毕业设计_智能循迹避障小车

考虑到实际情况，本文选择第二种方案。

使用单片机，配合软件编程实现。

智能小车的现状现智能小车发展很快，从智能玩具到其它各行业都有实质成果。

其基本可实现循迹避障检测贴片寻光入库避崖等基本功能，这几节的电子设计大赛智能小车又在向声控系统发展。

比较出名的飞思卡尔智能小车更是走在前列。

我此次的设计主要实现循迹避障这两个功能。

第二章方案设计与论证根据要求，确定如下方案在现有玩具电动车的基础上，加装光电检测器，实现对电动车的速度位置运行状况的实时测量，并将测量数据传送至单片机进行处理，然后由单片机根据所检测的各种数据实现对电动车的智能控制。

这种方案能实现对电动车的运动状态进行实时控制，控制灵活可靠，精度高，可满足对系统的各项要求。

主控系统根据设计要求，我认为此设计属于多输入量的复杂程序控制问题。

据此，拟定了以下两种方案并进行了综合的比较论证，具体如下方案选用片如作为系统的核心部件，实现控制与处理的功能。

具有速度快编程容易资源丰富开发周期短等优点，可利用语言进行编写开发。

但在控制上较单片机有较大的劣势。

同时，的处理速度非常快，而小车的行进速度不可能太高，那么对系统处理信息的要求也就不会太高，在这点上，就已经可以胜任了。

若采用该方案，必将在控制上遇到许许多多不必要增加的难题。

为此，我们不采用该种方案，进而提出了第二种设想。

方案二采用单片机作为整个系统的核心，用其控制行进中的小车，以实现其既定的性能指标。

充分分析我们的系统，其关键在于实现小车的自动控制，而在这点上，单片机就显现出来它的优势控制简单方便快捷。

这样来，单片机就可以充分发挥其资源丰富有较为强大的控制功能及可位寻址操作功能价格低廉等优点。

因此，这种方案是种较为理想的方案。

针对本设计特点多开关量输入的复杂程序控制系统，需要擅长处理多开关量的标准单片机，而不能用精简口和程序存储器的小体积单片机，功能也不必选用。

根据这些分析，我选定了单片机作为本设计的主控装置，单片机具有功能强大的位操作指令，口均可按位寻址，程序空间多达，对于本设计也绰绰有余，更可贵的是单片机价格非常低廉。

在综合考虑了传感器两部电机的驱动等诸多因素后，我们决定采用片单片机，充分利用单片机的资源。

电机驱动模块方案采用继电器对电动机的开或关进行控制，通过开关的切换对小车的速度进行调整此方案的优点是电路较为简单，缺点是继电器的响应时间慢，易损坏，寿命较短，可靠性不高。

方案二采用电阻网络或数字电位器调节电动机的分压，从而达到分压的目的。

但电阻网络只能实现有级调速，而数字电阻的元器件价格比较昂贵。

更主要的问题在于般的电动机电阻很小，但电流很大，分压不仅回降低效率，而且实现很困难。

方案三采用功率三极管作为功率放大器的输出控制直流电机。

线性型驱动的电路结构和原理简单，加速能力强，采用由达林顿管组成的型桥式电路如图。

用单片机控制达林顿管使之工作在占空比可调的开关状态下，精确调整电动机转速。

这种电路由于工作在管子的饱和截止模式下，效率非常高，型桥式电路保证了简单的实现转速和方向的控制，电子管的开关速度很快，稳定性也极强，是种广泛采用的调速技术。

现市面上有很多此种芯片，我选用了如图。

这种调速方式有调速特性优良调整平滑调速范围广过载能力大，能承受频繁的负载冲击，还可以实现频繁的无级快速启动制动和反转等优点。

因此决定采用使用功率三极管作为功率放大器的输出控制直流电机。

图桥式电路图循迹模块方案采用简易光电传感器结合外围电路探测，但实际效果并不理想，对行驶过程中的稳定性要求很高，且误测几率较大易受光线环境和路面介质影响。

在使用过程极易出现问题，而且容易因为该部件造成整个系统的不稳定。

故最终未采用该方案。

方案二采用两只红外对管如图，分别置于小车车身前轨道的两侧，根据两只光电开关接受到白线与黑线的情况来控制小车转向来调整车向，测试表明，只要合理安装好两只光电开关的位置就可以很好的实现循迹的功能。

参考文献方案三采用三只红外对管，只置于轨道中间，两只置于轨道外侧，当小车脱离轨道时，即当置于中间的只光电开关脱离轨道时，等待外面任只检测到黑线后，做出相应的转向调整，直到中间的光电开关重新检测到黑线即回到轨道再恢复正向行驶。

现场实测表明，小车在寻迹过程中有定的左右摇摆不定，虽然可以正确的循迹但其成本与稳定性都次与第二种方案。

通过比较，我选取第二种方案来实现循迹。

图红外对管避障模块方案采用只红外对管置于小车中央。

其安装简易，也可以检测到障碍物的存在，但难以确定小车在水平方向上是否会与障碍物相撞，也不易让小车做出精通过汇编程序有序合理的将各模块信号整合在起并完成相应动作，实现了智能控制，相当于简易机器人。

各模块分析选择通过收集各硬件模块资料信息，对其进行有效的分析选择，最终选出最合理的设计方案。

主控单元方案比较与选择方案采用各类数字电路来组成小车的控制系统，对外围避障信号，自动寻迹信号，无线遥控信号，语音控制信号进行处理。

本方案电路复杂，灵活性不高，效率低，不利于小车智能化的扩展，对各路信号处理比较困难。

方案二采用单片机来作为整机的控制单元。

红外线探头采用市面上通用的发射管与及接收头，经过比较芯片调制处理后由控制系统接收。

路线寻找采用红外线管对路面信号采集，送到单片机系统处理，同样包括无线遥控信号和语音控制信号。

此系统比较灵活，采用软件方法来解决复杂的硬件电路部分，使系统硬件简洁化，各类功能易于实现，能很好地满足题目的要求。

比较以上两种方案的优缺点，方案二简洁灵活可扩展性好，更能达到题目的设计要求，因此采用方案二来实现。

参考文献避障单元方案比较与选择方案采用超声波避障，超声波受环境影响较大，电路复杂，而且地面对超声波的反射，会影响系统对障碍物的判断。

方案二采用红外线避障，利用单片机来产生信号对红外线发射管进行调制发射，发射出去的红外线遇到避障物的时候反射回来，红外线接收管对反射回来信号进行解调，输出比较电平。

外界对红外信号的干扰比较小，且易于实现，价格也比较便宜，故采用方案二。

红外线避障方法，利用管发射另管接收，接收管对外界红外线的接收强弱来判断障碍物的远近，由于红外线受外界可见光的影响较大，因此通过调制信号产生的载波来减少外界的些干扰。

只要障碍物在限定范围内就会产生相对的电平供单片机控制，实现避障功能。

寻迹单元方案比较与选择方案采用发光二极管发光，用光敏二极管接收。

由于光敏二极管受可见光的影响较大，稳定性差。

方案二利用集成型红外对管作为寻迹单元的传感器，其中红外线发射管发射红外线，红外线二极管进行接收。

采用红外线发射，外面可见光对接收信号的影响较小，再用射极输出器对信号进行隔离。

本方案也易于实现，比较可靠，因此采用方案二。

当小车底部的边红外线收发对管遇到黑带时，可以检测到输入电平为高电平，反之为低电平。

结合单片机查询方式，通过程序控制小车哪边轮胎转动来改变方向。

这样不断循环检测，方向控制，使小车按黑线行走。

遥控单元方案比较与选择方案由发射和接收两大部分组成红外遥控系统，应用编解码专用集成电路芯片来进行控制操作，发射部分包括键盘矩阵编码调制红外发送器接