1、吉林大學珠海(zh hi)學院課程設計報告多功能智能(zh nn)小車設計(shj)題目 專業綜合課程設計 所屬系部 測控技術與儀器 專業班級 15 班 學生姓名 吳聰 學 號 03121520 指導教師 谷峰 老師 設計地點 實驗樓427實驗室 20 15 年 9月 8日一智能小車(xioch)的作用和意義智能小車，也就是輪式機器人，最適合在那些人類無法工作的環境中工作，該技術可以應用于無人駕駛機動車，無人生產線，倉庫，服務(fw)機器人，航空航天等領域。作為20世紀自動化領域的重大成就，機器人已經和人類社會的生產、生活密不可分。因此為了使智能小車工作在最佳狀態，進一步研究及完善其速度和方向

2、的控制是非常有必要的。智能(zh nn)小車要實現自動尋跡功能和避障功能就必須要感知導引線和障礙物,感知導引線相當給機器人一個視覺功能.避障控制系統是基于自動導引小車系統,基于它的智能小車實現自動識別路線,判斷并自動避開障礙,選擇正確的行進路線.使用傳感器感知路線和障礙并作出判斷和相應的執行動作.該智能小車可以作為機器人的典型代表.它可以分為三大組成部分:傳感器檢測部分,執行部分,CPU.機器人要實現自動避障功能,還可以擴展循跡等功能,感知導引線和障礙物.可以實現小車自動識別路線,選擇正確的行進路線,并檢測到障礙物自動躲避.考慮使用價廉物美的紅外反射式傳感器來充當.智能小車的執行部分,是由直流

3、電機來充當的,主要控制小車的行進方向和速度.單片機驅動直流電機一般有兩種方案:第一,勿需占用單片機資源,直接選擇有PWM功能的單片機,這樣可以實現精確調速;第二,可以由軟件模擬PWM輸出調制,需要占用單片機資源,難以精確調速,但單片機型號的選擇余地較大.考慮到實際情況CPU使用51單片機,配合軟件編程實現.二智能小車國內外研究現狀在現代化運輸及物流系統中，SZD智能行小車因其獨特的性能優點（整個系統由于是空中運行，地面操作控制，充分地利用廠房空間，有效地減少使用面積，實現地面、空中為一體的立體化自動輸送系統，同時，它與輸送鏈相比較，該輸送系統運行速度更快，負載更大，抗污染更強，安裝更為方面，生

4、產成本更低等優點），在現代汽車生產制造行業中被普遍使用，但到目前為止，SZD智能小車輸送線的生產都是單工位控制，雙工位智能小車控制系統在國內還是屬于空白，在國外著名的日本大福公司也只是進行了部分的研制和開發，雖取得了一些進展，但造價相當昂貴，從目前國內汽車行業的現狀看，單工位SZD智能小車輸送線的生產已經滿足不了汽車行業生產制造的要求，汽車生產廠商紛紛要求開發出具有雙工位功能的智能小車系統，因此，此項技術的改進勢在必行。三方案設計與論證 根據題目的要求，確定如下方案：首先設計(shj)出小車的基本模型以及傳動方案，并在車上加裝紅外線對管，實現(shxin)對電動車的速度、位置(wi zhi)、

5、運行狀況的實時測量，并將測量數據傳送至單片機進行處理，然后由單片機根據所檢測的各種數據實現對電動車的智能控制。 這種方案能實現對電動車的運動狀態進行實時控制，控制靈活、可靠，精度高，可滿足對系統的各項要求。根據設計要求，我們的自動避障小車主要由六個模塊構成：電源及穩壓模塊、主控模塊、紅外對管尋跡模塊、紅外避障模塊、電機驅動模塊、無線遙控模塊組成。四模塊方案比較與論證4.1 電源及穩壓模塊方案一：采用交流電經直流穩壓處理后供電 采用交流電提供直流穩壓電源，電流驅動能力及電壓穩定性最好，且負載對電源影響也最小。由于需要電線對小車供電，極大影響了壁障小車行動的靈活性及地形的適應能力。而且壁障小車極易

6、把拖在地上的電線識別為障礙物，人為增加了不必要的障礙。故我們放棄了這一方案。 方案二：采用蓄電池供電 蓄電池具有較強的電流驅動能力和較好的電壓穩定性能，且成本低廉?？刹捎眯铍姵亟?812芯片穩壓后給電機供電，再經過降壓接7805芯片給單片機及其他邏輯單元供電。但蓄電池體積相對龐大，且重量過大，造成電機負載過大，不適合我們采用的小車車架（玩具電動車車架）。故我們放棄了這一方案。 方案三：采用干電池組進行供電 采用四節干電池降壓至5V后給單片機及其他邏輯單元供電，另取六節干電池為電機及光電開關供電。這樣電機啟動及制動時的短暫電壓干擾不會影響到邏輯單元和單片機的工作。干電池用電池盒封裝，體積和重量較

7、小，同時玩具車底座可以安裝四節干電池，正好可為單片機及其他邏輯單元供電。在穩壓方面，起始時考慮使用7805芯片對6V的電池電壓進行降壓穩壓。但考慮到這樣使得7805芯片消耗大量能量，降低電池壽命；同時，由于AT89C52、光電開關、小車電機對于供電電壓要求并不苛刻，故我們將6V電池電壓接一個二極管降壓后直接給單片機及其他邏輯單元供電。而電機和光電開關的電源不做穩壓處理。這樣只需在小車遙控上加兩個調速按鈕，根據電池電量選擇合適功率即可，甚至于可直接在軟件里設置自動換擋。綜合考慮，我們采用方案三，示意圖如圖1所示。9V直流電源直流電機供電光電開關供電 圖1 電源模塊設計(shj)4.2 主控模塊(

8、m kui)由于智能小車的要求(yoqi)不是很高，主要都是一些簡單的控制，AT89C52是我們在單片機原理與應用技術學習過的，且價格便宜容易購買，所以最終我們直接選用了課程主要介紹的，Atmel公司的單片機作為主控模塊，如圖2所示。 AT89C52的主要性能參數與Mcs-51產品指令和引腳完全兼容。8字節可重擦寫FLASH 閃速存儲器 圖2 AT89C52單片機1000 次擦寫周期全靜態操作：0HZ-24MHZ三級加密程序存儲器256X8字節內部RAM32個可編程I/0口線3個16 位定時計數器8個中斷源可編程串行UART通道低功耗空閑和掉電模式4.3 紅外對管尋跡模塊方案一：采用發光二極管

9、發光，用光敏二極管接收。由于光敏二極管受可見光的影響較大，穩定性差。方案二：利用集成型紅外對管作為尋跡單元的傳感器，其中紅外線發射管發射紅外線，紅外線二極管進行接收。采用紅外線發射，外面可見光對接收信號的影響較小，再用射極輸出器的信號進行隔離。本方案也易于實現，比較靠譜，因此采用方案二。4.4 紅外避障模塊(m kui)方案(fng n)一：采用超聲波避障，超聲波受環境影響較大(jio d)，電路復雜，而且地面對超聲波的反射，會影響系統對障礙物的判斷。方案二：采用紅外線避障，利用單片機來產生38KHz信號對紅外線發射管進行調制發射，發射出去的紅外線遇到避障物的時候反射回來，紅外線接收管對反射回

10、來信號進行解調，輸出比較電平。外界對紅外信號的干擾比較小，且易于實現，價格也比較便宜，股采用方案二。4.5 無線電遙控模塊方案一：由發射和接收兩大部分組成紅外遙控系統，應用編/解碼專用集成電路芯片來進行控制操作，發射部分包括鍵盤矩陣、編碼調制、LED紅外發生器；接收部分包括光、電轉換放大器、解調、解碼電路等。相對結構比較復雜，而且使用的時候必須將遙控器的前紅外發射孔對準接收管才可以。方案二：無線電遙控也由發射和接收兩大部分組成，由于無線電遙控模塊在市場上非常普及，加上無線電遙控有傳輸距離遠、抗干擾能力強、無方向性等，對于小車的控制是個不錯的選擇。因此，最終選擇用電量、發射、接收功率都不大，一般

11、的小障礙也可以穿越，而且遙控無方向性的無線電遙控。4.6 電機驅動模塊本系統為智能小車，對于智能小車來說，其驅動輪的驅動電機的選擇就顯得十分重要。由于本實驗要實現對路徑控制定位和速度測量不是要求太高，精度也不是太高，所以我們綜合考慮了一下兩種方案。方案1：采用步進電機作為該系統的驅動電機。由于其轉過的角度可以精確的定位，可以實現小車前進路程和位置的精確定位。雖然采用步進電機有諸多優點，步進電機的輸出力矩較低，隨轉速的升高而下降，且在較高轉速時會急劇下降，其轉速較低，不適用于小車等有一定速度要求的系統，經綜合比較考慮，我們放棄了此方案。方案2：采用直流電機。直流減速電機轉動力矩大，體積小，重量輕，裝配簡單，使用方便。遙控車馬達/小直流電機電機RF-500TB-ZD供電電壓 ：直流DC3-9V，轉速2400r/m是自制玩具車等模型理想選擇。能夠較好的滿足系統的要求，因此我們選擇了方案2。四綜合設計進度安排 1. 9月7號，老師布置綜合課程設計任務和告知相關設計任務時間安排。 2. 9月8號，學生確定綜合課程設計題目(tm)和具體上課時間。 3. 9月9號9月12號約4天左右時間(shjin)收集相關資料