oap循跡避障尋光自動小車uym

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1、循跡避障尋光電動小汽車摘要:采用美國ATMEL公司資源豐富的ATmegal128產(chǎn)品作為主控芯片進行設計系統(tǒng)整體結構1模塊方案比較與論證1.1車體設計方案1:自己制作電動車。經(jīng)過考慮,若自己制作電動車,價格便宜,可靠性良好,但制作工序復雜,耗費大量時間,在如此緊迫的賽程里,我們只能選擇放棄此方案。方案2:使用已有車模改裝。在已有車模的基礎上進行改裝,省去了制作電動車的大量時間,且可靠性高,用塑料做的車架,比鐵制小車更輕便、美觀,綜合考慮,我們選擇此方案。1.2控制器模塊方案1:可采用AT89C51,AT89C51是一款帶4K字節(jié)FLASH寄存器的低電壓、高性能CMOS 8位微處理器1288位內(nèi)

2、部RAM,32可編程I/O線兩個16位定時器/計數(shù)器,5個中斷源,電路簡單,編程也比較容易,資料齊全,芯片很便宜,也很容易買到,適合入門級,由于I/O不足,一旦數(shù)據(jù)量很大、涉及復雜運動控制等內(nèi)容時,AT89C51就力不從心了。運算的速度和效率低也是AT89C51的一個缺點.。方案2:采用美國ATMEL公司資源豐富的ATmegal128產(chǎn)品作為主控芯片進行設計。ATmegal128為基于AVR RISC結構的8位低功耗CMOS微處理器,具有快速、靈活、集成度高、加密性強和易實現(xiàn)等諸多優(yōu)點。ATmegal128具有128KB的系統(tǒng)內(nèi)可編程FLASH、4KB的SRAM、35個中斷、53個通用I/O口

3、線、32個通用寄存器、實時時鐘RTC、4個靈活的具有比較模式和PWM功能的定時器/計數(shù)器(T/C)、2個USART、面向字節(jié)的兩線接口TW1、8通道10位ADC、具有片內(nèi)振蕩器的可編程看門狗定時器、SPI串行端口、與IEEE 1149.1規(guī)范兼容的JTAG測試接口,以及6種可以通過軟件選擇的省電模式??偟膩碚f,CPU構架不同,雖然都是8位的,但指令集不同,ATmega128是用RISC的,哈佛結構的總線;AT89C51是用CISC,馮諾衣曼結構的總線。跟ATmega128比,AT89C51是老掉牙的東西,內(nèi)部資源少,速度慢,但學習簡單,經(jīng)過仔細比較,我們選擇方案2。1.3避障模塊方案1:用超聲

4、波傳感器進行避障。超聲波傳感器在避障系統(tǒng)中普遍使用,其避障性能很好,接收與發(fā)射信號不易受外界干擾,可以很好的實現(xiàn)避障的功能,但是,超聲波傳感器信號CHULI復雜,技術難度較高,綜合考慮后,放棄此方案。方案2:用紅外接收頭和紅外二極管進行蔽障,紅外接收頭接受已調(diào)制的信號,因此受其它光源的影響較小,能實現(xiàn)避障的功能。造價低,體積小,便于裝在小車上。綜合考慮我選擇此方案。1.4電機的選擇方案1:采用步進電機作為該系統(tǒng)的驅(qū)動電機。步進電機體積大價格高昂,且它的輸出力矩較低,隨轉(zhuǎn)速的升高而下降,且在較高轉(zhuǎn)速時會急劇下降,其轉(zhuǎn)速較低,不適合于小車等有一定速度要求的系統(tǒng)。綜合考慮比較,我們放棄了此方案。方案

5、2:采用直流電機。直流電機轉(zhuǎn)動力矩大,體積小,重量輕,電路簡單,使用方便。由于其內(nèi)部由高速電動機提供原始動力,可以產(chǎn)生大力矩。能夠較好的滿足系統(tǒng)要求,方向可用于控制前輪轉(zhuǎn)動角度,可實現(xiàn)避障、循跡和尋光功能。因此我們選擇此方案。1.5電機驅(qū)動電路方案1:采用直流電機驅(qū)動芯片MC338886,驅(qū)動電流可達2A,外圍器件簡單,貼片封裝體積小, 但調(diào)速時MC338886發(fā)熱量很大,導致MC338886的FS引腳置位,從而使其不工作,特別是采用反向制動后置這這只這種情況更嚴重。方案2: 采用直流電機驅(qū)動芯片L298N,驅(qū)動電流總和可達到4A,它可以驅(qū)動二相和四相步進電機的專用芯片,我們利用它內(nèi)部的雙H(

6、如圖1)橋式電路來驅(qū)動直流電機,這種驅(qū)動電路可以 很方便實現(xiàn)直流電機的四象限運行,分 別對應正轉(zhuǎn)、正轉(zhuǎn)制動、反轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)制動。控制比較簡單,電路也很簡單。因此我們選擇此方案。1.6顯示模塊方案1:采用LED顯示器,它采用低電壓掃描驅(qū)動,亮度高、刷新速率快,但是功耗高、顯示字符不美觀。綜合考慮后,放棄此方案。方案2: 采用LCD顯示器,LCD的優(yōu)點主要包括零輻射、低功耗、散熱小、體積小、圖像再現(xiàn)精確、字符顯示美觀等,便于安裝。而且現(xiàn)在LCD技術很成熟,在顯示器的市場比LED占的比重要大,因此我們選擇此方案。1.7循跡模塊方案1:采用發(fā)光二極管發(fā)光,用光敏二極管接受。當發(fā)光二極管發(fā)出的可見光照射到黑

7、線時,光線被黑線吸收。光敏二極管檢測到信號,呈高阻抗,使輸出端為低電平。當發(fā)光二極管發(fā)出的可見光照射到地面時,它發(fā)出的可見光反射回來被光敏二極管檢測到,其阻抗迅速降低,此時輸出端為高電平。但是由于二極管受環(huán)境中的可見光影響較大,且電路的穩(wěn)定性差。方案2:使用紅外對管,特點是價格低、體積小、質(zhì)量輕、對小車的轉(zhuǎn)向不會造成影響,其抗光干擾能力強,靈敏度高響應快,光電轉(zhuǎn)換速度快,1.8尋光模塊方案1:使用光敏電阻檢測光源時,其光照特性為非線性、反應靈敏度一般,檢測距離范圍有限,其受外部影響較大,檢測信號易出現(xiàn)誤差,故放棄使用此方案。方案2:使用光電三極管自制追光傳感器。光電三極管靈敏度高,線性好,能將

8、光信號轉(zhuǎn)變成電信號,便于判斷。其溫度變化對光電流影響較小,且便于安裝在小車上,此方案價格低廉,可靠性良好,能滿足此系統(tǒng)的要求,所以我們選擇此方案。1.9檢測金屬模塊方案1:使用接近開關:它即有行程開關、微動開關的特性,同時具有傳感性能,其動作可靠,性能穩(wěn)定,頻率響應快,應用壽命長,抗干擾能力強等、并具有防水、防震、耐腐蝕等特點。當金屬檢測體接近開關的感應區(qū)域,開關就能無接觸,無壓力、無火花、迅速發(fā)出電氣指令,準確反應出運動機構的位置和行程,即使用于一般的行程控制,其定位精度、操作頻率、使用壽命、安裝調(diào)整的方便性和對惡劣環(huán)境的適用能力,是一般機械式行程開關所不能相比的。觸點開關:是傳統(tǒng)的按鈕開關

9、,通過接觸觸點來控制開關的通斷。電路抗靜電能力較弱,很容易靜電損壞。不適用在高溫,防潮,耐腐蝕的地方。1.10電源模塊方案1采用若幾節(jié)干電池串聯(lián)供電。干電池有較強的電機驅(qū)動能力以及穩(wěn)定的電壓輸出性能。但是,攜帶電池盒會影響整體布局,在小型電動車上使用不方便,且不能很好的利用太陽能充電系統(tǒng)。因此我們放棄了此種方案。方案2:采用7.2V蓄電池為系統(tǒng)供電。7.2V電壓蓄電池經(jīng)過LM7805、LM7806穩(wěn)壓后,可為電機的驅(qū)動和單片機系統(tǒng)的工作提供穩(wěn)定的電壓,且攜帶方便,便于調(diào)整布局,綜合考慮,選用了此方案。1.11PWM調(diào)速的優(yōu)點 PWM調(diào)速主要是針對功率較小的低慣量電機,具有高的定位速度和精度,低速性能好,穩(wěn)速精度高,調(diào)速范圍寬,系統(tǒng)頻帶寬,動態(tài)響應好,抗干擾能力強,且經(jīng)濟可靠,因而有很大的使用價值。調(diào)壓調(diào)速主要是針對饒線式電機,通過串電阻調(diào)壓調(diào)速。價格便宜。在一些精度要求不高,低電壓時力矩小,調(diào)速范圍小的場合。足已。

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