智能寻迹小车制作.docVIP

衡阳市第三届大学生创新大赛相关项目的研究报告 项目名称：智能寻迹小车的研究与开发 项目类型：实用型 成果形式：1、研究报告；2、实用作品 参赛学生：陈绪雄、周锋、蒋晶 指导教师：李祖林、雷军、李旭华 一、项目成果简介 本项目使用光电传感器检测小车的运动轨迹，金属传感器和超声波传感器检测小车周围的障碍，对小车的相关信息进行采集，采用AVR单片机Atmega128L作为电动小车的寻迹控制，AVR单片机Atmega128L完成算法分析、信息处理和小车的控制。构建了以微处理器为核心、多传感器的小车信息检测与融合、声光报警与LCD数码显示、双向PWM控制驱动电机的智能小车寻迹系统。电动小车能沿着任意设定的轨迹行走，遇到障碍自动停止5秒并发出声光报警，之后能自动倒回按设定的轨迹行走，小车能自动纠偏。经过测试，小车能够按轨迹行走流畅随着计算机技术、控制技术、信息技术的快速发展，工业的生产和管理进入了自动化、智能化时代，柔性自动化生产线、智能仓储及物流配送环境恶劣机车头灯自动寻迹民用劳动效率 2007年6月1日---2007年6月20日，收集资料，确定研究内容、技术方案、研究路线。（由组内3人共同研究）。 2007年6月21日---2007年7月30日，完成小车硬件的电路制作（陈绪雄负责小车整体方案确定、制作电路板，周锋负责购买元器件和电路焊接，蒋晶负责电路图绘制）。 2007年8月1日---2007年9月8日，完成小车软件的编写和小车整机调试。（三人共同协作完成）。 2007年9月10日---2008年3月6日，完成成果总结。 四、研究内容 1 方案与论证 1.1控制芯片的选择 方案一：选用AVR单片机Atmega128L，Atmega128L是高性能、低功耗的 AVR ? 8 位微处理器，64引脚。采用先进的 RISC 结构，具有133 条指令，大多数可以在一个时钟周期内完成。它具有两个独立的预分频器和比较器功能的8 位定时器/计数器和两个具有预分频器、比较功能和捕捉功能的16 位定时器/计数器及具有独立预分频器的实时时钟计数器。片内带有模拟比较器。具有上电复位以及可编程的掉电检测功能。 其片内资源丰富，具有： 8个外部中断， 4个定时计数器，53个I/O口，可解除I/O口资源不足的困难。其引脚大多数都有具有第二功能，功能强大。. 方案二：采用AT89S52单片机，AT89S52 单片机是一种低功耗、高性能CMOS 8位微控制器，具有8K 在系统可编程存储器。使用Atmel 公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业80C51 产品指令和引脚完全兼容。片上Flash允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器采用FPGA（现场可编辑门列阵）作为系统控制器。FPGA可以实现各种复杂的逻辑功能，规模大，集成度高，体积小，稳定性好，并且可利用EDA软件进行仿真和调试。FPGA采用并行工作方式，提高了系统的处理速度，常用于大规模实时性要求较高的系统。FPGA的高速处理能力得不到充分发挥tmega128 I/O口资源丰富和LCD的众多优点，我们选择使用LCD显示。 2 主要电路设计与分析 2.1系统结构框图 单片机将传感器送来的数据进行处理、算法分析，其输出信号控制电机并送LCD显示。光电传感器负责黑线的检测，引导智能小车的行使轨迹。金属传感器负责前起点和终点的检测，当金属传感器检测到金属条时，说明电动小车已经到起点或终点，采用超声波传感器检测智能小车的周围障碍物及其距离，若检测的距离达到超过给定值，发出声光报警，声音报警信号为“请注意倒车”。系统框图如图2.1。 2.2系统模块理论分析与设计 (1)探测路面黑线的基本原理光线照射到路面反射，由于黑线和对光的反射系数不同，可根据接收到的反射光强弱判断黑线 当光电管检测不到黑线时，红外光管接收到反射回来的红外光，其输出高电平立即跳低电平 (2)金属探测模块 金属探测模块主要用于行驶轨迹中金属片的探测。考虑到金属一般都是导体，根据电磁场理论可知，在受到变化的电磁场作用的任何导体，都会产生电涡流。因此，在本系统中采用电感式接近开关实现对金属片的检测。电感式接近开关由LC高频振荡器和放大处理电路组成,金属物体接近传感器的振荡感应头时,物体内部产生电涡流,当电涡流作用于接近开关时,接近开关振荡能力衰减,内部电路的参数发生变化,由此识别出有无金属物体接近,进而控制开关的通和断，并以电信号脉冲的形式送入单片机的PD7。电感式接开关内部工作原理图如图2.3。 (3)电机驱动模块 L298是一个4通道逻辑驱动电路，既将逻辑控制电平进行功率放大，可以用于功率驱动的电压。电机驱动模块电路如图2.4所示。 PWM（脉冲宽度调制）控制，配用L298驱动电路实现直流电机的调速，非常简单且调速范围大，它利用的是直流斩波原理，