智能小車畢業(yè)設計答辯課件

1、 智能循跡小車畢業(yè)設計 畢業(yè)設計之學院：信息技術學院專業(yè)：電子信息工程指導老師：報告人：第二章 硬件電路設計第一章 設計概述 目錄 引 言第三章 軟件設計第四章 測試及結論 致 謝引言課題背景課題研究意義無容置疑，機電一體化人才的培養(yǎng)不論是在國外還是國內(nèi)，都開始重視起來，主要表現(xiàn)在大學生的各種大型的創(chuàng)新比賽，比如：亞洲廣播電視聯(lián)盟亞太地區(qū)機器人大賽（ABU ROBCON）、全國大學生“飛思卡爾”杯智能汽車競賽等眾多重要競賽都能很好的培養(yǎng)大學生對于機電一體化的興趣與強化機電一體化的相關知識。但很現(xiàn)實的狀況是，國內(nèi)不論是在機械還是電氣領域，與國外的差距還是很明顯的，所以作為機電一體化學生，必須加倍

2、努力，為逐步趕上國外先進水平并超過之而努力。為了適應機電一體化的發(fā)展在汽車智能化方向的發(fā)展要求，提出簡易智能小車的構想，目的在于：通過獨立設計并制作一輛具有簡單智能化的簡易小車，獲得項目整體設計的能力，并掌握多通道多樣化傳感器綜合控制的方法。所以立“智能循跡小車”一題作為嘗試。第一章智能小車概述設計任務及要求根據(jù)要求，確定如下設計方案：甲車車頭緊靠起點標志線，乙車車尾緊靠邊界，甲、乙兩輛小車同時起動，先后通過起點標志線，在行車道同向而行，實現(xiàn)兩車交替超車領跑功能。跑道如圖所示：設計概述 1第一章智能小車概述設計模塊 2 通過對題目的分析，我們把智能小車分解成這幾個模塊，即單片機主控模塊、電源模

3、塊、電機驅動模塊、紅外傳感模塊、藍牙通信模塊等幾個部分。模塊框架圖如圖所示：控制模塊循跡探測模塊測距模塊無線通信模塊電源模塊電機模塊電機驅動模塊第一章設計方案及要求具體實現(xiàn)方案3基本要求（1）甲車和乙車分別從起點標志線開始，在行車道各正常行駛一圈。（2）甲、乙兩車按圖跑道圖所示位置同時起動，乙車通過超車標志線在超車區(qū)內(nèi)實現(xiàn)超車功能，并先于甲車到達終點標志線，即第一圈實現(xiàn)乙車超過甲車。（3）甲、乙兩車在完成（2）時的行駛時間要盡可能短。發(fā)揮部分（1）在完成基本要求（2）后，甲、乙兩車繼續(xù)行駛第二圈，要求甲車通過超車標志線后要實現(xiàn)超車功能，并先于乙車到達終點標志線，即第二圈完成甲車超過乙車，實現(xiàn)交

4、替領跑。甲、乙兩車在第二圈行駛的時間要盡可能的短。（2）甲、乙兩車繼續(xù)行駛第三圈和第四圈，并交替領跑；兩車行駛的時間要盡可能的短。第一章設計方案及要求第二章主控芯片循跡探測模塊電機驅動模塊超聲波測速模塊無線通信模塊最終方案主控芯片 1我所使用的是STC12C5A60S2單片機， 是宏晶科技生產(chǎn)的單時鐘/機器周期(1T)的單片機，是高速/低功耗/超強抗干擾的新一代8051單片機，其指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051,但速度快8-12倍。內(nèi)部集成MAX810專用復位電路,2路PWM,8路高速10位A/D轉換(250K/S),針對電機控制，強抗干擾能力。圖為單片機最小系統(tǒng)模塊圖。第二章主控芯片單片機最小系

5、統(tǒng)模塊圖第二章循跡探測模塊利用紅外線在不同顏色物體表面具有不同的反射性質(zhì)的特點，在小車行駛過程中不斷地向地面發(fā)射紅外光，當紅外光遇到白色紙質(zhì)地板時發(fā)生漫反射，反射光被小車上的接收管接收：如果遇到黑線則紅外光被吸收，小車上的接收管收不到紅外光。單片機就是否收到反射回來的紅外光為依據(jù)來確定黑線的位置和小車行走的路線。最后我們采用光電傳感器，其型號就是最普遍的ST188，做為小車的尋跡探測模塊。其電器特性和光電特性如表1和表2所示，其外觀如圖所示。 外觀圖循跡探測模塊 2項目符號數(shù)值單位輸入正向電流IF50Ma反向電壓VR6V耗散功率P75mA輸出集-射電壓Vceo25V射-集電壓Vceo6V集電極

6、功率Pc50mA工作溫度Topr2065儲存溫度Tstg3075表2 光電特性表1 電器特性項目符號測試條件最小典型最大單位輸入正向壓降VfIf=20mA1.251.5V反向電流IrVr=3V10A輸出集電極暗電流IceoVce=20V1A集電極亮電流ILVce=15V If=8mAH10.3mAH20.4mAH30.5mA飽和壓降VceIf=8mA Ic=0.5mA 0.4V第二章電機驅動模塊L298N是內(nèi)含兩個H橋的高電壓大電流雙全橋式驅動器，可以驅動46V，2A以下電機，接受標準TTL邏輯電平信號。用該芯片來驅動電機，操作起來方便，又穩(wěn)定，輸出電流大，能夠給小車提供較大的速度，且啟動，制

7、動快18。所以我們采用此方案。如圖為L298N的電機驅動電路。一個L298N芯片可以驅動兩個電機，四個輸入端，四個輸出端，兩個使能端，單片機輸出PWN給驅動芯片，從而來控制小車。電機驅動模塊 3第二章超聲波測速模塊我們用專用的超聲波測距芯片來控制兩小車的距離，使其在特定的位置控制其距離來保證小車超車的順利完成。如圖所示為超聲波測距的時序圖，先發(fā)出一個觸發(fā)信號，模塊內(nèi)部再循環(huán)發(fā)出高脈沖，被拉成高電平，當接收到返回信號時，模塊內(nèi)部被拉低，通過超聲波的波速乘上高電平的一半時間就是小車離前面小車的距離，然后通過程序再對小車進行相應的控制。超聲測速模塊 4采用HC-05嵌入式藍牙串口通信，該芯片主從一體

8、，多一個藍牙通信協(xié)議硬件。通過電腦調(diào)試容易，傳輸?shù)男畔⒘看?。主設備只能與從設備配對連接然后通訊。從設備可以與主設備配對連接通訊之外還可以與手機、電腦的藍牙適配器、PDA等設備配對連接然后通訊。如果需要單片機與單片機之間通訊，則需要一對藍牙設備（1個主設備+1個從設備），配對過程是全自動的，不需要人工干預。串口默認波特率為9600，配對密碼：1234，默認名稱：BOLUTEK最終我們采用藍牙來進行兩小車之間的通信。我們考慮到藍牙配對容易，通信受到的干擾較小，比較穩(wěn)定。當前面的小車跑到超車區(qū)時，后面的小車到達超車標志線，當后面的小車剛好檢測到超車標志線的第一根黑線時通過藍牙給后面的小車發(fā)送指令，使

9、其減速，緩慢向前行駛，當后面的小車超過前面的小車通過超車區(qū)后面的第一個轉彎標志線時再發(fā)出一個藍牙指令給另一個小車，使其加速。無限通信模塊 5第二章無限通信模塊第二章最終方案（1）電源模塊：LM7805電源穩(wěn)壓芯片（2）控制模塊：STC12C5A60S單片機（3）循跡探測模塊：ST188光電傳感器（4）測距模塊：超聲波測距（5）電機模塊：普通直流電機（6）電機驅動模塊：L298N驅動芯片（7）無線通信模塊：HC-05嵌入式藍牙（8）車體：三輪車（帶一個萬向輪）最終方案6第三章軟件設計開始甲乙兩車直行乙車計數(shù)四次檢測起始標志并計數(shù)左轉內(nèi)循跡甲車外循跡至超車區(qū)，乙車內(nèi)循跡乙車超車結束線時，甲車啟動中

10、斷返回定時器初始化開定時器中斷運行中斷服務程序有中斷開始結束a+a=4a=0是否開始主程序流程產(chǎn)生PWM信號流程圖定時器中斷流程圖本系統(tǒng)軟件采用模塊化結構，由主程序定時子程序、中斷子程序顯示子程序調(diào)速子程序構成。軟件設計方案第三章第四章測試數(shù)據(jù)及分析結果圈數(shù)小車行駛時間第一圈38s第二圈40s第三圈38s第四圈40s(1)計時精度分析 計時系統(tǒng)采用了新型顯示芯片。理論上的誤差不到1秒/年。(2)測距精度分析 測速系統(tǒng)采用了電機軸光電碼盤檢測技術。電機軸與車輪軸之間采用了齒輪箱二級減速，變比1/16。車輪周長135mm,光電碼盤與電機軸安裝在一起，電機軸每一轉產(chǎn)生2個脈沖，車輪每轉產(chǎn)生32個脈沖

11、，理論測量精度可達135mm/32=4.22mm4.5mm (3)定位精度分析 本設計采用實際測量與軟件補償技術，理論上可使定位精度提高到誤差10mm。 小車行駛時間統(tǒng)計如右表測試數(shù)據(jù)及分析結構 第四章致謝本科畢業(yè)論文設計即將結束之際，我要感謝在這一學期在畢業(yè)設計階段所有幫助過我的人們。首先，我要最衷心地感謝的是我的導師譚老師，本文是在譚老師悉心指導下完成的，譚老師嚴謹?shù)闹螌W作風、求實的工作態(tài)度使我受益匪淺，更重要的是從譚老師身上學到了對待任何事情的那種精益求精和一絲不茍的精神和態(tài)度。 在一個學期的課題研究過程中，譚老師給與了我許多關心和指導，譚老師認真工作的精神、敏銳的洞察力、科學的工作方法、真誠的性格永遠是我學習的榜樣。我還要