多功能电动智能小车（附电路图及源程序代码）.doc

多功能电动智能小车作者:学院::本次设计智能小车的目的是为了实践电路设计的方法和技巧,将书本中的理论知识运用到实践中去,做到活学活用,深入了解电子元器件及其他元器件的基本用途和使用方法,并且能够灵活快速的判断电路中出现的故障,学会独立设计电路,积累更多的设计经验,加强并掌握焊接的能力和技巧,完成预期的要求。:智能小车实质上是众所周知的简易机器人雏形。机器人设计是一个极富挑战性的高技术密集型项目,融小车机械、机器人学、机电一体化、单片机、数据融合、精密仪器、实时数字信号处理、图象处理与图象识别、知识工程与专家系统、决策、轨迹规划、自组织与自学****理论、多智能体协调、以及无线通讯等理论和技术于一体,既是典型的智能机器人系统,又为研究发展多智能体系统、多机器人之间的合作与对抗提供了生动的研究模型。机器人设计通过提供标准任务,使研究人员利用各种技术来获得最佳解决方案。机器人设计所采用的理论与技术可应用于工业生产、自动化流水线、救援、教育等领域,从而有效推动国家科学技术等其他高、精、尖领域的发展本小组本次研制的多功能智能小车具有寻迹、避障、消防和转向指示功能,可用与探测火源以及到某些人类不便接近的地点执行特殊任务,同时也是在机器人研究领域做一次大胆尝试。3简易智能小车的原理:以单片机为电路的中央处理器来处理传感器采集到的数据,处理完毕后通过电机驱动电路来驱动电机。电源部分为整个电路模块提供动力。整体电路共分为七个部分:MCU控制电路、电机驱动电路、电源供电电路、寻迹检测电路、避障检测电路、LED显示部分,探测火源与灭火部分。二总体方案设计(1)电动车车体的选择方案一:自制小车。可在车模店选购配件组装,或者自行加工。优点:这种方法能够制作出完全符合自身设计意图的车体。缺点:需要较多时间和高水平的加工工艺。方案二:配置成品的玩具电动小汽车。优点:较方便。缺点:不完全符合使用要求,需要做大量修改。综上,根据实际情况,本次设计采用方案一。三轮车作为车体,前两个主动轮材质为有机玻璃,由直流减速电机驱动,车体尾部采用不带驱动的万向轮,可使小车转弯灵活。(2)电动机的选择方案一:采用步进电机。步进电动机的一个显著的特点就是具有快速启动和迅速停止功能,符合设计要求。如果负荷不超过步进电机所能到达的动态转矩值,可使步进电机立即启动或反转。步进电机转换灵敏度比较高,正转、反转控制灵活,但是价格昂贵。方案二:采用普通的直流电机。直流电机具有优良的调速特性,调速平滑、方便,调整范围广,过载能力强,能承受频繁的冲击负载,可实现频繁的无极快速启动、制动和反转,能满足特殊运行要求。综上,由于普通直流电机价格合理,更易于购买,并且电路相对简单,因此本次设计采用直流减速电机作为动力源。(3)电动机驱动方案的选择方案一:采用电路网络或数字电位器调整电动机的分压,从而达到调整速度的目的,但由于组织网络只能是先有极调速,而数字电阻的元器件价格比较昂贵,且可能存在于干扰,更主要的问题在于一般电动机的电阻比较小电流大,分压不仅会降低效率,而且实现很困难,所以,方案一不在考虑范围内。方案二:采用继电器对电动机实行开关控制,通过控制开关的切换速度实现对小车速度的调整。这个电路的优点在于电路较为简单,缺点是继电器的响应时间长,易于损坏,寿命较短,可靠性小。方案三:采用四个大功率晶体管组成H桥式电路,四个大功率晶体管分为两组,交替导通和截止,用单片机控制使之工作处于开或关的状态,进而控制电机的运行。该控制电路的四个大功率晶体管工作在饱和与截止状态下时,效率会非常高,并且大功率晶体管开关的速度很快,稳定性极强,是一种广泛采用的电路。鉴于实际情况,本次设计选择方案三,因为其运用更方便,软件更操作简单。(4)寻迹检测方案的选择检测路面黑线的基本原理是:光线照射到路面并反射,由于黑线和白线对光的反射系数不同,所以可根据接受到的反射光强弱来判断黑线。方案一:采用普通的发光二极管及光敏电阻组成的发射接收方案,如图所示。工作原理:无光照时,光敏电阻呈现高阻状态,由分压公式可知,电阻R2无压降三极管截止,三极管的集电极输出高电平。反之,有光照的时候,光敏电阻接收到反射光,其阻值下降,由分压公式,R2有压降三极管导通,输出低电平,利用高低电平可以判断和控制小车的行程和方向。本方案可以达到基本的控制要求,但是它的缺点在于容易受到外界光线干扰,不易控制小车的行迹,会损坏信号采集的效果。造成这种缺点的原因在于可见光的反射效果跟地表的平坦程度、材料的反射情况有关,这些因素对检测效果会造成直接的影响。方案二:采用收发一体的红外发射接受模块。此模块由一对红外发射接受对管集成,可加入电位器调整接受的灵敏度,电路简单,比较精确。通过以上两种方案的比较可知,方案二与