電子設(shè)計(jì)大賽報(bào)告模板

1/1電子設(shè)計(jì)大賽報(bào)告模板簡(jiǎn)易智能小汽車

隊(duì)長(zhǎng)：黃洋隊(duì)員：尹志軍梁榮新

賽前輔導(dǎo)老師：臧春華文稿整理輔導(dǎo)老師：

仍然能保存住數(shù)據(jù)，但無(wú)疑將增大軟硬開銷和時(shí)間開銷。

方案二、直接用單片機(jī)內(nèi)部的RAM進(jìn)行存儲(chǔ)。

雖然不能在斷電后保存數(shù)據(jù)，但可以在實(shí)驗(yàn)結(jié)束后根據(jù)按鍵顯示相應(yīng)值。而且本實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)不大，采用RAM可以減少IO接口的使用，便利IO接口分配，故此方案具有成本低、易實(shí)現(xiàn)的優(yōu)點(diǎn)，更符合實(shí)際需求。

鑒于方案二的以上優(yōu)點(diǎn)，綜合比較，本方案采用方案二。

3．障礙探測(cè)模塊方案分析與比較

考慮到在測(cè)障過(guò)程中小車車速及反應(yīng)調(diào)向速度的限制，小車應(yīng)在距障礙物40CM的范圍內(nèi)做出反應(yīng)，這樣在順利繞過(guò)障礙物的同時(shí)還為下一步駛?cè)胲噹?kù)尋找到最佳的位置和方向。否則，如果范圍太大，則可能產(chǎn)生障礙物的判斷失誤；范圍過(guò)小又很容易造成車身撞上障礙物或雖繞過(guò)障礙物卻無(wú)法實(shí)現(xiàn)理想定向方案。

方案一、采用一只紅外傳感器置于小車中央。

一只紅外傳感器小車中央安裝簡(jiǎn)易，也可以檢測(cè)到障礙物的存在，但難以確定小車在水平方向上是否會(huì)與障礙物相撞，也不易讓小車做出精確的轉(zhuǎn)向反應(yīng)。

方案二、采用二只紅外傳感器分置于小車兩邊。

二只紅外傳感器分別置于小車的前端兩側(cè)，方向與小車前進(jìn)方向平行，對(duì)小車與障礙物相對(duì)距離和方位能作出較為準(zhǔn)確的判別和及時(shí)反應(yīng)。但此方案過(guò)于依賴硬件、成本較高、缺乏創(chuàng)造性，而且置于小車左方的紅外傳感器用到的幾率很小，所以最終未采用。

方案三、采用一只紅外傳感器置于小車右側(cè)并與小車前進(jìn)方向呈一固定角度。

基于對(duì)C點(diǎn)后行車地圖中光源及障礙物尺寸、位置的分析，我們采用了從C點(diǎn)出發(fā)即獲得光源對(duì)行車方向的控制，在向光源行駛的過(guò)程之中檢查障礙物并做出相應(yīng)的反應(yīng)，這樣不僅只使用一只紅外傳感器就實(shí)現(xiàn)了避障，而且避免因小車自然轉(zhuǎn)彎而導(dǎo)致的盲目方向控制，同時(shí)為后面以最簡(jiǎn)單直接的路線和在最短時(shí)間內(nèi)駛?cè)胲噹?kù)創(chuàng)造了機(jī)會(huì)。

智能小車應(yīng)以準(zhǔn)確、智能見優(yōu)，采用方案三。

4．尋找光源方案分析與比較

方案一、采用多只方向性較強(qiáng)的光敏二極管作光源定位器。

若干定位器在水平面上按不同角度展開，在尋找光源時(shí)根據(jù)每個(gè)定位器接收到的光線強(qiáng)弱（有無(wú)）得出實(shí)時(shí)車庫(kù)方位。該方案若采用方向性較強(qiáng)的光敏二極管作為光源定位器，要么是需要很多的器件，要么是難以檢測(cè)到光源的方向。

方案二、采用一個(gè)光源定位器。

用深色不透光材料與光敏電阻制成的光源定位器有較理想的定向測(cè)試效果，2.5米之外就可以確定電源的方向。當(dāng)小車?yán)@過(guò)障礙物之后，通過(guò)不停地旋轉(zhuǎn)使定位器獲得最大光線照射以確定光源方向，這種方案有一定的可行性，但尋找光源的過(guò)程必定帶來(lái)不必要的大量時(shí)間開銷，且尋找過(guò)程盲目性太大，不利于控制，又增加了一個(gè)電機(jī)，增大的電源方案選擇或安裝的難度。

方案三、利用多只光源定位器。

在方案二所得數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，結(jié)合光敏電阻的敏感性，只用三到五只光敏電阻就可以達(dá)到目的，只是因其對(duì)光非常敏感，所以必需為每只光敏電阻加上黑色隔離板。雖然制作有一定難度，但其能見長(zhǎng)度和相對(duì)簡(jiǎn)明的控制措施顯示了很大的優(yōu)越性。

綜合考慮以上方案，方案三更具準(zhǔn)確性和獨(dú)創(chuàng)性，故我們采用方案三。

5．距離檢測(cè)方案比較

方案一、

通過(guò)測(cè)試得出小車平均速度v，在行駛過(guò)程中將行駛時(shí)間與其乘積t?v作為駛過(guò)的距離。但該方案受電池電量、路面介質(zhì)等因素的影響，在大多數(shù)情況下均暴露出誤差較大的缺點(diǎn)。故不予采用。

方案二、

在后輪內(nèi)側(cè)勻距貼上m個(gè)磁鋼，車廂內(nèi)裝上霍爾開關(guān)。對(duì)輪子轉(zhuǎn)速進(jìn)行測(cè)量，由于低速下輪子與地面接觸良好，設(shè)輪周長(zhǎng)為c，可以用霍爾開關(guān)輸出脈沖數(shù)n乘以c/m得出行駛距離。只要磁鋼在后輪上的位置足夠精確，霍爾開關(guān)固定牢靠，就可以獲得較好的測(cè)試效果。但車子顛簸時(shí)，穩(wěn)定性較差。

方案三、

在齒輪箱中安裝透射式光電開關(guān)，測(cè)出變速齒輪的每秒轉(zhuǎn)速，用變速比和車輪周長(zhǎng)計(jì)算出線速度，積分求行駛距離。但在齒輪箱中使用光電開關(guān)，要求有足夠的安裝位置，不能影響傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的機(jī)械動(dòng)作。其優(yōu)點(diǎn)是工作穩(wěn)定。

綜合以上方案優(yōu)劣和小車的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，本系統(tǒng)采用了方案二。

6．剎車機(jī)構(gòu)功能方案比較

方案一、自然減速式。

當(dāng)系統(tǒng)發(fā)出停止信號(hào)時(shí)停止給驅(qū)動(dòng)電機(jī)供電，小車在無(wú)動(dòng)力狀態(tài)因阻力而自然變?yōu)殪o止。由于慣性，小車全速行駛時(shí)需1.8秒后才能停止，因車輪滑行造成的誤差較大。

無(wú)法實(shí)現(xiàn)精確制動(dòng)的目標(biāo)。

方案二、反轉(zhuǎn)式。

當(dāng)小車需要停車時(shí)給驅(qū)動(dòng)電機(jī)以反轉(zhuǎn)信號(hào)，利用輪胎與跑道的摩擦力抵消慣性效應(yīng)。由于車速是漸減的，反向驅(qū)動(dòng)信號(hào)長(zhǎng)度也要漸減，否則小車可能反向行駛。使用此方案后全速剎車反應(yīng)時(shí)間減少為0.5s。

本系統(tǒng)中采用方案二。

7.金屬探測(cè)方案比較

方案一、使用探測(cè)線圈和探測(cè)儀構(gòu)成的金屬探測(cè)器。

此類金屬探測(cè)器利用探測(cè)線圈產(chǎn)生的交變磁場(chǎng)在接近金屬材料時(shí)產(chǎn)生微弱變化這一原理，將變化信號(hào)放大處理進(jìn)而實(shí)現(xiàn)探測(cè)金屬的目的。由于該探測(cè)器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，在短期內(nèi)不可能完成制作，為節(jié)省時(shí)間，我們放棄了該方案。

方案二、使用電感式接近開關(guān)代替金屬探測(cè)器。

電感式接近開關(guān)本身就是理想的傳感器。當(dāng)金屬物體接近開關(guān)的感應(yīng)區(qū)域，開關(guān)就能無(wú)接觸，無(wú)壓力、無(wú)火花、迅速作出反應(yīng)。用它作為本次小車的金屬傳感器，簡(jiǎn)單易行、準(zhǔn)確且抗干擾性能優(yōu)越。

本系統(tǒng)中采用方案二。

二、硬件設(shè)計(jì)

1總體設(shè)計(jì)

1.1設(shè)計(jì)模塊圖如圖1示：

1.2根據(jù)圖1，本設(shè)計(jì)需要器件清單見表1。

圖1

表1

2原理分析和說(shuō)明

2.1鍵盤顯示模塊說(shuō)明見圖2

該設(shè)計(jì)使得原本需要14個(gè)IO接口的鍵盤顯示少用了9個(gè)單片機(jī)IO接口,雖然該設(shè)計(jì)的優(yōu)勢(shì)在本實(shí)驗(yàn)中沒(méi)有完全體現(xiàn)出來(lái),但若在現(xiàn)代工業(yè)設(shè)計(jì)中應(yīng)用此方案,在對(duì)引腳需要較大的產(chǎn)品中其優(yōu)點(diǎn)將體現(xiàn)得淋漓盡致。.

圖22.2元件安裝方位圖。（圖4）

圖4

2.3光敏電阻分布位置圖。（圖5）

在各光敏電阻間用隔板隔開如此擺放可以很好的解決探測(cè)光源方位的難題，從而正確控制小車的轉(zhuǎn)向．當(dāng)小車行駛方向朝向光源時(shí)，中間電阻阻值為低，當(dāng)小車偏移光源方向時(shí)，由于光敏電阻間擋板的遮攔作用，兩側(cè)的電阻定有一側(cè)為低，此時(shí)可根據(jù)不同的情況作出轉(zhuǎn)向調(diào)整，且通過(guò)測(cè)試，小車尋找光源的路徑準(zhǔn)確，合理。

2.4小車動(dòng)力系統(tǒng)：

為達(dá)到滿意的控速性能，動(dòng)力系統(tǒng)中的驅(qū)動(dòng)電路使用了自制的PWM模塊并配以組合門電路加以保護(hù)。在行駛過(guò)程中有可能變熱的部分電路也涂上了低熔點(diǎn)膠給予保護(hù)，有效的保證了整套系統(tǒng)的工作穩(wěn)定性。

2.5車頂狀態(tài)彩燈：

直接由單片機(jī)控制的車頂狀態(tài)彩燈簡(jiǎn)單易行，卻使得小車更加人性化。

圖5

2.6四電源供電系統(tǒng)：

為確保在行駛過(guò)程小車各部件均能正常工作且相互之間不收影響，我們使用了四組電源為不同模塊提供工作電壓。其中：三組9V電源分別為測(cè)距光電開關(guān)供電，經(jīng)整流穩(wěn)壓后單獨(dú)為單片機(jī)最小系統(tǒng)及其附屬部件供電，及為霍爾開關(guān)、尋跡光電開關(guān)供電，一組6V電源為電機(jī)供