《智能巡線小車的設(shè)計(jì)方案》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫(kù)。

1、智能巡線小車的設(shè)計(jì)方案1.1智能小車的意義和作用自第一臺(tái)工業(yè)機(jī)器人誕生以來(lái)，機(jī)器人的發(fā)展已經(jīng)遍及機(jī)械、電子、冶金、交通、宇航、國(guó)防等領(lǐng)域。近年來(lái)機(jī)器人的智能水平不斷提高，并且迅速地改變著人們的生活方式。人們?cè)诓粩嗵接?、改造、認(rèn)識(shí)自然的過(guò)程中，制造能替代人勞動(dòng)的機(jī)器一直是人類的夢(mèng)想。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，機(jī)器人的感覺(jué)傳感器種類越來(lái)越多，其中視覺(jué)傳感器成為自動(dòng)行走和駕駛的重要部件。視覺(jué)的典型應(yīng)用領(lǐng)域?yàn)樽灾魇街悄軐?dǎo)航系統(tǒng)，對(duì)于視覺(jué)的各種技術(shù)而言圖像處理技術(shù)已相當(dāng)發(fā)達(dá)，而基于圖像的理解技術(shù)還很落后，機(jī)器視覺(jué)需要通過(guò)大量的

2、運(yùn)算也只能識(shí)別一些結(jié)構(gòu)化環(huán)境簡(jiǎn)單的目標(biāo)。視覺(jué)傳感器的核心器件是攝像管或CCD，目前的CCD已能做到自動(dòng)聚焦。但CCD傳感器的價(jià)格、體積和使用方式上并不占優(yōu)勢(shì)，因此在不要求清晰圖像只需要粗略感覺(jué)的系統(tǒng)中考慮使用接近覺(jué)傳感器是一種實(shí)用有效的方法。機(jī)器人要實(shí)現(xiàn)自動(dòng)導(dǎo)引功能和避障功能就必須要感知導(dǎo)引線和障礙物，感知導(dǎo)引線相當(dāng)給機(jī)器人一個(gè)視覺(jué)功能。避障控制系統(tǒng)是基于自動(dòng)導(dǎo)引小車（AVG—auto-guidevehicle）系統(tǒng)，基于它的智能小車實(shí)現(xiàn)自動(dòng)識(shí)別路線，判斷并自動(dòng)避開(kāi)障礙，選擇正確的行進(jìn)路線。使用傳感器感知路線和

3、障礙并作出判斷和相應(yīng)的執(zhí)行動(dòng)作。該智能小車可以作為機(jī)器人的典型代表。它可以分為三大組成部分：傳感器檢測(cè)部分、執(zhí)行部分、CPU。機(jī)器人要實(shí)現(xiàn)自動(dòng)避障功能，還可以擴(kuò)展循跡等功能，感知導(dǎo)引線和障礙物?？梢詫?shí)現(xiàn)小車自動(dòng)識(shí)別路線，選擇正確的行進(jìn)路線，并檢測(cè)到障礙物自動(dòng)躲避?；谏鲜鲆?，傳感檢測(cè)部分考慮到小車一般不需要感知清晰的圖像，只要求粗略感知即可，所以可以舍棄昂貴的CCD傳感器而考慮使用價(jià)廉物美的紅外反射式傳感器來(lái)充當(dāng)。智能小車的執(zhí)行部分，是由直流電機(jī)來(lái)充當(dāng)?shù)模饕刂菩≤嚨男羞M(jìn)方向和速度。單片機(jī)驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)一般有

4、兩種方案：第一，勿需占用單片機(jī)資源，直接選擇有PWM48功能的單片機(jī)，這樣可以實(shí)現(xiàn)精確調(diào)速；第二，可以由軟件模擬PWM輸出調(diào)制，需要占用單片機(jī)資源，難以精確調(diào)速，但單片機(jī)型號(hào)的選擇余地較大?？紤]到實(shí)際情況，本文選擇第二種方案。CPU使用STC89C52單片機(jī)，配合軟件編程實(shí)現(xiàn)。1.2智能小車的現(xiàn)狀現(xiàn)智能小車發(fā)展很快，從智能玩具到其它各行業(yè)都有實(shí)質(zhì)成果。其基本可實(shí)現(xiàn)循跡、避障、檢測(cè)貼片、尋光入庫(kù)、避崖等基本功能，這幾屆的電子設(shè)計(jì)大賽智能小車又在向聲控系統(tǒng)發(fā)展。比較出名的飛思卡爾智能小車更是走在前列。我此次的設(shè)計(jì)主

5、要實(shí)現(xiàn)循跡、檢測(cè)鐵片、顯示小車行走時(shí)間這三個(gè)功能。1.3論文各部分的主要內(nèi)容第1章對(duì)智能循跡小車意義和作用，現(xiàn)狀進(jìn)行簡(jiǎn)單闡述。第2章介紹了該智能循跡小車系設(shè)計(jì)方案比較和選擇，分析了各模塊的功能。第3章闡述了智能小車系統(tǒng)的硬件電路的設(shè)計(jì)，其中包括電源模塊、路面檢測(cè)模塊、單片機(jī)最小系統(tǒng)、電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊，以及一些輔助電路。第4章首先介紹了該系統(tǒng)的軟件編程，以及程序調(diào)試過(guò)程中所用到的程序調(diào)試軟件及其調(diào)試環(huán)境。最后總結(jié)部分說(shuō)明了本論的主要內(nèi)容，舉出了在系統(tǒng)測(cè)試過(guò)程中所發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題，并提出了可能的解決方案。2方案論證與選擇2.

6、1任務(wù)設(shè)計(jì)一個(gè)基于單片機(jī)控制的自動(dòng)尋跡小車，使小車能夠自動(dòng)檢測(cè)地面黑色軌跡，并沿著黑色車軌跡行駛。系統(tǒng)方案方框圖如圖2.1所示檢測(cè)黑線軟件控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制小車圖2.1小車工作原理框圖48設(shè)計(jì)要求：基本要求：實(shí)現(xiàn)小車的自動(dòng)循跡，能前進(jìn)、左轉(zhuǎn)彎、右轉(zhuǎn)彎、后退，檢測(cè)沿途的鐵片并顯示鐵片數(shù)目跟小車行走時(shí)間。（按照程序預(yù)設(shè)）；擴(kuò)展部分：實(shí)現(xiàn)小車的避障功能（如時(shí)間充足）；主要的設(shè)計(jì)內(nèi)容:1：電源模塊的設(shè)計(jì)。2：路面檢測(cè)模塊的設(shè)計(jì)。3：?jiǎn)纹瑱C(jī)最小系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。4：電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊的設(shè)計(jì)。2.2電源模塊的設(shè)計(jì)方案1：采用單電源供電，

7、通過(guò)單電源同時(shí)對(duì)單片機(jī)和直流電機(jī)進(jìn)行供電，此方案的優(yōu)點(diǎn)是，減少機(jī)身的重量，操作簡(jiǎn)單，其缺點(diǎn)是，這樣會(huì)使單片機(jī)的波動(dòng)變大，影響單片機(jī)的性能，穩(wěn)定性比較弱。方案2：采用雙電源供電，通過(guò)兩個(gè)獨(dú)立的電源分別對(duì)單片機(jī)和直流電機(jī)進(jìn)行供電，此方案的優(yōu)點(diǎn)是，減少波動(dòng)，穩(wěn)定性比較好，可以讓小車更好的運(yùn)作起來(lái)，唯一的缺點(diǎn)就是會(huì)增加小車的重量。綜合以上的優(yōu)缺點(diǎn)，本設(shè)計(jì)決定采用第二種方案。2.3路面檢測(cè)模塊的設(shè)計(jì)2.3.1傳感器類型選擇循跡模塊對(duì)于智能巡線小車來(lái)說(shuō)就像來(lái)說(shuō)有如人的眼睛對(duì)于人，是提供給小車的“眼睛”，此類光電傳感器可以分

8、為：可見(jiàn)光傳感器、紅外傳感器、紫外線傳感器等（此處不考慮光電耦合器件和位置敏感器件，由于它們占用太多的MCU資源，用起來(lái)不方便）。方案1：可見(jiàn)光傳感器是基于可見(jiàn)光源的傳感器，它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、設(shè)計(jì)成熟，但是它工作在可見(jiàn)光波段，容易被外界干擾。方案2：紅外光傳感器。紅外線是波長(zhǎng)為830nm～950nm的電磁波，自然環(huán)境物理在該波段的輻射量是很微弱的，所以紅外反射式傳感器受外界干擾較小，可靠性高