多功能智能小車的設計

多功能智能小車的設計服從真理，就能征服一切事物多功能智能小車的設計多功能智能小車的設計服從真理，就能征服一切事物多功能智能小車的設計學生：崔文浩學號：0805064150指導老師：張權(quán)總體設計及要求根據(jù)題目要求，本設計各部分采用模塊化設計，以兩電動機為主驅(qū)動，通過傳感器采集各類信息，送入單片機處理數(shù)據(jù)后完成相應動作，實現(xiàn)小車的多功能自動控制。模塊設計可分為尋跡模塊、避障模塊、尋光模塊、距離檢測模塊、電源模塊、電機驅(qū)動及PWM調(diào)制模塊。前輪PWM驅(qū)動電路主要用于轉(zhuǎn)向控制；后輪PWM驅(qū)動電路主要用于方向和速度控制；尋跡探測模塊利用三個光感元件，對黑色軌道進行尋跡；避障模塊利用紅外傳感器進行探測；光源探測模塊利用三個光敏電阻制成，用于尋光并確定光源角度，以期獲得較為精確的轉(zhuǎn)向值。近幾年，隨著國家對農(nóng)村教育方面投資的增多，農(nóng)村小學多媒體輔助教學在科學教學中得到普及同時也備受重視，教學效果明顯提高。和過去傳統(tǒng)的教學模式比較，多媒體教學內(nèi)容學生看了直觀易懂、生動活潑，調(diào)動了學生的積極性，學生提高了學習興趣，知識易于掌握。一、多媒體的運用把抽象的知識直觀化多媒體的運用把抽象的知識直觀化解決了重點，突破了關(guān)鍵。小學科學六年級的《宇宙》單元的知識，難以理解，非常抽象。單憑教師的口頭講解，學生是很難接受的。例如：《月相》一課，宇宙領(lǐng)域，對于學生而，充滿神秘，又讓人無從下手，很多學生往往會對宇宙單元內(nèi)容的學習產(chǎn)生了枯燥乏味的學習心態(tài)，因此，我在本課中利用多媒體教學的體驗。學生平時沒有仔細觀察這種現(xiàn)象，用語言描述不具體。但運用多媒體教學通過播放教師剪輯的視頻錄像，和教師自己制作的課件及學生自己動手畫月相。學生就很容易理解了，通過視覺真正的理解抽象的知識了。另外在教學《電磁鐵》一課時，我用多媒體課件制作了圖片，來出示電磁鐵的材料。然后出示《電磁鐵》的小視頻錄像，這樣教學中的重點內(nèi)容得到了突破。再讓同學小組交流討論、思考，并實際操作。學生通過課件的直觀演示學會了制作方法。多媒體課件也成了學生合作的“引領(lǐng)者”。二、多媒體的運用有效提高了學習興趣因為“興趣是觀察的基點”。多媒體的運用可以創(chuàng)設出一個生動有趣的教學情境，使學生進入一種喜聞樂見的、生動活潑的學習氛圍，引起學生的注意力，提高學生的學習興趣。例如：在學習《空氣占據(jù)空間》一課的課前2分鐘教師播放flsh《烏鴉喝水》美麗的動畫、學生猶如親臨其境。這時候，老師進一步提問：烏鴉是怎樣喝到水的？學生爭先恐后回答，把學生分散的心一下子集中到課堂來，一段動畫用來導入新課，讓學生覺得既輕松又新穎。以極大的興趣投入到本節(jié)課的《空氣占據(jù)空間》實驗研究中。在這方面，多媒體課件也有了大用武之地，實驗中使用多媒體配合，增強了實驗效果更好的對問題的研究理解。三、科學課多媒體教學的運用有效的于各學科的整合多媒體教學能把視、聽、說于一體，全方位吸引學生的感官，從而調(diào)動學生們的非智力因素。更好的提高學習科學的積極性。另外，對于農(nóng)村偏遠地區(qū)的孩子來說，科學學科通過與各學科的整合，可以進一步拓寬學生的視野，豐富知識容量。以多樣化的信息途徑引導學生對展示內(nèi)容進行觀察、思考、分析、推理和想象。主要表現(xiàn)在創(chuàng)設情境上，例如：在教三年級科學《蝸牛》一課時，我是這樣設計的，利用視頻音樂出示《蝸牛與黃鸝鳥》歌曲。學生也一起跟著唱了起來，課堂氣氛非?；钴S。再通過觀察讓同學們畫出蝸牛，了解蝸牛的身體構(gòu)造。這一唱、一畫有效的把科學課與音樂、美術(shù)整合起來，極大提高學生的綜合素質(zhì)，有效的完成本節(jié)課的教學目標。四、運用多媒體，增強實驗教學的實效性在實驗課教學過程中，也可適當穿插多媒體教學課件。通過課件可以將實驗不能完全表現(xiàn)或或者難以理解的知識點讓學生充分理解。例如，在學習杠桿原理時，導入上運用了課件。在第一個課件中，一個人想要搬動一塊石頭，累得滿頭大汗卻仍然搬不動。這時啟發(fā)學生幫助這個人想辦法搬動石頭，隨后出示了下一個課件，這個人用一根長棍子在下面墊了一塊小石頭，輕松自如地就把大石頭撬了起來。通過這兩組動畫，很自然地將課文導入，學生的興趣也大大增加。在對課堂知識進行復習時，如果簡單的通過實物進行復習，無法突出知識要點，這時，如果繼續(xù)利用多媒體課件，將幾件杠桿工具分別制作成卡通人物的形象，并展示它們進行工作的動畫。讓學生在杠桿工具工作的過程中，找出它們的支點、力點、重點及回答相關(guān)問題，學生在充滿樂趣的實驗課堂中學到了知識。五、運用多媒體，激勵學生主動參與在科學教學中，要注重培養(yǎng)學生的參與精神。多媒體的運用對于激發(fā)學生的參與精神有著很大的幫助。通過播放“人與科學”等科教電視短片，使豐富多彩的科學知識，通過聲、形、色等多種形式吸引學生的感官，激發(fā)學生探究科學原理的興趣。另外，通過錄像、投影向?qū)W生介紹基因工程技術(shù)在農(nóng)業(yè)、工業(yè)、醫(yī)藥上的應用前景等一些事例，讓學生充分領(lǐng)會科學對人類社會發(fā)展的重要影響，激發(fā)學生參與科學實驗的源動力。通過觀看短片，使學生參與課堂活動的積極性明顯提高?？傊?，應用多媒體課件教學，即拓寬了農(nóng)村學校學生的知識視野又能幫助我們教師解決很多問題。同時教學實踐證明，將多媒體恰當運用于課堂教學中，發(fā)揮了科學學科特有的專長。在素質(zhì)教育中獲得了質(zhì)與量的提高。我校的科技小制作開展得轟轟烈烈，整個活動包括每周二至三節(jié)的“科學”課，也有學校的綜合實踐活動課，通過開展這些活動，學生的思維和創(chuàng)造能力得到了培養(yǎng)，提高了科學素質(zhì)，像科學家那樣去探索科學知識。落實開放性的教學理念是現(xiàn)代體育教學的必然要求。針對當前大學生身體素質(zhì)較差的情況，教育部門應當加強素質(zhì)教育改革步伐，最終實現(xiàn)大學體育教學工作的順利開展。[STHZ]一、當前大學體育教育中存在的問題[ST]當前，大學體育教學中依然存在很多問題：其一，學生自身素質(zhì)比較差，對體育鍛煉不夠重視。大學體育教師在教學期間，習慣采用傳統(tǒng)的體育教學理念，部分學生為了提高文化課成績，故意缺席體育課，從而導致在體育鍛煉上的懈怠。其二，體育教學課程設置較為單一，大學體育課程中的活動項目比較少，學生在活動中，無法產(chǎn)生學習興趣。不僅如此，體育教學對場地有一定要求，然而，多數(shù)大學體育教學場地為露天式，受天氣狀況的影響，無法按照原定課程計劃完成。其三，大學多個校區(qū)的存在，導致分散式教學。目前，我國很多高校規(guī)模不斷擴大，校區(qū)數(shù)量增加，實際教學條件落后，導致體育教師只能利用走訓的方式進行教學，這種教學方式嚴重影響了體育教學質(zhì)量。其四，體育教師在體育訓練指導中表現(xiàn)較為消極，在大學體育教學中，體育教師只重視教學任務的完成情況，并沒有積極培養(yǎng)學生的運動能力和相關(guān)知識的學習。教師這種盲目性的訓練方式不僅導致學生無法養(yǎng)成良好的運動習慣，也無法適應當前社會對大學生全面發(fā)展的基本要求。由于以上問題的存在，大學體育教學質(zhì)量無法得到全面提高，因此，為促進大學體育教學質(zhì)量的提高，相關(guān)應對策略的制訂尤為必要。[STHZ]二、大學體育教育問題的應對策略[ST]1明確教學目的與內(nèi)容首先，在提高學生自身健康水平的同時，大學體育課程平臺的建立，為學生提供更多的實踐機會，使學生充分掌握體育知識。其次，為了提高學生的身心素質(zhì)，學校的工作人員還要將培養(yǎng)應用型人才作為主要目標。在選擇大學體育教學內(nèi)容的過程中，應當圍繞大學體育教學這一核心思想，保證教學質(zhì)量。2明確教師與學生的角色教師作為體育教學的執(zhí)行者，在體育教學中的主要任務是按照課程大綱要求實施教學，從而保證整體的教學質(zhì)量。在體育教學過程中，不僅要激發(fā)學生的學習熱情，提高學生的學習興趣，還要充分挖掘?qū)W生的潛能。針對相關(guān)專業(yè)問題，體育教師需要積極予以解決，以緩解學生在學習中的壓力，這樣才能使學生在愉快的氛圍中實現(xiàn)身體素質(zhì)的提高。因此，體育教師在教學中應提高自己的工作能力以及專業(yè)知識，保證體育教學工作的充分落實。大學生作為體育學習主體，不僅要發(fā)揮主觀能動性，還要加強學習能力、想象能力的培養(yǎng)。3保障硬件設施硬件問題一直是影響高校體育教學質(zhì)量提高的關(guān)鍵。大多數(shù)高校存在相關(guān)資金不充足的問題，在此情況下，要因地制宜地設計相關(guān)體育課程，在現(xiàn)有體育器材的基礎上，提高體育器材的使用效率。在資金充裕的前提下，需要建立相關(guān)的運動設施以及綠化帶，保證學生有充足的時間運動與休息。除此之外，利用硬件設施加強宣傳也是提高體育教學質(zhì)量的關(guān)鍵，例如，在體育教學過程中播放動感音樂，從而營造良好的體育文化氛圍，促進體育教學質(zhì)量的全面提高。4優(yōu)化教學方式根據(jù)體育教學課程設置，加強一體化教學思想的普及，將體育教學內(nèi)容與實踐相結(jié)合，進而提高學生的學習能力，達到鍛煉身體的目的。因此，體育教師在課程設置期間，一定要提高體育教學內(nèi)容的趣味性，優(yōu)化教學方式。例如：在天氣比較惡劣的情況下，教師可以在課堂上對學生實施教學，并讓學生掌握有效的健身方法和健身技巧，從而使學生主動參與到身體鍛煉中。此外，體育教師應當促進考核評價方式方法的改革，以考核要求作為體育教學的指導思想，對學生進行考核，在提高學生運動能力的同時，還使學生牢牢掌握健身鍛煉的主要方法。?w育教師在對學生進行理論知識與實踐指導期間，還要注意積極宣傳各種體育活動項目，達到體育課堂理論教學與實踐相結(jié)合的目的。三、結(jié)語現(xiàn)代社會不斷進步和發(fā)展，對大學生的要求也越來越高，其中包括良好的身體素質(zhì)。大學生要養(yǎng)成良好的體育學習習慣，并在體育學習過程中與實踐相結(jié)合。隨著學校對素質(zhì)教育的關(guān)注度日益提高，學生的體育學習環(huán)境越來越好，學生身心上的壓力得到緩解，在大學體育課程設置與教學方式更加科學的情況下，我國大學生的身體素質(zhì)將得到提高。多功能智能小車的設計

學生：崔文浩學號：0805064150指導老師：張權(quán)距離檢測模塊方案分析與比較方案一、通過測試得出小車平均速度v，在行駛過程中將行駛時間與其乘積t?v作為駛過的距離。但該方案受電池電量、路面介質(zhì)等因素的影響，在大多數(shù)情況下均暴露出誤差較大的缺點，故不予采用。方案二、在后輪內(nèi)側(cè)勻距貼上m個磁鋼，車廂內(nèi)裝上霍爾開關(guān)。對輪子轉(zhuǎn)速進行測量，由于低速下輪子與地面接觸良好，設輪周長為c，可以用霍爾開關(guān)輸出脈沖數(shù)n乘以c/m得出行駛距離。只要磁鋼在后輪上的位置足夠精確，霍爾開關(guān)固定牢靠，就可以獲得較好的測試效果。但車子顛簸時，穩(wěn)定性較差。方案三、在齒輪箱中安裝透射式光電開關(guān)，測出變速齒輪的每秒轉(zhuǎn)速，用變速比和車輪周長計算出線速度，積分求行駛距離。但在齒輪箱中使用光電開關(guān)，要求有足夠的安裝位置，不能影響傳動機構(gòu)的機械動作。其優(yōu)點是工作穩(wěn)定。綜合以上方案優(yōu)劣和小車的結(jié)構(gòu)特點，我們采用方案二。電源與穩(wěn)壓模塊方案分析與比較方案一、采用交流電經(jīng)直流穩(wěn)壓處理后供電。采用交流電提供直流穩(wěn)壓電源，電流驅(qū)動能力及電壓穩(wěn)定性最好，且負載對電源影響也最小。但由于需要電線對小車供電，極大影響了智能小車行動的靈活性及地形的適應能力。而且避障小車極易把拖在地上的電線識別為障礙物，人為增加了不必要的障礙，故放棄了這一方案。

方案二、采用蓄電池供電。

蓄電池具有較強的電流驅(qū)動能力和較好的電壓穩(wěn)定性能，且成本低廉?？刹捎眯铍姵亟?jīng)7812芯片穩(wěn)壓后給電機供電，再經(jīng)過降壓接7805芯片給單片機及其他邏輯單元供電。但蓄電池體積相對龐大，且重量過大，造成電機負載過大，故最終放棄了這一方案。

方案三、采用干電池組進行供電。

小車使用4節(jié)充電電池供電，4節(jié)串聯(lián)為4.8–5V，可以滿足各個芯片的供電要求，為了能適用于用普通電池供電，在電源部分采用LM2940來穩(wěn)定電壓，配合去耦電容濾去電源的雜波。這樣解決了因普通電池的電壓1.5V，新的通常有1.6V，4節(jié)串聯(lián)將達6.4V，引起的電壓的不穩(wěn)定，內(nèi)阻隨著使用逐漸增大引起系統(tǒng)中芯片損壞等問題。為了避免電機啟動及制動時的短暫電壓干擾不會影響到邏輯單元和單片機的工作，采用電機單獨供電。綜合以上考慮，我們采用方案三。電機驅(qū)動及PWM調(diào)速模塊方案分析與比較方案一、使用分立元件搭建電機驅(qū)動電路。使用分立元件搭建電機驅(qū)動電路造價低廉，在大規(guī)模生產(chǎn)中使用廣泛。但分立元件H橋電路工作性能不夠穩(wěn)定，較易出現(xiàn)硬件上的故障，故放棄了這一方案。方案二、使用MC33886芯片驅(qū)動電機。MC33886是一個具有高電壓大電流的全橋驅(qū)動芯片，輸出電壓最高可達50V，可以直接通過電源來調(diào)節(jié)輸出電壓；直接用單片機的I/O口提供信號，而且?guī)в惺鼓芏耍奖鉖WM調(diào)速，電路簡單，性能穩(wěn)定，使用方便。MC33886芯片可以用來驅(qū)動2個直流電動機或步進電動機等感性負載，正好符合小車兩個二相電機的驅(qū)動要求。

綜合以上考慮，采用MC33886芯片驅(qū)動小車電機。MC33886驅(qū)動電機原理MC33886電機驅(qū)動電機供電電源+5V直流邏輯電平保護電路保護電路左電機右電機元件安裝前后尋跡光電開關(guān)測障紅外傳感器轉(zhuǎn)向燈車體中心光敏電阻蜂鳴器跳絢霓虹燈數(shù)據(jù)采集原理A/D轉(zhuǎn)換技術(shù)——A/D轉(zhuǎn)換器將電位器輸入的模擬電壓轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，然后送入單片機進行處理。逐次比較型A/D轉(zhuǎn)換原理——逐次比較型A/D轉(zhuǎn)換器由比較器C、D/A轉(zhuǎn)換器、寄存器、時鐘脈沖源和控制邏輯5個部分構(gòu)成。A/D轉(zhuǎn)換器的主要參數(shù)——A/D轉(zhuǎn)換器件的轉(zhuǎn)換精度和轉(zhuǎn)換速度是決定ADC器件的重要參數(shù)，其中轉(zhuǎn)換精度一般用分辨率和轉(zhuǎn)換誤差來描述。路徑識別電路設計RPR220接收到反射信號，根據(jù)接收光強的不同輸出不同的電壓值。將輸出的電壓與比較器的閥值電壓進行比較，當高于閥值電壓時，LM293輸出低電平，反之，輸出高電平。將LM293的輸出端接到單片機的IO口上來檢測是否脫離軌道，并作出相應的轉(zhuǎn)向調(diào)整。路徑識別電路車速檢測電路障礙物檢測電路電源電路電機驅(qū)動電路鍵盤及顯示子程序設計

在鍵盤程序部分，用鍵盤來控制小車的工作狀態(tài)，在顯示程序部分通過從速度采集端口采集來的二進制數(shù)字轉(zhuǎn)化為可以顯示的ASCII碼值，來實時顯示速度和小車的轉(zhuǎn)向指示。NN鍵盤掃描按鍵測試延時消抖判斷鍵值延時消抖有鍵按下？有鍵按下是否釋放返回NYY電機控制子程序

Y控制開始計算速度，依據(jù)給定值和PID參數(shù)計算電機驅(qū)動PWM值解析命令收到命令？有脈沖？計算出？根據(jù)PWM參數(shù)計算出電機驅(qū)動所需參數(shù)NNYNY輸出控制值障礙物檢測子程序

依據(jù)障礙物情況，從動作函數(shù)中選擇動作傳感器端口反饋值A/D轉(zhuǎn)換為所需值值為多少？記錄小車動作時間有障礙物溢出中斷中斷返回尋跡子程序

循跡檢測開始PINA&0X38=0X00PINA&0X38=0X08PINA&0X38=0X30PINA&0X38=0X20PINA&0X38=0X28PINA&0X38=0X30PINA&0X38=0X38出界，后退探測熄滅全部LED轉(zhuǎn)右點亮右邊LED前進兩個LED點亮轉(zhuǎn)左點亮左邊LED直行點亮兩個LED前進點亮兩個LED十字線或終點轉(zhuǎn)左探測YYYYYYYNNNNNN返回硬件看門狗電路

MCU監(jiān)控電路，即看門狗電路，時刻監(jiān)視著單片機的運行狀態(tài)，當單片機進入死尋環(huán)或死機后，復