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智能车模型的设计与制作 智能车模型的设计与制作 本智能车模型为2008年福建省大学生电子设 计竞赛3等奖作品,该模型能够在自定义的行车轨 迹中行驶,在行驶过程中,可以检测出埋在轨迹下的 铁片数量及位置,并计算显示行进时间和路程.采 用技术成熟的芯片,且成本低,易于控制,可供智能 小车爱好者参考学习. f一,系统基本原理I]■■●■■■●■■■■●●■●■■■●■■●■●■一 该模型以单片机STC89C51作为控制核心,电 路分为电机驱动模块,寻迹模块,检测铁片模块,路 程及时间显示模块.实现了小车的沿轨迹行驶,探 测金属,金属累计显示,路程及时问显示等功能.系 统原理图见图7(P49). . ;止 设计学生周健陈朝和黄冬华 指导老师程智宾 根据光敏电阻检测到的黑带反射信号,经单片 机判断处理后控制小车前进方向,以使其沿着轨迹 行进.当金属探测器检测到铁片时,接近开关发出一 个低电平信号,作为一个外部中断信号处理,执行停 车5s及发光提示,并交替显示路程和时间.光电传 感器接收部分用于采集黑白信号,通过接收到的一 系列脉冲进行计程并显示.系统框图如图1. 1.电机驱动模块 小车电机为直流减速电机,带有齿轮组,考虑不 需调速功能,采用H桥电机驱动芯片L293D.L293 为单块集成电路,高电压,高电流,四通道驱动,设计 三个大致方向,还必须熟练其他方向技能,并都懂得 整机安装工艺. 第二天的比赛对队员的心理素质是一个极大的 挑战,因为调试,焊板,装机都在这一天,可以说前一 天还可以交换扒两口饭,第二天就只顾得上埋头苦 干,除了工作的紧张和时间的飞快流逝,饥饿,疲劳 等所有其它的感觉都没有了,直到比赛完成,绝大多 数的队员都没有顾得上啃一13面包,喝一13水.这一 天最考验队员的是对突发事件的处理能力,无论遇 到什么问题都要稳住,硬着头皮顶上去,在大战中谁 能撑到最后,谁能更完善更细心地解决所有问题,谁 就将是最后的胜利者.而最后安排的口头答辩则是 对队员的能力,自信等综合能力的展示和检验平台, 把握住了最后这一关.才能最终摘到胜利的的桂冠. 图4是最后取得选拔赛第一名的队员在赛场的合 影. 46电子制作2009年第7期 . 址 通过选拔赛,广东省有来自三所院校的三支队 伍将于6月底参加全国比赛.在广东省教育厅的高 度重视下,三个学校将集中最优的指导力量,在深圳 职业技术学院开展赛前集训,争取在即将到来的比 赛中代表广东省取得好的成绩,展示我们的技术水 平和贴近实际的教育理念. 圈 用来接收DTL或者1_rL逻辑电平,驱动感性负载 (比如继电器,直流和步进马达).内部包含4通道逻 辑驱动电路.其额定工作电流为1A,最大可达 1.5A,Vss电压最小4.5V,最大可达36V;Vs电压最 大值也是36V,经过实验,Vs电压应该比Vss电压 高.否则有时会出现失控现象.通过改变芯片控制 端的输入电平,即可以对电机进行正反转操作,很方 便单片机的操作.芯片外围电路如图2. 2.寻迹模块 本制作采用光敏电阻探测法,利用光的反射原 理,当光线照射在白纸上,反射量比较大;反之,由于 黑色对光的吸收,反射量比较少.这样阻值就会出现 差别.将阻值的变化值经过比较器转换为高低电平 U1B / 一1011 GVCC 一 2U2A / L_1ll’ D1 0D4069I一 \一10I-’- U2B 0D4069 并反馈给单片机,单片机通过判断,发出控制信号来 控制小车的前进方向,实现了全自动沿轨迹行驶.为 提高灵敏度,该轨迹探测模块共用5个光敏电阻, 呈弧形排布,1支置于轨道中间,另外4支分开置于 其两侧,当小车脱离轨道时,两侧中任意一只检测到 黑带后,即做出相应的转向调整,如:左外,左内检测 到黑带时,小车左转,左边方向灯亮.当右外,右内检 测到黑带时,小车右转,右方向灯亮.直到中间的光 敏电阻重新检测到黑带(即回到轨道)后,再恢复正 向行驶.寻迹电路如图3. 3.金属探测模块 本制作采用了一只电感式金属探测传感器.型 JI4: MOO TR1122kD1LED 印 E3 7O 2009年第7期电子制作47 94—96 ,酱\\ __]厂-__]rJI’_]r▲-]基童一 号:LJ12A3—4一Z/BX.由电路图可以得出,当有金属 被其探测到时.CD4069芯片第8脚输出一个低电 平,将此信号传送给单片机,即可实现计数和控制. 为提高检测金属片的准确性,本制作采用了两个传 感器,并通过试验合理设置其安装位置.图4上半 部分是金属接近开关探测电路原理图. 4.行程测量 计程模块主要是由光电传感器st198和贴于车 轮上的黑白码盘组成,通过计算车轮的转数间接测 量距离,当车轮转动时,光电传感器通过采集黑白信 号不断地输出脉冲,通过单片机对脉冲计数,再经过 一