简易智能电动车1Word文档下载推荐.docx
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总电路框图如图2所示：
1．1基本要求
①电动车从起跑线出发（车体不得超过起跑线）、沿宽度为2cm的黑色引导线到达B点。
在“直道区”铺设的白纸下沿引导线埋有1~3块宽度为15cm、长度不等的薄铁片。
电动车检测到薄铁片时，立即发出声光指示信息，并实时存储、显示在“直道区”检测到的薄铁片数目。
②电动车到达B点后进入“弯道区”，沿圆弧引导线到达C点（也可脱离圆弧引导线到达C点）。
C点下埋有边长为15cm的正方形薄铁片，要求电动车到达C点检测到薄铁片后在C处停车5秒，停车期间发出断续的声光信息。
3电动车在光源的引导下，通过障碍区进入停车区并到达车库。
电动车必须在两个障碍物之间通过且不得与其接触。
4电动车完成上述任务后立即停车，全程不得超过90秒，行驶时间达到90秒时立
即自动停车。
图2系统总体框图
1．2发挥部分和创新部分
①电动车在“直道区”行驶过程中，我们存储并显示出了每个薄铁片（中心线）至起跑线间的距离。
②电动车进入停车区域后，能准确驶入车库中。
③停车后，能准确显示全程行驶时间及成功或完成信息。
2单元电路的方案论证与电路参数计算
2．1线路跟踪电路
方案一：
采用CCD单色摄像头，配计算机主板及图像采集卡。
对白背景下，黑线的识别，目前做的比较成熟，效果相当好。
但成本高，很难找到合适的载体。
方案二：
采用颜色传感器。
目前颜色传感器的应用，越来越广泛，效果也可以。
但几百元的价格及相对复杂的处理电路，并且还需要光源，所以也不是一个很好的选择。
方案三：
采用一左一右两个红外发射接收对管。
该传感器不但价格便宜，容易购买，而且处理电路（如图3所示），简单易行，实际使用效果很好，能很顺利地引导小车到达C点。
在该电路中，加比较器LM311的目的，是使模拟量转化为开关量，便于处理。
为
使发射有一定的功率，发射回路要求不小于20mA的电流。
根据
，故可选择R1=150Ω。
启动时，小车跨骑在黑线上。
两个红外发射接收对管，分别安装在黑线的两侧的白色区域，输出为低电压，当走偏，位于黑线上时，输出为高电压。
因黑线较窄（2cm），为及时调整车的方向，选择比较器的阀值为2.5v，即黑白相间的位置，即开始调整。
实验表明，效果较理想
图3红外发射接收对管处理电路
2．2避障电路
采用激光传感器测距。
能非常准确地测出小车与障碍物的距离，但价格也高，处理复杂，不符合我们的要求。
采用超声传感器。
进口的超声传感器，换能器薄，并且带处理电路，输出与距离成比例的模拟信号，通过AD转换，可获得距离信息，价格贵。
也有一些较简单的超声传感器及处理电路，能输出开关量信息，价格也不贵，是一个好的选择，但由于没买到现成的处理电路，平常又没有做过这种电路，时间紧，故未采用。
采用左右两个红外传感器。
红外传感器，是目前使用比较普遍的一种避障传感器，其处理电路如图4所示，通过调节R23、R24两个电位器，可调节两个红外传感器的检测距离为10—80cm，开关量输出（TTL电平），简单、可靠。
我们采用这种电路，能可靠地检测左前方、右前方、前方的障碍情况，为成功避障提供了保证。
图4红外发射及接收处理电路
2．3光源检测电路
为了检测光线的强弱，我们在小车左前方、右前方加了2只光敏传感器，即光敏电阻。
电路如图5所示。
光敏传感器根据照射在它上面的光线的强弱，阻值发生变化，输出电压随之变化，通过ADC0809后，得到与光强相对应的数字量，从而引导小车，向光源靠近。
不同型号的光敏电阻，暗电阻及亮电阻差别较大，需根据不同参数的光敏电阻，选用不同大小的分压电阻。
图5光源检测电路
2．4金属检测电路
采用了一只涡流型铁金属探测传感器，型号：
LJ18A3-8-Z/BX。
可靠探测距离，
小于8cm。
2．5电机驱动电路
电动小车的本身自带的换向及驱动电路，相当粗糙，电机的特性也很不好，不能调速。
电压低了，速度慢，驱动力矩小，走不动；
电压高时（刚换上电池时），速度又很快，难以调整。
在这上面，花费了不少的时间，效果很不好。
最后，决定对小车的电机及驱动电路，进行了更换。
后轮采用了一对减速直流电机，其驱动电路如图6所示。
采用PWM控制，可较方便的对电机进行调速。
图6电机驱动电路
2．6液晶显示电路
液晶显示器，选用的是16X2点阵字符型显示器，功耗低，小巧、美观。
2．7电源电路
电动车可提供9V的电源（6节干电池）。
控制系统使用5V的电源，采用了LM7805进行DC/DC变换。
3软件设计
3．1软件所实现的功能
①路线跟踪
②障碍检测
③寻找光源
④金属探测，数目存储、显示
⑤运行时间显示
⑥起跑线与金属铁片中心点间的距离计算与显示
3．2软件流程
系统的主程序流程框图如图7所示。
图7系统的主程序流程框图
4测试方法与仪表
4．1测试仪表
秒表两块，刻度尺
4．2测试方法
◆将汽车放于起跑线，开启电源开关。
小车响第2次声音时，开始前行，第一块秒表开始计时；
◆运行到C点停车时，第二块秒表开始计时，到车离开C点第二块秒表停止计时，记录停在C点的时间；
◆汽车到终点区即入库停车，第一块秒表停止计时，记录总运行时间。
读出并记录此时液晶显示的的时间；
◆在“直道区”引导线下分别埋设1、2或3块薄铁片，每次均用直尺测出并记
录该铁片的中心距起跑线的距离；
在汽车运行至该铁片发出声光报警时，读出此时液晶显示的距离并记录。
4．3测试数据及测试结果分析
◆测试条件
按照题目给定的尺寸，在实验室自做场地，白天和晚上分别测试。
◆测试数据
总共进行20次测量，白天和晚上各10次。
20次中，汽车停留在C点时间，实测值与秒表均为5秒，相对误差和绝对误差为0。
汽车运行总时间测量数据如下表：
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
白
天
秒表
58
66
71
90
78
89
51
49
77
显示
70
65
88
50
48
76
晚上
47
56
60
53
57
46
绝对误差：
最大为1秒；
测试结果表明：
晚上明显比白天效果要好。
白天，偶尔会有失败的情况。
◆距离测试
铁片数目
实际距离
显示距离
绝对误差
相对误差
1.1
1.08
0.02
1.8%
0.6
0.62
2%
1.7
1.69
0.01
0.58%
0.9
0.91
1.1%
1.4
1.39
0.72%
1.8
1.83
0.03
1.67%
5参考文献
[1]余永权.Flash单片机原理及应用.北京：
电子工业出版社，1997
[2]王福瑞等编著。
单片微机测控系统设计大全。
北京航空航天大学出版社，1999
[3]李华。
MCS-51系列单片机使用接口技术。
北京航空航天大学出版社，1990
[4]何立民。
单片机应用系统设计。
北京航空航天大学出版社，1993
[5]方佩敏。
新编传感器原理应用电路详解。
北京：
电子工业出版社，1994
[6]黄继昌等。
传感器工作原理及应用实例。
人民邮电出版社，1998。
[7]纪宗南。
单片机外围器件实用手册输入通道器件分册。
北京航空航天大学出版社，1998
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