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1、智能小車設(shè)計與實現(xiàn) 智能小車可以實現(xiàn)功能
摘要:本項目以增強型51芯片STC12C5A60S2為主控芯片,配合直流電機,灰度傳感器,紅外接近開關(guān)等器件構(gòu)成智能小車。該系統(tǒng)通過調(diào)節(jié)PWM波的輸出可實現(xiàn)小車的前進,后退,轉(zhuǎn)向,加速,減速等操作,可精準(zhǔn)地完成小車沿邊界線行走,在標(biāo)志線處轉(zhuǎn)彎和在超速區(qū)加速等功能。 關(guān)鍵詞:主控芯片;智能小車;邊界線行走;標(biāo)志線處轉(zhuǎn)彎;超速區(qū)加速 中圖分類號:TP313文獻標(biāo)識碼:A文章編號:1009-3044(x)21-5192-04 Design and Implementation of the Smart Car ZHU Mei-mei (Ji
2、angsu Vocational and Technical College of Finance smart car; boundary line to walk; flag line at the turn; speeding district acceleration 1系統(tǒng)方案與論證 本系統(tǒng)主要由微控制器模塊,電機模塊,電機驅(qū)動模塊,電源模塊,邊界檢測模塊和標(biāo)志檢測模塊組成。為了更好地實現(xiàn)各模塊的功能,分別設(shè)計了幾種方案并進行了論證?! ?.1微控制器的論證與選擇 方案一:采用可編程邏輯器件FPGA作為微控制器,F(xiàn)PGA可以實現(xiàn)各種復(fù)雜的功能,規(guī)模大,密度高,體積小,穩(wěn)定性高
3、,IO資源豐富,易于進行功能擴展。FPGA處理速度很快,適合作為大規(guī)??刂葡到y(tǒng)的控制核心,但本系統(tǒng)不需要復(fù)雜的邏輯功能,對數(shù)據(jù)的處理速度的要求也不是非常高,考慮性價比因素,最終放棄了此因素。 方案二:采用STC公司STC12C5A60S2單片機作為主控制器,STC12C5A60S2是高速,低功耗,高性能的增強型51單片機,片內(nèi)含60K的flash,1280B的SRAM,帶有片內(nèi)AD,獨立的波特率發(fā)生器以及PCA定時器可方便地產(chǎn)生PWM波?! 【C合考慮采用方案二。 1.2電機模塊的論證與選擇 方案一:采用步進電機,步進電機是一種將電脈沖轉(zhuǎn)化為不連續(xù)的機械運動的機電裝置,電機旋轉(zhuǎn)的角度正比于
4、脈沖數(shù),故步進電機具有快速啟停的能力,轉(zhuǎn)動精度高,正反轉(zhuǎn)控制靈活?! 》桨付翰捎闷胀ǖ闹绷麟姍C,直流電機具有優(yōu)良的調(diào)速特性,過載能力強,能承受頻繁的沖擊過載,可實現(xiàn)頻繁的無級快速啟動,制動和反轉(zhuǎn)。直流電機更易于購買,并且電路相對簡單。 綜合考慮采用方案二。 1.3電機驅(qū)動模塊的論證與選擇 方案一:用分立元件構(gòu)成驅(qū)動電路,分立元件夠成驅(qū)動電路,結(jié)構(gòu)簡單,價格低廉,在實際中應(yīng)用廣泛,但這種電路性能不夠穩(wěn)定?! 》桨付翰捎脤S眯酒琇298N作為電機驅(qū)動芯片,L298N是一個具有高電壓大電流的全橋驅(qū)動芯片,它相應(yīng)頻率高,一片L298N可分別控制兩個直流電機,而且還帶有控制使能端,用該芯片作為
5、電機驅(qū)動,操作簡便,穩(wěn)定性好,性能優(yōu)良?! 【C合考慮采用方案二?! ?.4電源模塊的論證與選擇 方案一:采用蓄電池供電,蓄電池具有較強的電流驅(qū)動能力,以及穩(wěn)定的電壓輸出性能,但是蓄電池體積過于強大,在小型電動車上使用極為不方便。 方案二:采用可充電鎳氫電池,直接對電機供電,通過7805轉(zhuǎn)換成+5V后給單片機供電,此種電池工作后單片機和傳感器工作穩(wěn)定,直流電機不受影響,且電池體積小,能夠滿足系統(tǒng)的要求?! 【C合考慮采用方案二?! ?.5邊界檢測模塊的論證與選擇 方案一:根據(jù)題目要求,小車場地高出了地面,為了防止小車掉離場地,需要對場地邊界進行檢測。由于場地邊界由黑膠帶圍繞,可以用灰度傳感器
6、檢測邊界?;叶葌鞲衅鞲鶕?jù)不同顏色對光的反射強度不一樣來判斷木板與黑膠帶的區(qū)別?! 》桨付翰捎眉t外接近開關(guān)來檢測邊界,紅外接近開關(guān)對目標(biāo)物發(fā)出紅外光,當(dāng)目標(biāo)物在一定距離之內(nèi)時,接近開關(guān)才有感知,輸出信號,否則接近開關(guān)沒有信號輸出,從而達到開關(guān)的功能,用紅外接近開關(guān)可以有效地檢測處高出地面的邊界,使用方便?! 【C合考慮采用方案二?! ?.6標(biāo)志檢測模塊的論證與選擇 方案一:根據(jù)題意,在起始點,終點,轉(zhuǎn)彎處都貼有黑膠帶提醒小車轉(zhuǎn)彎或加速,灰度傳感器根據(jù)不同顏色對光的反射強度不一樣來判斷木板與黑膠帶的區(qū)別,所以灰度傳感器對檢測黑膠帶最為合適,采用此方案。 綜上所述:本作品選用STC12C5A60S2作為主控制芯片,選用L298N來驅(qū)動直流電機,邊界檢測和標(biāo)志檢測采用紅外接近開關(guān)和灰度傳感器來實現(xiàn),兩車之間通過NRF24L01無線通信模塊進行通信,整個系統(tǒng)用可充電鎳氫電池來供電。