智能循跡避障小車(chē)論文設(shè)計(jì)學(xué)術(shù)參考

上傳人:仙*** 文檔編號(hào):33823310 上傳時(shí)間:2021-10-19 格式:DOC 頁(yè)數(shù):9 大小:151KB
收藏 版權(quán)申訴 舉報(bào) 下載
智能循跡避障小車(chē)論文設(shè)計(jì)學(xué)術(shù)參考_第1頁(yè)
第1頁(yè) / 共9頁(yè)
智能循跡避障小車(chē)論文設(shè)計(jì)學(xué)術(shù)參考_第2頁(yè)
第2頁(yè) / 共9頁(yè)
智能循跡避障小車(chē)論文設(shè)計(jì)學(xué)術(shù)參考_第3頁(yè)
第3頁(yè) / 共9頁(yè)

下載文檔到電腦,查找使用更方便

10 積分

下載資源

還剩頁(yè)未讀,繼續(xù)閱讀

資源描述:

《智能循跡避障小車(chē)論文設(shè)計(jì)學(xué)術(shù)參考》由會(huì)員分享,可在線閱讀,更多相關(guān)《智能循跡避障小車(chē)論文設(shè)計(jì)學(xué)術(shù)參考(9頁(yè)珍藏版)》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、岳陽(yáng)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)(2012屆)題 目 學(xué) 院 岳陽(yáng)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 專(zhuān) 業(yè) 電子信息工程技術(shù) 班 級(jí) 09-01 學(xué) 號(hào) 200923042112 學(xué)生姓名 劉春云 指導(dǎo)教師 譚正龍 上交日期 目錄摘要3第一章 緒 論31.1智能小車(chē)的意義和作用 31.2智能小車(chē)的現(xiàn)狀 4第二章 方案設(shè)計(jì)與論證 52.1 車(chē)體設(shè)計(jì)52.2 電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊52.3 循跡模塊62.4 避障模塊72.5 機(jī)械系統(tǒng)72.6電源模塊8第三章 硬件設(shè)計(jì) 83.1總體設(shè)計(jì)83.2驅(qū)動(dòng)電路93.3信號(hào)檢測(cè)模塊103.4主控電路11第四章 軟件設(shè)計(jì)124.1主程序模塊124.2電機(jī)驅(qū)動(dòng)程序124.3循跡模塊134.4避

2、障模塊15第五章 制作安裝與調(diào)試 18結(jié)束語(yǔ)18致謝19參考文獻(xiàn)19摘要:利用紅外對(duì)管檢測(cè)黑線,以STC89C52單片機(jī)為控制芯片控制電動(dòng)小汽車(chē)的速度及轉(zhuǎn)向,從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)循跡避障的功能。其中小車(chē)驅(qū)動(dòng)由L298N驅(qū)動(dòng)電路完成,速度由單片機(jī)控制。本系統(tǒng)采用存儲(chǔ)空間較大的AT89C52作為主控制芯片,電動(dòng)車(chē)電機(jī)驅(qū)動(dòng)采用L298N芯片;結(jié)合GP2A25光電開(kāi)關(guān),能較有效的控制其在特定位置轉(zhuǎn)彎角度及行駛出錯(cuò)處理;采用LD-5461AS數(shù)碼管來(lái)顯示系統(tǒng)分階段運(yùn)行的時(shí)間,能夠較準(zhǔn)確較清晰地顯示兩個(gè)數(shù)碼管位的顯示,三者的結(jié)合使電動(dòng)車(chē)更加智能化,自動(dòng)化,可視化。該系統(tǒng)無(wú)論在結(jié)構(gòu)和技術(shù)上都具有較好的科學(xué)性。關(guān)鍵詞

3、:智能小車(chē);STC89C52單片機(jī); L298N;超聲波傳感器;紅外對(duì)管 第一章 緒論 1.1智能小車(chē)的意義和作用 自第一臺(tái)工業(yè)機(jī)器人誕生以來(lái),機(jī)器人的發(fā)展已經(jīng)遍及機(jī)械、電子、冶金、交通、宇航、國(guó)防等領(lǐng)域。近年來(lái)機(jī)器人的智能水平不斷提高,并且迅速地改變著人們的生活方式。人們?cè)诓粩嗵接?、改造、認(rèn)識(shí)自然的過(guò)程中,制造能替代人勞動(dòng)的機(jī)器一直是人類(lèi)的夢(mèng)想。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,機(jī)器人的感覺(jué)傳感器種類(lèi)越來(lái)越多,其中視覺(jué)傳感器成為自動(dòng)行走和駕駛的重要部件。視覺(jué)的典型應(yīng)用領(lǐng)域?yàn)樽灾魇街悄軐?dǎo)航系統(tǒng),對(duì)于視覺(jué)的各種技術(shù)而言圖像處理技術(shù)已相當(dāng)發(fā)達(dá),而基于圖像的理解技術(shù)還很落后,機(jī)器視覺(jué)需要通過(guò)大量的運(yùn)算也只能識(shí)別一

4、些結(jié)構(gòu)化環(huán)境簡(jiǎn)單的目標(biāo)。視覺(jué)傳感器的核心器件是攝像管或CCD,目前的CCD已能做到自動(dòng)聚焦。但CCD傳感器的價(jià)格、體積和使用方式上并不占優(yōu)勢(shì),因此在不要求清晰圖像只需要粗略感覺(jué)的系統(tǒng)中考慮使用接近覺(jué)傳感器是一種實(shí)用有效的方法。機(jī)器人要實(shí)現(xiàn)自動(dòng)導(dǎo)引功能和避障功能就必須要感知導(dǎo)引線和障礙物,感知導(dǎo)引線相當(dāng)給機(jī)器人一個(gè)視覺(jué)功能。避障控制系統(tǒng)是基于自動(dòng)導(dǎo)引小車(chē)(AVGauto-guide vehicle)系統(tǒng),基于它的智能小車(chē)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)識(shí)別路線,判斷并自動(dòng)避開(kāi)障礙,選擇正確的行進(jìn)路線。使用傳感器感知路線和障礙并作出判斷和相應(yīng)的執(zhí)行動(dòng)作。該智能小車(chē)可以作為機(jī)器人的典型代表。它可以分為三大組成部分:傳感器檢

5、測(cè)部分、執(zhí)行部分、CPU。機(jī)器人要實(shí)現(xiàn)自動(dòng)避障功能,還可以擴(kuò)展循跡等功能,感知導(dǎo)引線和障礙物??梢詫?shí)現(xiàn)小車(chē)自動(dòng)識(shí)別路線,選擇正確的行進(jìn)路線,并檢測(cè)到障礙物自動(dòng)躲避?;谏鲜鲆?,傳感檢測(cè)部分考慮到小車(chē)一般不需要感知清晰的圖像,只要求粗略感知即可,所以可以舍棄昂貴的CCD傳感器而考慮使用價(jià)廉物美的紅外反射式傳感器來(lái)充當(dāng)。智能小車(chē)的執(zhí)行部分,是由直流電機(jī)來(lái)充當(dāng)?shù)?,主要控制小?chē)的行進(jìn)方向和速度。單片機(jī)驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)一般有兩種方案:第一,勿需占用單片機(jī)資源,直接選擇有PWM功能的單片機(jī),這樣可以實(shí)現(xiàn)精確調(diào)速;第二,可以由軟件模擬PWM輸出調(diào)制,需要占用單片機(jī)資源,難以精確調(diào)速,但單片機(jī)型號(hào)的選擇余地較大

6、。考慮到實(shí)際情況,本文選擇第二種方案。CPU使用STC89C52單片機(jī),配合軟件編程實(shí)現(xiàn)。1.2智能小車(chē)的現(xiàn)狀現(xiàn)智能小車(chē)發(fā)展很快,從智能玩具到其它各行業(yè)都有實(shí)質(zhì)成果。其基本可實(shí)現(xiàn)循跡、避障、檢測(cè)貼片、尋光入庫(kù)、避崖等基本功能,這幾節(jié)的電子設(shè)計(jì)大賽智能小車(chē)又在向聲控系統(tǒng)發(fā)展。比較出名的飛思卡爾智能小車(chē)更是走在前列。我此次的設(shè)計(jì)主要實(shí)現(xiàn)循跡避障這兩個(gè)功能。第二章 方案設(shè)計(jì)與論證2.1.車(chē)體設(shè)計(jì)方案1:自己制作電動(dòng)車(chē)。一般的說(shuō)來(lái),自己制作的車(chē)體比較粗糙,對(duì)于白色基板上的道路面行駛,車(chē)身重量以及平衡都要有精確的測(cè)量,而且也要控制好小車(chē)行駛的路線和轉(zhuǎn)彎的力矩及角度,這些都比較難良好地實(shí)現(xiàn)。方案2:購(gòu)買(mǎi)玩

7、具電動(dòng)車(chē)。購(gòu)買(mǎi)的玩具電動(dòng)車(chē)具有組裝完整的車(chē)架車(chē)輪。我們可以保留左右兩輪轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)軸,并改換轉(zhuǎn)軸力矩大的電機(jī)來(lái)精確調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)彎角度,采取保留后方向輪,并使用直流電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的方案。玩具電動(dòng)車(chē)具有如下優(yōu)點(diǎn):首先,這種玩具電動(dòng)車(chē)由于裝配緊湊,使得各種所需電路的安裝十分方便,看起來(lái)也比較美觀。其次,玩具電動(dòng)車(chē)是依靠電機(jī)與相關(guān)齒輪一起驅(qū)動(dòng),能適應(yīng)題目中小車(chē)準(zhǔn)確前進(jìn)、后退、轉(zhuǎn)彎的要求,而且這種電動(dòng)車(chē)一般都價(jià)格適中?;谝陨戏治?,我們選擇了方案二2.2電機(jī)模塊方案1:采用步進(jìn)電機(jī)作為該系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)。由于其轉(zhuǎn)過(guò)的角度可以精確的定位,可以實(shí)現(xiàn)小車(chē)前進(jìn)路程和位置的精確定位。雖然采用步進(jìn)電機(jī)有諸多優(yōu)點(diǎn),步進(jìn)電機(jī)的輸出力矩

8、較低,隨轉(zhuǎn)速的升高而下降,且在較高轉(zhuǎn)速時(shí)會(huì)急劇下降,其轉(zhuǎn)速較低,不適用于小車(chē)等有一定速度要求的系統(tǒng)。經(jīng)綜合比較考慮,我們放棄了此方案。方案 2:直流電機(jī):直流電機(jī)的控制方法比較簡(jiǎn)單,只需給電機(jī)的兩根控制線加上適當(dāng)?shù)碾妷杭纯墒闺姍C(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái),電壓越高則電機(jī)轉(zhuǎn)速越高。對(duì)于直流電機(jī)的速度調(diào)節(jié),可以采用改變電壓的方法,也可采用PWM調(diào)速方法。PWM調(diào)速就是使加在直流電機(jī)兩端的電壓為方波形式,通過(guò)改變方波的占空比實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)?;谝陨戏治?,我們選擇了方案二,使用直流電機(jī)作為電動(dòng)車(chē)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)。2.3.電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊方案 1:采用SM6135W電機(jī)遙控驅(qū)動(dòng)模塊。SM6135W是專(zhuān)為遙控車(chē)設(shè)計(jì)的大規(guī)模集成

9、電路。能實(shí)現(xiàn)前進(jìn)、后退、向右、向左、加速五個(gè)功能,但是其采用的是編碼輸入控制,而不是電平控制,這樣在程序中實(shí)現(xiàn)比較麻煩,而且該電機(jī)模塊價(jià)格比較高。方案 2:采用電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片L298N。L298N為單塊集成電路,高電壓,高電流,四通道驅(qū)動(dòng),可直接的對(duì)電機(jī)進(jìn)行控制,無(wú)須隔離電路。通過(guò)單片機(jī)的I/O輸入改變芯片控制端的電平,即可以對(duì)電機(jī)進(jìn)行正反轉(zhuǎn),停止的操作,非常方便,亦能滿(mǎn)足直流減速電機(jī)的大電流要求。調(diào)試時(shí)在依照上表,用程序輸入對(duì)應(yīng)的碼值,能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)應(yīng)的動(dòng)作。表1是其使能、輸入引腳和輸出引腳的邏輯關(guān)系。采用功率三極管作為功率放大器的輸出控制直流電機(jī)。線性型驅(qū)動(dòng)的電路結(jié)構(gòu)和原理簡(jiǎn)單,加速能力強(qiáng),采用

10、由達(dá)林頓管組成的 H型橋式電路(如圖2.1)。用單片機(jī)控制達(dá)林頓管使之工作在占空比可調(diào)的開(kāi)關(guān)狀態(tài)下,精確調(diào)整電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速。這種電路由于工作在管子的飽和截止模式下,效率非常高,H型橋式電路保證了簡(jiǎn)單的實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速和方向的控制,電子管的開(kāi)關(guān)速度很快,穩(wěn)定性也極強(qiáng),是一種廣泛采用的 PWM調(diào)速技術(shù)。現(xiàn)市面上有很多此種芯片,我選用了L298N(如圖2.2)。這種調(diào)速方式有調(diào)速特性?xún)?yōu)良、調(diào)整平滑、調(diào)速范圍廣、過(guò)載能力大,能承受頻繁的負(fù)載沖擊,還可以實(shí)現(xiàn)頻繁的無(wú)級(jí)快速啟動(dòng)、制動(dòng)和反轉(zhuǎn)等優(yōu)點(diǎn)。因此決定采用使用功率三極管作為功率放大器的輸出控制直流電機(jī)。 表1 L298N的引腳和輸出引腳的邏輯關(guān)系基于以上分析,我們

11、選擇了方案二,用L298N來(lái)做為電機(jī)的驅(qū)動(dòng)芯片。EN A(B)IN1(IN3)IN2(IN4)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)情況HHL正傳HLH反轉(zhuǎn)HIN1(IN3IN2(IN4)快速停止LXX停止(表1) L298N的引腳和輸出引腳的邏輯關(guān)系圖2.1 H橋式電路圖2.2 LN298N4尋跡傳感器模塊方案1:采用發(fā)光二極管+光敏電阻,該方案缺點(diǎn):易受到外界光源的干擾,有時(shí)甚至檢測(cè)不到黑線,主要是因?yàn)榭梢?jiàn)光的反射效果跟地表的平坦程度、地表材料的反射情況均對(duì)檢測(cè)效果產(chǎn)生直接影響。克服此缺點(diǎn)的方法:采用超高亮度的發(fā)光二極管能降低一定的干擾,但這又會(huì)增加檢測(cè)系統(tǒng)的功耗。方案2:脈沖調(diào)制的反射式紅外發(fā)射接收器。由于采用帶有交

12、流分量的調(diào)制信號(hào),則可大幅度減少外界的干擾;此外紅外發(fā)射接收管的工作電流取決于平均電流,如果采用占空比小的調(diào)制信號(hào),在平均電流不變的情況下,瞬時(shí)電流很大(50100mA)(ST-188允許的最大輸入電流為50mA),則大大提高了信噪比。此種測(cè)試方案反應(yīng)速度大約在5us。方案3:采用CCD傳感器,此種方法雖然能對(duì)路面信息進(jìn)行準(zhǔn)確完備的反應(yīng),但它存在信息處理滿(mǎn),實(shí)時(shí)性差等缺點(diǎn),因此若采用CCD傳感器,無(wú)疑會(huì)加重單片機(jī)的處理負(fù)擔(dān),不利于實(shí)現(xiàn)更好的控制策略。根據(jù)以上分析我們采用方案25控制器模塊方案1:選用一片CPLD(如EPM7128LC84-15)作為系統(tǒng)的核心部件,實(shí)現(xiàn)控制與處理的功能。CPLD

13、具有速度快、編程容易、資源豐富、開(kāi)發(fā)周期短等優(yōu)點(diǎn),可利用VHDL語(yǔ)言進(jìn)行編寫(xiě)開(kāi)發(fā)。但CPLD在控制上較單片機(jī)有較大的劣勢(shì)。同時(shí),CPLD的處理速度非???,而小車(chē)的行進(jìn)速度不可能太高,那么對(duì)系統(tǒng)處理信息的要求也就不會(huì)太高,在這一點(diǎn)上,MCU就已經(jīng)可以勝任了。若采用該方案,必將在控制上遇到許許多多不必要增加的難題。為此,我們不采用該種方案,進(jìn)而提出了第二種設(shè)想。方案2:采用AT89S52作為主控制芯片,該芯片有足夠的存儲(chǔ)空間,可以方便的在線ISP下載程序,能夠滿(mǎn)足該系統(tǒng)軟件的需要,該芯片提供了兩個(gè)計(jì)數(shù)器中斷,對(duì)于本作品系統(tǒng)已經(jīng)足夠,采用該芯片可以比較靈活的選擇各個(gè)模塊控制芯片,能夠準(zhǔn)確的計(jì)算出時(shí)間

14、,有很好的實(shí)時(shí)性?;谝陨戏治?,我們選擇了方案二,采用AT89S52作為電動(dòng)車(chē)的主控制芯片。6電源模塊在本系統(tǒng)中,需要用到的電源有單片機(jī)的5V,L298N芯片的電源5V和電機(jī)的電源715V。所以需要對(duì)電源的提供必須正確和穩(wěn)定可靠。方案1:用9V的鋅電源給前、后輪電機(jī)供電,然后使用7805穩(wěn)壓管來(lái)把高電壓穩(wěn)成5V分別給單片機(jī)和電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片供電。這種接法比較簡(jiǎn)單,但小車(chē)的電路功耗過(guò)大會(huì)導(dǎo)致后輪電機(jī)動(dòng)力不足。方案2:采用雙電源。為了確保單片機(jī)控制部分和后輪電機(jī)驅(qū)動(dòng)的部分的電壓不會(huì)互相影響,要把單片機(jī)的供電和驅(qū)動(dòng)電路分開(kāi)來(lái),即:用6節(jié)干電池7.2V來(lái)驅(qū)動(dòng)電機(jī)芯片,然后用7805穩(wěn)壓管來(lái)穩(wěn)成5V供給單片機(jī),后輪電機(jī)的電源用3V供電,這樣有助于消除電機(jī)干擾,提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性?;谝陨戏治觯覀冞x擇了方案二。9優(yōu)質(zhì)+材料

展開(kāi)閱讀全文
溫馨提示:
1: 本站所有資源如無(wú)特殊說(shuō)明,都需要本地電腦安裝OFFICE2007和PDF閱讀器。圖紙軟件為CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.壓縮文件請(qǐng)下載最新的WinRAR軟件解壓。
2: 本站的文檔不包含任何第三方提供的附件圖紙等,如果需要附件,請(qǐng)聯(lián)系上傳者。文件的所有權(quán)益歸上傳用戶(hù)所有。
3.本站RAR壓縮包中若帶圖紙,網(wǎng)頁(yè)內(nèi)容里面會(huì)有圖紙預(yù)覽,若沒(méi)有圖紙預(yù)覽就沒(méi)有圖紙。
4. 未經(jīng)權(quán)益所有人同意不得將文件中的內(nèi)容挪作商業(yè)或盈利用途。
5. 裝配圖網(wǎng)僅提供信息存儲(chǔ)空間,僅對(duì)用戶(hù)上傳內(nèi)容的表現(xiàn)方式做保護(hù)處理,對(duì)用戶(hù)上傳分享的文檔內(nèi)容本身不做任何修改或編輯,并不能對(duì)任何下載內(nèi)容負(fù)責(zé)。
6. 下載文件中如有侵權(quán)或不適當(dāng)內(nèi)容,請(qǐng)與我們聯(lián)系,我們立即糾正。
7. 本站不保證下載資源的準(zhǔn)確性、安全性和完整性, 同時(shí)也不承擔(dān)用戶(hù)因使用這些下載資源對(duì)自己和他人造成任何形式的傷害或損失。

相關(guān)資源

更多
正為您匹配相似的精品文檔
關(guān)于我們 - 網(wǎng)站聲明 - 網(wǎng)站地圖 - 資源地圖 - 友情鏈接 - 網(wǎng)站客服 - 聯(lián)系我們

copyright@ 2023-2025  zhuangpeitu.com 裝配圖網(wǎng)版權(quán)所有   聯(lián)系電話:18123376007

備案號(hào):ICP2024067431號(hào)-1 川公網(wǎng)安備51140202000466號(hào)


本站為文檔C2C交易模式,即用戶(hù)上傳的文檔直接被用戶(hù)下載,本站只是中間服務(wù)平臺(tái),本站所有文檔下載所得的收益歸上傳人(含作者)所有。裝配圖網(wǎng)僅提供信息存儲(chǔ)空間,僅對(duì)用戶(hù)上傳內(nèi)容的表現(xiàn)方式做保護(hù)處理,對(duì)上載內(nèi)容本身不做任何修改或編輯。若文檔所含內(nèi)容侵犯了您的版權(quán)或隱私,請(qǐng)立即通知裝配圖網(wǎng),我們立即給予刪除!