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1、智能小車設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 智能小車可以實(shí)現(xiàn)功能 摘要：本項(xiàng)目以增強(qiáng)型51芯片STC12C5A60S2為主控芯片，配合直流電機(jī)，灰度傳感器，紅外接近開(kāi)關(guān)等器件構(gòu)成智能小車。該系統(tǒng)通過(guò)調(diào)節(jié)PWM波的輸出可實(shí)現(xiàn)小車的前進(jìn)，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(hào)：TP313文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1009-3044(x)21-5192-04Design and Implementation of the Smart CarZHU Mei-mei(Jiangsu Vocation
2、al 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(jī)模塊，電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊，電源模塊，邊界檢測(cè)模塊和標(biāo)志檢測(cè)模塊組成。為了更好地實(shí)現(xiàn)各模塊的功能，分別設(shè)計(jì)了幾種方案并進(jìn)行了論證。1.1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(shí)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，IO資源豐富，易于進(jìn)行功能擴(kuò)展。FPGA處理
3、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(duì)數(shù)據(jù)的處理速度的要求也不是非常高，考慮性價(jià)比因素，最終放棄了此因素。方案二：采用STC公司STC12C5A60S2單片機(jī)作為主控制器，STC12C5A60S2是高速，低功耗，高性能的增強(qiáng)型51單片機(jī)，片內(nèi)含60K的flash，1280B的SRAM，帶有片內(nèi)AD，獨(dú)立的波特率發(fā)生器以及PCA定時(shí)器可方便地產(chǎn)生PWM波。綜合考慮采用方案二。1.2電機(jī)模塊的論證與選擇方案一：采用步進(jìn)電機(jī)，步進(jìn)電機(jī)是一種將電脈沖轉(zhuǎn)化為不連續(xù)的機(jī)械運(yùn)動(dòng)的機(jī)電裝置，電機(jī)旋轉(zhuǎn)的角度正比于脈沖數(shù)，故步進(jìn)電機(jī)具有快速啟停的能力，轉(zhuǎn)動(dòng)精度高，正反轉(zhuǎn)控制靈
4、活。方案二：采用普通的直流電機(jī)，直流電機(jī)具有優(yōu)良的調(diào)速特性，過(guò)載能力強(qiáng)，能承受頻繁的沖擊過(guò)載，可實(shí)現(xiàn)頻繁的無(wú)級(jí)快速啟動(dòng)，制動(dòng)和反轉(zhuǎn)。直流電機(jī)更易于購(gòu)買，并且電路相對(duì)簡(jiǎn)單。綜合考慮采用方案二。1.3電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊的論證與選擇方案一：用分立元件構(gòu)成驅(qū)動(dòng)電路，分立元件夠成驅(qū)動(dòng)電路，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格低廉，在實(shí)際中應(yīng)用廣泛，但這種電路性能不夠穩(wěn)定。方案二：采用專用芯片L298N作為電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片，L298N是一個(gè)具有高電壓大電流的全橋驅(qū)動(dòng)芯片，它相應(yīng)頻率高，一片L298N可分別控制兩個(gè)直流電機(jī)，而且還帶有控制使能端，用該芯片作為電機(jī)驅(qū)動(dòng)，操作簡(jiǎn)便，穩(wěn)定性好，性能優(yōu)良。綜合考慮采用方案二。1.4電源模塊的論證與
5、選擇方案一：采用蓄電池供電，蓄電池具有較強(qiáng)的電流驅(qū)動(dòng)能力，以及穩(wěn)定的電壓輸出性能，但是蓄電池體積過(guò)于強(qiáng)大，在小型電動(dòng)車上使用極為不方便。方案二：采用可充電鎳氫電池，直接對(duì)電機(jī)供電，通過(guò)7805轉(zhuǎn)換成+5V后給單片機(jī)供電，此種電池工作后單片機(jī)和傳感器工作穩(wěn)定，直流電機(jī)不受影響，且電池體積小，能夠滿足系統(tǒng)的要求。綜合考慮采用方案二。1.5邊界檢測(cè)模塊的論證與選擇方案一：根據(jù)題目要求，小車場(chǎng)地高出了地面，為了防止小車掉離場(chǎng)地，需要對(duì)場(chǎng)地邊界進(jìn)行檢測(cè)。由于場(chǎng)地邊界由黑膠帶圍繞，可以用灰度傳感器檢測(cè)邊界?；叶葌鞲衅鞲鶕?jù)不同顏色對(duì)光的反射強(qiáng)度不一樣來(lái)判斷木板與黑膠帶的區(qū)別。方案二：采用紅外接近開(kāi)關(guān)來(lái)檢測(cè)邊
6、界，紅外接近開(kāi)關(guān)對(duì)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(shí)，接近開(kāi)關(guān)才有感知，輸出信號(hào)，否則接近開(kāi)關(guān)沒(méi)有信號(hào)輸出，從而達(dá)到開(kāi)關(guān)的功能，用紅外接近開(kāi)關(guān)可以有效地檢測(cè)處高出地面的邊界，使用方便。綜合考慮采用方案二。1.6標(biāo)志檢測(cè)模塊的論證與選擇方案一：根據(jù)題意，在起始點(diǎn)，終點(diǎn)，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(duì)光的反射強(qiáng)度不一樣來(lái)判斷木板與黑膠帶的區(qū)別，所以灰度傳感器對(duì)檢測(cè)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(lái)驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)，邊界檢測(cè)和標(biāo)志檢測(cè)采用紅外接近開(kāi)關(guān)和灰度傳感器來(lái)實(shí)現(xiàn)，兩車之間通過(guò)NRF24L01無(wú)線通信模塊進(jìn)行通信，整個(gè)系統(tǒng)用可充電鎳氫電池來(lái)供電。
智能小車設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 智能小車可以實(shí)現(xiàn)功能
