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文档简介

1、 智能小车的设计及制作 姚兵摘 要 本文分析了智能小车总体设计,我们结合智能小车的硬件系统的设计与功能实现,重点介绍了微控制器電路的设计与原理、主线路板制作、避障电路的原理与设计、电机驱动电路的原理与设计、循迹电路的原理与设计等内容。【关键词】智能小车 设计 制作随着科学技术越来越发达,机器人的制造水平也有了明显的提升,越来越多的机器人被人们研制出来。近年来,在全球范围内掀起了一项新的高科技的活动机器人比赛,虽然机器人比赛兴起的时间并不长,但基于机器人本身兼具高科技性和娱乐性,以及比赛机制的竞争性,吸引了众多科技爱好者的研究学者的喜爱和关注。机器人小车子系统,是整个系统构建当中的核心内容,是整

2、个系统的执行机构,对于系统的运行高以及性能的好坏,具有十分重要的意义。基于小车子系统的特殊性,本文在单片机红外可控技术的基础上,结合自动智能车的相关设计理念,立足于比赛的需求,针对遥控技术和自动技术进行开发研究,并得以实现,基于该项技术,用户的二次开发活动也能够顺利进行,进而帮助用户实现比赛时所需要的各项特殊功能。本设计通过采用hcs12单片机为控制核心,实现对小车的智能控制。1 智能小车总体设计分析1.1 设计的具体要求在本次竞赛活动中,对于小车的设计提出以下要求:小车设计需具备自动行进功能,即小车要能够在直跑道上高速运行,且具有明显的稳定性。在比赛设计中,跑道的设计主要采用两种颜色进行设计

3、,确保跑到设计简单明了。通常,都会选择对比度鲜明的黑白两色,将白色运用在跑道背景的设置上,整个跑道为白色,然后将跑道的中央线,采用黑色进行涂染,而黑线就是小车在跑道上行驶的依据。显然,小车的行驶,必须要能够沿着跑道的黑色线进行,这是小车比赛行驶过程中的本文来自于www.zz-news.com基本要求。而小车的设计,则要在满足该需求的基础上,确保小车的行驶速度得以稳步提升。1.2 传感器部分在针对传感器进行选择时,主要以光电传感器来进行设计,利用观点传感器,帮助智能小车对行驶路面的信息,进行采集工作。此外,红外传感器的使用也比较多,其最大的优势在于,红外传感器具有简明的结构,使用起来非常方便,并

4、且其成本很低。在采用红外传感器时,几乎都不需要进行图像处理工作,且响应时间很低,反应效果非常灵敏,对于近距离的路面情况,能够起到有效、快捷的检测作用。然而不足之处在于,在路面信息的获取方面,红外传感器并不能够将路面的全部信息,都予以获取,除了进行跑道黑白色的判别之外,还能够进行距离的检测,但即使是距离本文来自于www.zz-news.com检测方面,也存在缺陷,其可以检测的距离是比较有限的。另外,红外传感器抗干扰性较差,易受多方面因素干扰影响,包括不同的背景光源对红外传感器造成的干扰、器件的不同以及传感器位置的高低的不同,都会对红外传感器的工作性能产生干扰。1.3 控制算法部分方向和速度的控制

5、是小车行驶过程中的主要目标,通常情况下,小车的方向控制有舵机来予以实现,而小车的速度控制则由电机来进行控制。可见,小车的舵机控制设计以及电机控制设计,是小车设计当中的核心内容,是操作设计软件的关键部分。舵机和电机控制的设计直接关系着小车的性能能够实现最优,具有决定性的作用。舵机的控制,主要是度小车行驶中的方向进行控制,即无论小车处于何种行驶状况,都能够在合适的范围内,为小车提供一个偏移量。因此根据比赛规则中确定的赛道模型及其他相关参数,经过多次试验调整,获得最优的p、i、d参数。2 硬件系统的设计与功能实现2.1 微控制器电路的设计与原理微控制器电路,是小车系统设计智能化的关键部分,处于核心控

6、制地位。微控制器电路的主要对象包括两类,一类是传感器,包括小车设计的所有传感器,另一类的硬件电路,主要针对小车设计中的部分硬件电路。为控制电路的主要工作内容包括:采集小车各路传感器的信号,并对采集到的信号进行处理和分析;调整小车的部分硬件电路。本设计以msp430f单片机控制电路作为整个智能救援小车系统的控制电路,通过各种传感器采集信息,同时发布操作控制信号命令。2.2 主线路板制作在本设计当中,小车主线路板的设计制作,主要设计为双面线路板。双面线路板的设计和使用,具有非常直观的有点,首先,双线路板的设计,在线路的设计方面,难度较低,布线实施起来非常方便,还能确保后期扩展,同时散热性能好,进一

7、步增强电路板的可靠性。而不足之处是双面线路板制作操作需完成。2.3 避障电路的原理与设计针对光线反射情况的不同,作出不同的电平输出反应:若果反射回来光线,电平的输出则为低;如果不存在反射回来的光线,电平的输出则为高。而输出的电平的高低可以通过接收头,反映给单片机,单片机则根据接受的具体情况,作出具体反映,确保小车能够准确判断路面情况,绕过障碍物保持前行。2.4 电机驱动电路的原理与设计本设计中采用的电机专用驱动芯片l298.1298可直接对电机进行控制,无须隔离电路。通过单片机的i,0输入改变芯片控制端的电平,即可以对电机进行正反转,停止的操作,操作非常方便,亦能满足直流减速电机的大电流要求。

8、调试时在依照上表。用程序输入对应的码值,即可以实现对应的操作。2.5 循迹电路的原理和设计在小车设计过程中,进行循迹电路设计,其目的是为了实现小车的弧形行驶。因为,在小车行驶轨道的设计中,有bc黑色弧形引导轨迹。进行循迹电路设计,能够实现小车在行使过程中,对前行的方向予以确保,对行驶的位置进行校正,确保小车在行驶过程中不会发生轨迹的偏离现象。3 结语需要注意的是,智能小车设计中有两个驱动电机,左转的驱动电机,其控制量主要以线性状态,呈递减趋势,而右转的驱动电机,其控制量则与左转的完全相反,是以线性的状态,呈递增的趋势。呈线性变化的驱动电机控制量的设计,具有非常显著的优点:它能够确保电机控制量呈现平稳变化的状态,变化的平稳性能够让小车在进行转弯过程时,控制量无论是增加抑或是减少,都能够均匀进行,进而确保小车在转弯的过程中,也能够实现平稳行驶,防止停顿

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