)平臺，C語言為程序設計語言，主要由主函數(shù)循環(huán)和中斷服務程序以及各類傳感器組成，圖7是主函數(shù)流程圖。小車從起始位置開始行駛，首先檢測跑道，沿著黑線行駛，在每檢測到金屬時發(fā)出聲光報警信號，在C點處停5s，接著，檢測前方是否有障礙物，最后探測是否有光源，直至小車行駛到車庫停止。圖7主程序流程圖

五、系統(tǒng)測試與數(shù)據(jù)分析1.測試儀器測試使用的儀器有四位半數(shù)字萬用表、模擬跑道：按題目要求設計卷尺、秒表。測試方法將小車放在起始位置，開啟電源，讓小車自由行駛，記錄全程時間以及各金屬與起始點距離。與小車顯示的參數(shù)進行比較，并記錄。多次改變障礙物的位置，重復以上操作。3.測試結(jié)果與分析（1）鐵片檢測情況與總時間測行駛過程中遇到鐵片數(shù)目及每個鐵片中心距起跑線的距離,并記錄小車跑完全程的總時間，如表2：表2鐵片檢測情況與總時間表檢測次數(shù)/次測量的路程/m第一個硬幣第二個硬幣第三個硬幣第四個硬幣顯示測量的總是時間/s11.151.742.375.843421.191.462.436.163431.201.822.696.153540.911.532.535.683251.121.702.645.9332（2）最終測試數(shù)據(jù)顯示測量的總是時間31s，測試總路程685cm。表3最終測試結(jié)果表第一個硬幣第二個硬幣第三個硬幣第四個硬幣測量的路程/cm90116193427實測路程/cm103143223480相對誤差（%）12.6%18.8%13.4%11.0%六、總結(jié)經(jīng)過一個星期的努力，終于完成了智能電動車的制作，實現(xiàn)了電動車的尋跡、尋光、避障、探測金屬等功能，在50s以內(nèi)完成全程的行駛，能夠在檢測到鋁錢幣時需立即發(fā)出聲光指示信息，并實時存儲、顯示在“直道區(qū)”檢測到的鋁錢幣數(shù)目以及顯示每個鋁錢幣（中心線）至起跑線間的距離，到達C點能夠檢測到鋁錢幣后在C點處停車5秒，停車期間發(fā)出斷續(xù)的聲光信息，最后，電動車進入停車區(qū)域后，能進一步準確駛?cè)胲噹熘?，要求電動車的車身完全進入車庫，小車車尾對準車庫門線，誤差小于±1cm。本次設計能夠順利完成也少不了老師的悉心指導，在此，也感謝張盈盈老師每天不辭辛苦來實驗室關心和幫助我們解決各類問題，以及孫強老師的上課，謝謝你們，老師！參考文獻[1]黃智偉.全國大學生電子設計競賽系統(tǒng)設計[M].北京:北京航空航天大學出版社.2021[2]何希才.常用傳感器應用電路的設計與實踐[M]北京：科學出版社.2021[3]陳永真，韓梅，陳之勃。全國大學生電子設計.競賽硬件電路設計精解[M].北京：電子工業(yè)出版社.2021[4]康華光.電子技術基礎模擬部分（第五版）[M].北京.高等教育出版社.2021[5]高吉祥.全國大學生電子設計競賽培訓系列教程模擬電子線路設計[M].北京：電子工業(yè)出版社.2021附錄1.硬件電路圖2.部分程序

公司印章管理制度一、目的公司印章是公司對內(nèi)對外行使權力的標志，也是公司名稱的法律體現(xiàn)，因此，必須對印章進行規(guī)范化、合理化的嚴格管理，以保證公司各項業(yè)務的正常運作，由公司指定專人負責管理。二、印章的種類公章，是按照政府規(guī)定，由主管部門批準刻制的代表公司權力的印章。專用章，為方便工作專門刻制的用于某種特定用途的印章，如：合同專用章、財務專用章、業(yè)務專用章、倉庫簽收章等。3、手章(簽名章)，是以公司法人代表名字刻制的用于公務的印章。三、印章的管理規(guī)定印章指定專人負責保管和使用，保管印章的地方(桌、柜等)要牢固加鎖，印章使用后要及時收存。財務專用章由財務部負責保管，向銀行備案的印章，應由財務部會計、總經(jīng)辦分別保管。3、印章要注意保養(yǎng)，防止碰撞，還要及時清洗，以保持印跡清晰。4、一般情況下不得將印章攜出公司外使用，如確實因工作所需，則應由印章管理員攜帶印章到場蓋章或監(jiān)印。5、印章管理人員離職或調(diào)任時，須履行印章交接手續(xù)。四、公