燕山大学
课程设计说明书
题目:智能寻迹壁障车系统的设计与制作
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智能寻迹壁障车系统的设计与制作
周彬彬,赵雄
(燕山大学机械工程学院)
摘要:智能作为现代的新发明,是以后的发展方向,他可以按照预先设定的模式在一个环境里自动的运作,不需要人为的管理,可应用于科学勘探等等的用途。智能电动车就是其中的一个体现。本次设计的简易智能电动车,采用AT89S52单片机作为小车的检测和控制核心;采用金属感应器TL-Q5MC来检测路上感应到的铁片,从而把反馈到的信号送单片机,使单片机按照预定的工作模式控制小车在各区域按预定的速度行驶,并且单片机选择的工作模式不同也可控制小车顺着S形铁片行驶;采用霍尔元件A44E检测小车行驶速度;采用1602LCD实时显示小车行驶的时间,小车停止行驶后,轮流显示小车行驶时间、行驶距离、平均速度以及各速度区行驶的时间。本设计结构简单,较容易实现,但具有高度的智能化、人性化,一定程度体现了智能。
关键词:智能寻迹壁障车、AT89S52 、单片机、红外壁障传感器、黑白寻迹传感器
前言:智能传感器系统是一门涉及多种学科的综合技术,是当今世界正在发展中的高新技术。智能传感器额度兴起是适应现代自动化系统发展的需要,是传感器技术克服自身落后状况、不断完善和发展的必然趋势,代表了未来传感器发展的方向。传感器技术在当代科技领域中占有十分重要的低位。随着计算机技术的不断发展,信息处理技术也在不断发展完善。但作为提供信息的传感器,它的发展相对于计算机的信息处理功能来说就落后了。这使得自动检测技术受到影响,也直接影响到多种技术的进一步发展。基于上述原因,愈来愈多的科技工作者对于传感器技术予以了高度的重视,促使传感器技术加速发展,以适应信息处理技术的需要。【1】
摘要
灌篮智能小车是一个集环境感知、轨迹规划、机械手应用等功能于一体的机电一体化系统。它集中地运用了计算机、传感器、信息、通讯、导航、人工智能及自动控制等技术—是典型的高新技术综合体。本次课程设计的灌篮智能小车就是这种综合体的一种尝试。小车以单片机为核心,附以外围电路,采用光电检测器进行检测信号和循线运动。运用单片机的运算和处理能力来实现小车的自动行驶、停止、转弯、寻迹检测、蔽障等功能的智能控制系统。
方案分析
单片机是智能小车的控制核心,系统有黑线检测模块,电机驱动模块,LED灯指示模块,数码管显示模块,红外检测避障模块等几部分组成。
CPU
AT89s52
轨迹检测模块
红外避障模块
数码管显示模块
电机驱动模块
A/D转换模块
串口通信模块
电源模块
LED指示灯模块
速度检测模块
总的电路图如下
小车的驱动包括电机的选择、驱动方案的选择、供电电源的选择下面将依次介绍。
方案一:采用步进电机,步进电机的一个显著特点就是具有快速起停能力,如果负荷不超过步进电机所能提供的动态转矩值,就能够立即使步进电机启动或者反转,另一个显著特点就是转换精度高,正反转控制灵活。
方案二:采用普通直流电机,直流电动机具有优良的调速特性,调速平滑、方便,调整范围广;过载能力强,能承受频繁的冲击负载,可实现频繁的无级快速启动、制动和反转;能满足各种不同的特殊运行要求。
综合考虑小车的各种要求,因需要寻迹和避障的等功能,对快速起停,转换精度正反转控制要求较高。
电动机驱动方案有以下几种:
方案一:采用电阻网络或数字电位器调整电动机的分压,从而达到调速目的。但是电阻网络只能实现有级调速,而数字电阻的元器件价格比较昂贵,而且可能存在干扰,更主要的问题在于一般电动机的电阻比较小,但电流很大,分压不仅会降低效率,而且实现很困难。
方案二:
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