多功能智能小车的设计

多功能智能小车的设计服从真理，就能征服一切事物多功能智能小车的设计多功能智能小车的设计服从真理，就能征服一切事物多功能智能小车的设计学生：崔文浩学号：0805064150指导老师：张权总体设计及要求根据题目要求，本设计各部分采用模块化设计，以两电动机为主驱动，通过传感器采集各类信息，送入单片机处理数据后完成相应动作，实现小车的多功能自动控制。模块设计可分为寻迹模块、避障模块、寻光模块、距离检测模块、电源模块、电机驱动及PWM调制模块。前轮PWM驱动电路主要用于转向控制；后轮PWM驱动电路主要用于方向和速度控制；寻迹探测模块利用三个光感元件，对黑色轨道进行寻迹；避障模块利用红外传感器进行探测；光源探测模块利用三个光敏电阻制成，用于寻光并确定光源角度，以期获得较为精确的转向值。近几年，随着国家对农村教育方面投资的增多，农村小学多媒体辅助教学在科学教学中得到普及同时也备受重视，教学效果明显提高。和过去传统的教学模式比较，多媒体教学内容学生看了直观易懂、生动活泼，调动了学生的积极性，学生提高了学习兴趣，知识易于掌握。一、多媒体的运用把抽象的知识直观化多媒体的运用把抽象的知识直观化解决了重点，突破了关键。小学科学六年级的《宇宙》单元的知识，难以理解，非常抽象。单凭教师的口头讲解，学生是很难接受的。例如：《月相》一课，宇宙领域，对于学生而，充满神秘，又让人无从下手，很多学生往往会对宇宙单元内容的学习产生了枯燥乏味的学习心态，因此，我在本课中利用多媒体教学的体验。学生平时没有仔细观察这种现象，用语言描述不具体。但运用多媒体教学通过播放教师剪辑的视频录像，和教师自己制作的课件及学生自己动手画月相。学生就很容易理解了，通过视觉真正的理解抽象的知识了。另外在教学《电磁铁》一课时，我用多媒体课件制作了图片，来出示电磁铁的材料。然后出示《电磁铁》的小视频录像，这样教学中的重点内容得到了突破。再让同学小组交流讨论、思考，并实际操作。学生通过课件的直观演示学会了制作方法。多媒体课件也成了学生合作的“引领者”。二、多媒体的运用有效提高了学习兴趣因为“兴趣是观察的基点”。多媒体的运用可以创设出一个生动有趣的教学情境，使学生进入一种喜闻乐见的、生动活泼的学习氛围，引起学生的注意力，提高学生的学习兴趣。例如：在学习《空气占据空间》一课的课前2分钟教师播放flsh《乌鸦喝水》美丽的动画、学生犹如亲临其境。这时候，老师进一步提问：乌鸦是怎样喝到水的？学生争先恐后回答，把学生分散的心一下子集中到课堂来，一段动画用来导入新课，让学生觉得既轻松又新颖。以极大的兴趣投入到本节课的《空气占据空间》实验研究中。在这方面，多媒体课件也有了大用武之地，实验中使用多媒体配合，增强了实验效果更好的对问题的研究理解。三、科学课多媒体教学的运用有效的于各学科的整合多媒体教学能把视、听、说于一体，全方位吸引学生的感官，从而调动学生们的非智力因素。更好的提高学习科学的积极性。另外，对于农村偏远地区的孩子来说，科学学科通过与各学科的整合，可以进一步拓宽学生的视野，丰富知识容量。以多样化的信息途径引导学生对展示内容进行观察、思考、分析、推理和想象。主要表现在创设情境上，例如：在教三年级科学《蜗牛》一课时，我是这样设计的，利用视频音乐出示《蜗牛与黄鹂鸟》歌曲。学生也一起跟着唱了起来，课堂气氛非常活跃。再通过观察让同学们画出蜗牛，了解蜗牛的身体构造。这一唱、一画有效的把科学课与音乐、美术整合起来，极大提高学生的综合素质，有效的完成本节课的教学目标。四、运用多媒体，增强实验教学的实效性在实验课教学过程中，也可适当穿插多媒体教学课件。通过课件可以将实验不能完全表现或或者难以理解的知识点让学生充分理解。例如，在学习杠杆原理时，导入上运用了课件。在第一个课件中，一个人想要搬动一块石头，累得满头大汗却仍然搬不动。这时启发学生帮助这个人想办法搬动石头，随后出示了下一个课件，这个人用一根长棍子在下面垫了一块小石头，轻松自如地就把大石头撬了起来。通过这两组动画，很自然地将课文导入，学生的兴趣也大大增加。在对课堂知识进行复习时，如果简单的通过实物进行复习，无法突出知识要点，这时，如果继续利用多媒体课件，将几件杠杆工具分别制作成卡通人物的形象，并展示它们进行工作的动画。让学生在杠杆工具工作的过程中，找出它们的支点、力点、重点及回答相关问题，学生在充满乐趣的实验课堂中学到了知识。五、运用多媒体，激励学生主动参与在科学教学中，要注重培养学生的参与精神。多媒体的运用对于激发学生的参与精神有着很大的帮助。通过播放“人与科学”等科教电视短片，使丰富多彩的科学知识，通过声、形、色等多种形式吸引学生的感官，激发学生探究科学原理的兴趣。另外，通过录像、投影向学生介绍基因工程技术在农业、工业、医药上的应用前景等一些事例，让学生充分领会科学对人类社会发展的重要影响，激发学生参与科学实验的源动力。通过观看短片，使学生参与课堂活动的积极性明显提高。总之，应用多媒体课件教学，即拓宽了农村学校学生的知识视野又能帮助我们教师解决很多问题。同时教学实践证明，将多媒体恰当运用于课堂教学中，发挥了科学学科特有的专长。在素质教育中获得了质与量的提高。我校的科技小制作开展得轰轰烈烈，整个活动包括每周二至三节的“科学”课，也有学校的综合实践活动课，通过开展这些活动，学生的思维和创造能力得到了培养，提高了科学素质，像科学家那样去探索科学知识。落实开放性的教学理念是现代体育教学的必然要求。针对当前大学生身体素质较差的情况，教育部门应当加强素质教育改革步伐，最终实现大学体育教学工作的顺利开展。[STHZ]一、当前大学体育教育中存在的问题[ST]当前，大学体育教学中依然存在很多问题：其一，学生自身素质比较差，对体育锻炼不够重视。大学体育教师在教学期间，习惯采用传统的体育教学理念，部分学生为了提高文化课成绩，故意缺席体育课，从而导致在体育锻炼上的懈怠。其二，体育教学课程设置较为单一，大学体育课程中的活动项目比较少，学生在活动中，无法产生学习兴趣。不仅如此，体育教学对场地有一定要求，然而，多数大学体育教学场地为露天式，受天气状况的影响，无法按照原定课程计划完成。其三，大学多个校区的存在，导致分散式教学。目前，我国很多高校规模不断扩大，校区数量增加，实际教学条件落后，导致体育教师只能利用走训的方式进行教学，这种教学方式严重影响了体育教学质量。其四，体育教师在体育训练指导中表现较为消极，在大学体育教学中，体育教师只重视教学任务的完成情况，并没有积极培养学生的运动能力和相关知识的学习。教师这种盲目性的训练方式不仅导致学生无法养成良好的运动习惯，也无法适应当前社会对大学生全面发展的基本要求。由于以上问题的存在，大学体育教学质量无法得到全面提高，因此，为促进大学体育教学质量的提高，相关应对策略的制订尤为必要。[STHZ]二、大学体育教育问题的应对策略[ST]1明确教学目的与内容首先，在提高学生自身健康水平的同时，大学体育课程平台的建立，为学生提供更多的实践机会，使学生充分掌握体育知识。其次，为了提高学生的身心素质，学校的工作人员还要将培养应用型人才作为主要目标。在选择大学体育教学内容的过程中，应当围绕大学体育教学这一核心思想，保证教学质量。2明确教师与学生的角色教师作为体育教学的执行者，在体育教学中的主要任务是按照课程大纲要求实施教学，从而保证整体的教学质量。在体育教学过程中，不仅要激发学生的学习热情，提高学生的学习兴趣，还要充分挖掘学生的潜能。针对相关专业问题，体育教师需要积极予以解决，以缓解学生在学习中的压力，这样才能使学生在愉快的氛围中实现身体素质的提高。因此，体育教师在教学中应提高自己的工作能力以及专业知识，保证体育教学工作的充分落实。大学生作为体育学习主体，不仅要发挥主观能动性，还要加强学习能力、想象能力的培养。3保障硬件设施硬件问题一直是影响高校体育教学质量提高的关键。大多数高校存在相关资金不充足的问题，在此情况下，要因地制宜地设计相关体育课程，在现有体育器材的基础上，提高体育器材的使用效率。在资金充裕的前提下，需要建立相关的运动设施以及绿化带，保证学生有充足的时间运动与休息。除此之外，利用硬件设施加强宣传也是提高体育教学质量的关键，例如，在体育教学过程中播放动感音乐，从而营造良好的体育文化氛围，促进体育教学质量的全面提高。4优化教学方式根据体育教学课程设置，加强一体化教学思想的普及，将体育教学内容与实践相结合，进而提高学生的学习能力，达到锻炼身体的目的。因此，体育教师在课程设置期间，一定要提高体育教学内容的趣味性，优化教学方式。例如：在天气比较恶劣的情况下，教师可以在课堂上对学生实施教学，并让学生掌握有效的健身方法和健身技巧，从而使学生主动参与到身体锻炼中。此外，体育教师应当促进考核评价方式方法的改革，以考核要求作为体育教学的指导思想，对学生进行考核，在提高学生运动能力的同时，还使学生牢牢掌握健身锻炼的主要方法。?w育教师在对学生进行理论知识与实践指导期间，还要注意积极宣传各种体育活动项目，达到体育课堂理论教学与实践相结合的目的。三、结语现代社会不断进步和发展，对大学生的要求也越来越高，其中包括良好的身体素质。大学生要养成良好的体育学习习惯，并在体育学习过程中与实践相结合。随着学校对素质教育的关注度日益提高，学生的体育学习环境越来越好，学生身心上的压力得到缓解，在大学体育课程设置与教学方式更加科学的情况下，我国大学生的身体素质将得到提高。多功能智能小车的设计

学生：崔文浩学号：0805064150指导老师：张权距离检测模块方案分析与比较方案一、通过测试得出小车平均速度v，在行驶过程中将行驶时间与其乘积t•v作为驶过的距离。但该方案受电池电量、路面介质等因素的影响，在大多数情况下均暴露出误差较大的缺点，故不予采用。方案二、在后轮内侧匀距贴上m个磁钢，车厢内装上霍尔开关。对轮子转速进行测量，由于低速下轮子与地面接触良好，设轮周长为c，可以用霍尔开关输出脉冲数n乘以c/m得出行驶距离。只要磁钢在后轮上的位置足够精确，霍尔开关固定牢靠，就可以获得较好的测试效果。但车子颠簸时，稳定性较差。方案三、在齿轮箱中安装透射式光电开关，测出变速齿轮的每秒转速，用变速比和车轮周长计算出线速度，积分求行驶距离。但在齿轮箱中使用光电开关，要求有足够的安装位置，不能影响传动机构的机械动作。其优点是工作稳定。综合以上方案优劣和小车的结构特点，我们采用方案二。电源与稳压模块方案分析与比较方案一、采用交流电经直流稳压处理后供电。采用交流电提供直流稳压电源，电流驱动能力及电压稳定性最好，且负载对电源影响也最小。但由于需要电线对小车供电，极大影响了智能小车行动的灵活性及地形的适应能力。而且避障小车极易把拖在地上的电线识别为障碍物，人为增加了不必要的障碍，故放弃了这一方案。

方案二、采用蓄电池供电。

蓄电池具有较强的电流驱动能力和较好的电压稳定性能，且成本低廉。可采用蓄电池经7812芯片稳压后给电机供电，再经过降压接7805芯片给单片机及其他逻辑单元供电。但蓄电池体积相对庞大，且重量过大，造成电机负载过大，故最终放弃了这一方案。

方案三、采用干电池组进行供电。

小车使用4节充电电池供电，4节串联为4.8–5V，可以满足各个芯片的供电要求，为了能适用于用普通电池供电，在电源部分采用LM2940来稳定电压，配合去耦电容滤去电源的杂波。这样解决了因普通电池的电压1.5V，新的通常有1.6V，4节串联将达6.4V，引起的电压的不稳定，内阻随着使用逐渐增大引起系统中芯片损坏等问题。为了避免电机启动及制动时的短暂电压干扰不会影响到逻辑单元和单片机的工作，采用电机单独供电。综合以上考虑，我们采用方案三。电机驱动及PWM调速模块方案分析与比较方案一、使用分立元件搭建电机驱动电路。使用分立元件搭建电机驱动电路造价低廉，在大规模生产中使用广泛。但分立元件H桥电路工作性能不够稳定，较易出现硬件上的故障，故放弃了这一方案。方案二、使用MC33886芯片驱动电机。MC33886是一个具有高电压大电流的全桥驱动芯片，输出电压最高可达50V，可以直接通过电源来调节输出电压；直接用单片机的I/O口提供信号，而且带有使能端，方便PWM调速，电路简单，性能稳定，使用方便。MC33886芯片可以用来驱动2个直流电动机或步进电动机等感性负载，正好符合小车两个二相电机的驱动要求。

综合以上考虑，采用MC33886芯片驱动小车电机。MC33886驱动电机原理MC33886电机驱动电机供电电源+5V直流逻辑电平保护电路保护电路左电机右电机元件安装前后寻迹光电开关测障红外传感器转向灯车体中心光敏电阻蜂鸣器跳绚霓虹灯数据采集原理A/D转换技术——A/D转换器将电位器输入的模拟电压转换成数字量，然后送入单片机进行处理。逐次比较型A/D转换原理——逐次比较型A/D转换器由比较器C、D/A转换器、寄存器、时钟脉冲源和控制逻辑5个部分构成。A/D转换器的主要参数——A/D转换器件的转换精度和转换速度是决定ADC器件的重要参数，其中转换精度一般用分辨率和转换误差来描述。路径识别电路设计RPR220接收到反射信号，根据接收光强的不同输出不同的电压值。将输出的电压与比较器的阀值电压进行比较，当高于阀值电压时，LM293输出低电平，反之，输出高电平。将LM293的输出端接到单片机的IO口上来检测是否脱离轨道，并作出相应的转向调整。路径识别电路车速检测电路障碍物检测电路电源电路电机驱动电路键盘及显示子程序设计

在键盘程序部分，用键盘来控制小车的工作状态，在显示程序部分通过从速度采集端口采集来的二进制数字转化为可以显示的ASCII码值，来实时显示速度和小车的转向指示。NN键盘扫描按键测试延时消抖判断键值延时消抖有键按下？有键按下是否释放返回NYY电机控制子程序

Y控制开始计算速度，依据给定值和PID参数计算电机驱动PWM值解析命令收到命令？有脉冲？计算出？根据PWM参数计算出电机驱动所需参数NNYNY输出控制值障碍物检测子程序

依据障碍物情况，从动作函数中选择动作传感器端口反馈值A/D转换为所需值值为多少？记录小车动作时间有障碍物溢出中断中断返回寻迹子程序

循迹检测开始PINA&0X38=0X00PINA&0X38=0X08PINA&0X38=0X30PINA&0X38=0X20PINA&0X38=0X28PINA&0X38=0X30PINA&0X38=0X38出界，后退探测熄灭全部LED转右点亮右边LED前进两个LED点亮转左点亮左边LED直行点亮两个LED前进点亮两个LED十字线或终点转左探测YYYYYYYNNNNNN返回硬件看门狗电路

MCU监控电路，即看门狗电路，时刻监视着单片机的运行状态，当单片机进入死寻环或死机后，复