全国大学生电子设计竞赛论文模板11.docx
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全国大学生电子设计竞赛论文模板11
2011年全国大学生电子设计竞赛
智能小车(C题)
【1C01271313组】
2011年9月3日
摘要
每辆车使用一片atmage16单片机做处理中心,光电传感器分别前置采集和实时采集道路的信息传输给单片机,单片机通过处理前置信息和实时信息,输出PWM实现对发动电机和舵机的控制进而控制车行驶的速度和方向。
两车之间通过NRF24L01进行通讯,把彼此的运行的情况传输给单片机,单片将信号机处理和反馈进而更好的控制两车的运行,避免追尾或侧撞情况发生。
关键词:
前置信息实时信息信息设置
目录
关键词:
前置信息实时信息信息设置I
1系统方案1
1.1探测模块的论证与选择1
1.2超车模块的论证与选择1
1.3控制系统的论证与选择1
2系统理论分析与计算2
2.1模块构成的分析2
2.1.1转向模块2
2.1.2测速测距模块2
2.1.3动力模块2
3电路与程序设计3
3.1电路的设计3
3.1.1系统总体框图3
3.1.2信息检测子系统框图与电路原理图3
3.1.3通信子系统框图与电路原理图4
3.1.4电源5
3.2程序的设计5
3.2.1程序功能描述与设计思路5
3.2.2程序流程图6
4测试方案与测试结果7
4.1测试方案7
4.2测试条件与仪器7
4.3测试及分析8
4.3.1测试分析与结论8
附录1:
源程序9
附录2:
原理图14
智能小车(C题)
【1C01271313组】
1系统方案
本系统主要由探测模块、超车信息通信模块、atmage16单片机及电源模块组成,下面分别论证这几个模块的选择。
1.1探测模块的论证与选择
方案一:
采用激光探测,激光探测器。
激光传感器:
利用激光技术进行测量的传感器。
它由激光器、激光检测器和测量电路组成。
激光传感器是新型测量仪表,它的优点是能实现无接触远距离测量,速度快,精度高,量程大,抗光、电干扰能力强等。
方案二:
采用光电探测。
光电传感器由7组带发射、接收的二极管组成。
方案原理基于落在轨迹指示黑线内的光电二极管接收到的反射光线强度与白色的赛道的不同判断行车的方向,为了增加可感知的前方距离、提高行驶效率故选择不同的光电排布、传感器在车体的安装位置。
该方案的优点是电路简单,信号处理速度快。
方案三:
激光光电综合应用。
综合以上三种方案,选择方案二。
1.2超车模块的论证与选择
方案一:
采用PDR8000进行双车通讯PTR8000是高性能嵌入式无线收发模块,它的核心芯片是挪威NordicVLSIASA公司的nRF905。
具有可选频道多,低功耗,抗干扰能力强的优点,方案二:
采用nrf24l01进行双车通讯题目要求在甲、乙两车在各自起跑点同时起动,乙车通过超车标志线后在超车区内实现超车功能,并先于甲车到达终点标志线,即第一圈实现乙车超过甲车,其后交替进行。
所以甲车通过超车区标志线后需要减速,待乙车经过超车区并行至甲车前方才能加速前行。
因此需要甲乙两车需要先后发送本车信息给对方,完成超车功能。
而RF24.L01是一款新型单片射频收发器件,工作于2.4GHz~2.5GHzISM频段。
有多种低功率工作模式(掉电模式和空闲模式)使节能设计更方便。
综合以上二种方案,选择方案二。
1.3控制系统的论证与选择
单片机是本设计的核心部分,由于红外考虑到Atmage16单片机集成功能强大,因此有以下方案:
方案一:
采用AT89C51方案二:
采用Atmage16
方案三:
采用Atmage32
综合考虑采用Atmage16和Atmage32。
2系统理论分析与计算
2.1模块构成的分析
2.1.1转向模块
此车的转向模块是由传感器构成的,通过采集小车经过标志线的次数来控制小车是否转弯。
该模块可以控制小车转弯的角度,具有精确灵活性。
2.1.2测速测距模块
此车的测速测距模块是编码器。
编码器本体,编码器本体安装在CNC同步轮加长轴上,在加长轴的外段安装一轴承,在加长轴的内段安装双轴承,双轴承之间设置有挡片,所述三个轴承的尺寸相同。
由于三个轴承的尺寸相同,这样可以使三个轴承连接的加长轴位置的直径不需要进行变化,可以使加长轴的加工更为方便,而三个尺寸相同的轴承的同轴度也更容易保证,使编码器的连接更为稳固,不容易出现同轴度的问题。
编码器本体的侧面通过直角板与电机连接,编码器可以通过编码器滑槽安装在直角板上,编码器滑槽的设计可以保证直角板与多种型号、尺寸的编码器进行连接配合,在编码器损坏需要更换的情况下,客户可以有很大的选择空间,不需要重新开孔或更换零件。
2.1.3动力模块
此车的动力模块是动力电机。
舵机内部由舵盘、减速齿轮组、位置检测器(可变电阻)、直流电机、控制电路板等器件构成。
3电路与程序设计
3.1电路的设计
3.1.1系统总体框图
图1系统总体框图
3.1.2信息检测子系统框图与电路原理图
1、信息子系统框图,如图
图2信息子系统框图
2、信息检测子系统电路,如图3
图3信息子系统电路
3.1.3通信子系统框图与电路原理图
1、通信子系统框图,如图4
图4通信子系统框图
2、通信子系统电路,如图5
图5通信子系统电路
3.1.4电源
电源由变压部分、滤波部分、稳压部分组成。
为整个系统提供
5V或者
12V电压,确保电路的正常稳定工作。
这部分电路比较简单,都采用三端稳压管实现,故不作详述。
3.2程序的设计
3.2.1程序功能描述与设计思路
1、程序功能描述
根据题目要求软件部分主要实现程序各模块的实现和显示。
1)实现功能:
设置频率值、单片机的型号、及设置输出信号类型。
2)显示部分:
显示测试结果、信号、频率值。
2、程序设计思路
程序员在写程序是时,先要分析程序所用模块,先把各个模块的程序写出来,然后测试各单独的程序在硬件中是否正常运行,若程序的运行结果与所设想的结果相同再把各单独的程序模块写到一个完整的系统中,然后测试结果,若存在偏差,调试程序直到完成要求。
3.2.2程序流程图
1、主程序流程图,如图6
图6
2、无线测试子程序流程图,如图
图7
3、通信子程序流程图,如图
图8
4测试方案与测试结果
4.1测试方案
1、硬件测试
用水平尺检测车身和轮胎两点一线。
经万用表检测车的够成模块没有虚接,短路,断路等焊接故障。
2、软件仿真测试
经串口连接在计算机上测试程序的执行情况。
3、硬件软件联调
在摸拟跑道上将组装好的智能车进行直道、弯道等情况进行实际
细微的调试。
4.2测试条件与仪器
测试条件:
检查多次,仿真电路和硬件电路必须与系统原理图完全相同,并且检查无误,硬件电路保证无虚焊。
测试仪器:
高精度的数字毫伏表,模拟示波器,数字示波器,数字万用表,指针式万用表。
4.3测试及分析
4.3.1测试分析与结论
根据实际赛道测试分析,弯道转弯过程中,由此可以得出以下结论:
1、转弯过程车速不要太大,保证车身平稳
2、转速过程中转速度角度适中,保证不压线走
3、超车时两车间有足够的间距,以确保不撞车
综上所述,本设计达到设计要求。
附录1:
源程序
#include
#include
#include
#include"avr_1602.h"
#defineucharunsignedchar
#defineuintunsignedint
voidset_pwm();
voidslow_pwm(ucharz);
voidnormal_pwm();
voidchaoche();
voidguai_wan();
voidchushi();
voiddiyitiaoxian();
voidtingche();
uchartable[2];
volatileinti=0,flag=0,flag1=0;
voidport_init()
{
DDRD|=(1< PORTD=0X00; DDRB=0X00; PORTB=0X00; DDRC|=(1<<3)|(1<<5)|(1<<4)|(1<<6); PORTC|=(1<<3)|(1<<5); } voidset_INT0() { MCUCR|=(1< GICR|=(1< } /*voidtimer0_init() { TCCR0|=(1< TCNT0=130; TIMSK|=(1< }*/ voidtimer1_init() { TCCR1A|=(1< TCCR1B|=(1< TCNT1H=0X00; TCNT1L=0X00; OCR1AH=0X00; OCR1AL=254;//1/2 OCR1BH=0X00; OCR1BL=254;//1/3 } voiddevice() { cli(); port_init(); timer1_init(); set_INT0(); sei(); } SIGNAL(SIG_INTERRUPT0) { if(flag==1) { i++;flag=0; } if(i==4)chaoche(); } SIGNAL(SIG_OVERFLOW0) { i++; TCNT0=130; } voidslow_pwm(ucharz) { if(z==1) {OCR1AL=190;OCR1BL=254;} else {OCR1BL=190;OCR1AL=254;} } voidnormal_pwm() { OCR1AL=254; OCR1BL=254; } intmain() { ucharzhuangtai=0; lm016_init(); _delay_ms(40); device(); sei(); while (1) { zhuangtai=PINB&0x83; if((zhuangtai&0x80)==0x80)flag=1; if(i==4)chaoche(); lm016_demand(0x80); lm016_write((i/10)+0x30); lm016_write((i%10)+0x30); switch(zhuangtai&0x03) { case0x03: case0x02: slow_pwm (2);break; case0x00: OCR1AL=240;OCR1BL=254;;break;//zuo case0x01: normal_pwm();break; default: break; } if(i==2)break; } while (1) { zhuangtai=PINB&0x83; if((zhuangtai&0x80)==0x80)flag=1; lm016_demand(0x80); lm016_write((i/10)+0x30); lm016_write((i%10)+0x30); switch(zhuangtai&0x03) { case0x03: case0x02: slow_pwm (2);break; case0x00: slow_pwm (1);break;//zuo case0x01: normal_pwm();break; default: break; } } } voidguai_wan() { _delay_ms(1200); OCR1AL=0; _delay_ms(800); normal_pwm(); flag=0; _delay_ms(410); } voidchaoche() { cli(); _delay_ms(2900); OCR1AL=0; _delay_ms(1800); normal_pwm(); _delay_ms(2000); while((PINB&0Xe8)==0); normal_pwm(); _delay_ms(950); OCR1BL=70; OCR1AL=254; _delay_ms(700); normal_pwm(); _delay_ms(2050); OCR1BL=95; OCR1AL=254; _delay_ms(740); normal_pwm(); while((PINB&0X07)==0); _delay_ms(1000); OCR1AL=150; OCR1BL=254; _delay_ms(600); normal_pwm(); sei(); while (1) { if((PINB&0X10)==0X10) OCR1AL=200; OCR1BL=254; while((PINB&0X40)==0X40); } } voidtingche() { OCR1BL=0; OCR1AL=0; while (1); 附录2: 原理图 信息子系统电路 通信子系统电路
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