全国大学生电子设计大赛简易智能电动车1Word下载.docx

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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

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