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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，紅外接近開關(guān)等器件構(gòu)成智能小車。該系統(tǒng)通過調(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?！ ￡P(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：TP313文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1009-3044(x)21-5192-04 Design and Implementation of the Smart Car ZHU Mei-mei (Ji
2、angsu Vocational 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)動模塊，電源模塊，邊界檢測模塊和標(biāo)志檢測模塊組成。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
3、，IO資源豐富，易于進(jìn)行功能擴(kuò)展。FPGA處理速度很快，適合作為大規(guī)模控制系統(tǒng)的控制核心，但本系統(tǒng)不需要復(fù)雜的邏輯功能，對數(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?！ 》桨付翰捎肧TC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?！ ?.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)動的機(jī)電裝置，電機(jī)旋轉(zhuǎn)的角度正比于
4、脈沖數(shù)，故步進(jìn)電機(jī)具有快速啟停的能力，轉(zhuǎn)動精度高，正反轉(zhuǎn)控制靈活?！ 》桨付翰捎闷胀ǖ闹绷麟姍C(jī)，直流電機(jī)具有優(yōu)良的調(diào)速特性，過載能力強(qiáng)，能承受頻繁的沖擊過載，可實(shí)現(xiàn)頻繁的無級快速啟動，制動和反轉(zhuǎn)。直流電機(jī)更易于購買，并且電路相對簡單?！ 【C合考慮采用方案二。 1.3電機(jī)驅(qū)動模塊的論證與選擇 方案一：用分立元件構(gòu)成驅(qū)動電路，分立元件夠成驅(qū)動電路，結(jié)構(gòu)簡單，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?！ 》桨付翰捎脤Ｓ眯酒琇298N作為電機(jī)驅(qū)動芯片，L298N是一個具有高電壓大電流的全橋驅(qū)動芯片，它相應(yīng)頻率高，一片L298N可分別控制兩個直流電機(jī)，而且還帶有控制使能端，用該芯片作為
5、電機(jī)驅(qū)動，操作簡便，穩(wěn)定性好，性能優(yōu)良?！ 【C合考慮采用方案二?！ ?.4電源模塊的論證與選擇 方案一：采用蓄電池供電，蓄電池具有較強(qiáng)的電流驅(qū)動能力，以及穩(wěn)定的電壓輸出性能，但是蓄電池體積過于強(qiáng)大，在小型電動車上使用極為不方便。 方案二：采用可充電鎳氫電池，直接對電機(jī)供電，通過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?！ 【C合考慮采用方案二?！ ?.5邊界檢測模塊的論證與選擇 方案一：根據(jù)題目要求，小車場地高出了地面，為了防止小車掉離場地，需要對場地邊界進(jìn)行檢測。由于場地邊界由黑膠帶圍繞，可以用灰度傳感器
6、檢測邊界。灰度傳感器根據(jù)不同顏色對光的反射強(qiáng)度不一樣來判斷木板與黑膠帶的區(qū)別?！ 》桨付翰捎眉t外接近開關(guān)來檢測邊界，紅外接近開關(guān)對目標(biāo)物發(fā)出紅外光，當(dāng)目標(biāo)物在一定距離之內(nèi)時(shí)，接近開關(guān)才有感知，輸出信號，否則接近開關(guān)沒有信號輸出，從而達(dá)到開關(guān)的功能，用紅外接近開關(guān)可以有效地檢測處高出地面的邊界，使用方便。 綜合考慮采用方案二?！ ?.6標(biāo)志檢測模塊的論證與選擇 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)不同顏色對光的反射強(qiáng)度不一樣來判斷木板與黑膠帶的區(qū)別，所以灰度傳感器對檢測黑膠帶最為合適，采用此方案?！ 【C上所述：本作品選用STC12C5A60S2作為主控制芯片，選用L298N來驅(qū)動直流電機(jī)，邊界檢測和標(biāo)志檢測采用紅外接近開關(guān)和灰度傳感器來實(shí)現(xiàn)，兩車之間通過NRF24L01無線通信模塊進(jìn)行通信，整個系統(tǒng)用可充電鎳氫電池來供電。
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