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如何设计一辆智能小车？

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2021-12-21 07:57:05　　评论淘帖0 邀请回答您可以邀请以下用户，快速回答问题 × heks 该类别下有 50 个回答。邀请回答 hgimtk 该类别下有 44 个回答。邀请回答新星之火12138 该类别下有 42 个回答。邀请回答 wang21cj 该类别下有 41 个回答。邀请回答 chm5 该类别下有 40 个回答。邀请回答 hjfjsdgfjdsf 该类别下有 37 个回答。邀请回答 fdjslkjd 该类别下有 35 个回答。邀请回答 uvysdfydad 该类别下有 35 个回答。邀请回答 werywer 该类别下有 35 个回答。邀请回答 h1654155957.9520 该类别下有 35 个回答。邀请回答 jenny042 该类别下有 34 个回答。邀请回答 dfzvzs 该类别下有 34 个回答。邀请回答维生素B2 该类别下有 34 个回答。邀请回答凤毛麟角该类别下有 34 个回答。邀请回答 ggfvxv 该类别下有 33 个回答。邀请回答刘洋该类别下有 33 个回答。邀请回答 meihuacg 该类别下有 33 个回答。邀请回答 hfgdzc 该类别下有 33 个回答。邀请回答 lining870815844 该类别下有 32 个回答。邀请回答 h1654155275.6678 该类别下有 32 个回答。邀请回答举报邓长生相关推荐 • 如何制作一辆基于STM32的智能小车？ 1187 • 请问如何制作一辆基于STM32的智能小车？ 1313 • 如何制作一辆基于STM32的智能小车？ 1572 • 如何用Cubemx配置一辆两路循迹小车？ 602 • 我想做智能小车 2489 • 我正在用51单片机做一辆小车，请问，整个小车中元器件的... 4350 • 如何制作一辆智能车？ 1694 • 智能小车怎么实现不能有任何通讯的功能 1216 • 求指点智能小车实现视频对话功能 2111 • 关于电子设计竞赛的控制小车类 3245 1个回答

答案对人有帮助，有参考价值 0 随着科学技术的发展，机器人的设计越来越精细，功能越来越复杂，智能小车作为其的一个分支，也在不断发展。在近几年的电子设计大赛中，关于小车的智能化功能的实现也多种多样，此次我们设计一辆智能小车，双线循迹停泊系统小车。本次小车采用STM32C8T6单片机作为控制芯片，步进电机作为行进部件，红外光电传感器和红外避障传感器为识别器件，红外光电传感器能实时检测路线上的双黑线轨道；红外避障传感器从发射光经障碍后，发出接收头对反射光进行解调输出，单片机通过对实时采集到的信号进行分析预判,利用PWM信号控制驱动电机以调整小车转向。本设计完成赛道要求，小车能在从绿色区域出发,沿跑道前进,行驶过程中,车轮不允许出线,黄色部分为长40cm,小车最终停在距离终点 10cm 处的停止线外。能沿指定轨迹行进的智能小车。并能实现避障功能。发挥要求，小车行驶过程用时小于 30 秒，小车车身距离停止线小于 2cm 且始终不超过停止线。关键字：STM32C8T6、L298N、LM324、ST188、E18-D80NK 目录一、系统方案论证 1 1.核心控制单片机模块选择 1 2.电机控制模块的选择 1 3.驱动模块的选择 1 4.车模方案的选择 2 5.自动寻迹模块的选择 3 6. 自动避障模块的选择 3 二、系统理论设计分析 4 1.系统总体设计 4 2.小车行驶策略分析 4 三、系统具体设计实现 5 1.硬件系统总体设计方案 5 2.ST188传感器 5 3. 电机驱动模块 7 4. E18-D80NK传感器 8 5. 核心程序流程图 9 四、测试与结果分析 9 1.题目要求测试 9 基础要求： 9 发挥要求： 10 2.基础测试 10 3.发挥测试（经优化调试后再进行五次测试） 10 五、结论与心得 11 附录（程序） 12 *一、系统方案论证 1.核心控制单片机模块选择方案一:STC89C51系列单片机。优点:价格便宜,控制简单。缺点:IO口引脚太少、运算速度太慢,片内资源太少,无法做复杂程序和实现复杂算法。方案二:TI公司的TM4C123GXL 32位微控制器。优点:运算速度快、外部扩展能力强、库开发简单、资源丰富。缺点:开发经验少、价格高。方案三:STM32F103系列微控制器。优点:价格低、运算速度快、资源丰富,开发经验丰富。缺点:功耗相对较大。基于以上分析,TM4C123GXL和STM32均可实现题目要求功能,考虑到开发经验,方案使用STM32作为主控芯片。 2.电机控制模块的选择方案一：采用步进电机，其转过的角度可以精确定位，可实现小车行进过程的精确定位。但步进电机的输出力矩低，岁转速的升高而降低，且转速越快，下降的越快。方案二：采用直流电机，其转动力矩大，体积小，重量轻，装配简单，操作方便。速度的调节可以改变电压也可以调节PWM。基于以上方案，选择方案二采用直流电机作为驱动电机。 3.驱动模块的选择驱动模块是本次智能小车的关键所在，直流电机的功率较大，所以必须选择合适的驱动模块。方案一:采用L298N模块, L298N是一种特殊的驱动集成电路,属于H桥集成电路, 其输出电流增加, 功率增强。其输出电流为2A,最高电流为4A, 最高工作电压为50V。它可以驱动感应负载, 如大功率直流电机、步进电机、电磁阀等, 特别是其输入端子可以直接连接到单片机, 因此单片机控制非常方便。在驱动直流电机时,它可以直接控制两个电机, 实现电机的正反向, 使我们只能改变输入端的逻辑电平。该系统设计所用的电机是大功率的直流电机，故在考虑范围之内。方案二: 中小电流电机专用驱动器, 使用芯片I298属于H桥集成电流,输出电流为 2000mA, 最大电流为 4A, 最大工作电压为 36V, 可驱动感应负载,比如: 中继电器、直流电机、步进电机和光功率晶体管, 特别是输入可以直接与单片机连接, 可以很容易地由单片机控制。但此模块只能驱动小型直流电机, 不能驱动大功率型的直流电机。经过仔细反复的论证与选择，我们发现方案一比较合适，所以我们选择L298N模块作为驱动模块。 4.车模方案的选择方案一:单电动机,舵机控制转向车模。由于舵机打角度数有限制,且单电动机无法实现差速转弯。这样导致的结果就是小车转弯半径过大,导致弯道处无法及时转弯,且速度较慢。方案二:双驱三轮车方案。双驱三轮车调试时较容易打滑,电机速度慢,噪声大。经测试,放弃该车模方案。方案三:双驱四轮小车方案。该方案电机转速快,可实现题目要求功能,该车模能实现差速转弯,比较灵活易于控制。基于以上分析,第三种方案的双驱四轮车模比较适合。 5.自动寻迹模块的选择方案一:CNY70反射式光电传感器。优点：安装使用时便于光路对齐，不受被检物的形状、颜色和材质影响。缺点:价格昂贵、资料匮乏、购买难度大。方案二:ST188红外光电传感器。优点：采用高发射功率红外光电二极管和高灵敏度光电晶体管组成。检测距离可调整范围大，4-13mm可用。采用非接触检测方式。缺点：在透明和吸光情况下检测情况不良。基于以上分析,设计使用第二种方案的ST188作为识别器件。 6.自动避障模块的选择方案一：AGV避障传感器。优点：测量距离远。缺点：超声波在空气中的速度与温湿度有关，在测量中，需把温湿度的变化和其它因素考虑进去。方案二：E18-D80NK。优点：该传感器具有探测距离远、受可见光干扰小、价格便宜、易于装配、使用方便。检测距离可以根据要求进行调节。缺点：价格稍贵。基于以上分析,设计使用第二种方案的E18-D80NK作为识别器件。二、系统理论设计分析 1.系统总体设计智能小车系统总体框图如图，系统工作流程为：以STM32C8T6单片机作为控制核心，通过自锁开关控制启动。小车上的ST188寻黑线通过串口反馈1或0给STM32单片机，开发板通过对指令的一系列处理控制小车上的电机驱动，使得差速转向寻迹。小车上的E18-D80NK通过反射光反馈1或0给STM32单片机，开发板通过对指令的一系列处理控制小车上的电机驱动，使得电机差速避障。 2.小车行驶策略分析设计使用直行寻外线,该方案在程序中实现方法是:单片机不断监测ST188传感器送回的数据。一次完整的采样周期是:空白区域检测-黑线检测-空白区域检测。当单片机检测到空白区域时,就两个电机的转动方向将黑线标志位0,再次检测到金属线的时将黑线标志位置1,当ST188再次检测到空白区域黑时将电机转动方向对调。障碍物是循迹车运行的干扰项,如果只执行避障,循迹车会有出轨问题,经分析,设计将避障在寻迹前提下执行。当E18-D80NK检测道障碍物时，对电机的PWM占空比进行处理，实现寻迹并避障。后经过反复测试,很好的完成了“循迹＋障碍检测＋稳定运行”的效果。三、系统具体设计实现 1.硬件系统总体设计方案本设计采用STM32F103C8T6芯片作为小车系统的控制单元,搭载自行设计的电机驱动桥电路板,ST188和E18-D80NK检测模块用于检测地面上的双黑线以及障碍物。 2.ST188传感器 ST188用于智能小车的循迹检测。它主要的特点是，对于颜色深浅不同的路面，可以产生不同的电压，因此可以区分出ST188正对的路面是深色还是浅色。它自己集成了一个红外发射管和一个接收管，也就是自己提供了“光源”，自己检测，使用起来比较方便。 ST188引脚图，电路图如上图所示（运放使用LM324芯片）注： 3.电机驱动模块 L298N，内部包含4通道逻辑驱动电路，可以驱动两个二相电机，也可以驱动一个四相电机，输出电压最高可达50V，可以直接通过电源来调节输出电压；可以直接用单片机的IO口提供信号。模块需要12V电池电源输入,通过电源对直流电机单独供电。该电机驱动模块需要使用4个单片机IO口控制接收PWM信号。L298N引脚图，电路图如上图所示。 4.E18-D80NK传感器 E18-D80NK-N这是一种集发射与接收于一体的光电传感器,发射光经过调制后发出,接收头对反射光进行解调输出。以有效的避免了可见光的干扰。透镜的使用，也使得这款传感器可检测到80厘米远的障碍。（由于红外光特性，白色物体能探测距离最远，黑色物体最近。）E18-D80NK-N传感器引线连接图，内部原理图。 5.核心程序流程图四、测试与结果分析 1.题目要求测试基础要求： ①小车行驶过程中,车轮须始终在赛道内 ,若车轮出线或者压线,一次扣 10 分 ,车身完全出线则视为失败。 ②小车应停止在停止线外 ,超过停止线扣 10 分,尽可能靠近停止线 ,小车完全停止后 ,裁判测量车身距停止线最近距离。 ③小车应在 3 分钟内到达终点 ,否则视为失败。发挥要求： ①小车行驶过程用时小于 30 秒 ②小车车身距离停止线小于 2cm 且始终不超过停止线 2.基础测试 3.发挥测试（经优化调试后再进行五次测试）五、结论与心得经过我们小组不断的搜索努力，和不懈的坚持纠错，本设计已经基本完成。在这个过程中我们互相协作，加上曾做过此类设计的经验给予了我们组很大的帮助，给我们提供了大量的可用硬件和软件资料。在此，对智能实验室表示衷心的感谢！这次设计不仅是对我的专业知识的一次集中地检验，同时也为我们提供了一个实践竞赛的实战机会；通过这次互相协助努力做设计的机会，我们对于技术实践方面有了更深刻的认识，也进一步夯实了所学的专业知识。虽然在设计中对于知识的运用和衔接还不够完美。但是我们将在以后的学习中继续努力、不断完善。这设计是对过去所学知识的系统提高和扩充的过程，为今后的发展打下了良好的基础。由于自身水平有限，设计中一定存在不足之处，敬请老师批评指正。附录（程序）** #include “xunji.h” #include “stm32f10x.h” #include “infrared.h” #include “delay.h” int flag=0; //void tiaosu(int a,int b,int c,int d) //{} void qianjin(void) //TIM3 ÓÒÂÖ TIM4×óÂÖ { TIM_SetCompare1(TIM3,0); TIM_SetCompare1(TIM4,0); TIM_SetCompare2(TIM3,1800); TIM_SetCompare2(TIM4,1800); TIM_SetCompare3(TIM3,1800); TIM_SetCompare3(TIM4,1800); TIM_SetCompare4(TIM3,0); TIM_SetCompare4(TIM4,0); } void zuozhuan(void) { TIM_SetCompare1(TIM3,0); TIM_SetCompare1(TIM4,800); TIM_SetCompare2(TIM3,1999); TIM_SetCompare2(TIM4,0); TIM_SetCompare3(TIM3,1999); TIM_SetCompare3(TIM4,0); TIM_SetCompare4(TIM3,0); TIM_SetCompare4(TIM4,800); } void youzhuan(void) { TIM_SetCompare1(TIM3,800); TIM_SetCompare1(TIM4,0); TIM_SetCompare2(TIM3,0); TIM_SetCompare2(TIM4,1999); TIM_SetCompare3(TIM3,0); TIM_SetCompare3(TIM4,1999); TIM_SetCompare4(TIM3,800); TIM_SetCompare4(TIM4,0); } void tingzhi(void) { TIM_SetCompare1(TIM3,0); TIM_SetCompare1(TIM4,0); TIM_SetCompare2(TIM3,0); TIM_SetCompare2(TIM4,0); TIM_SetCompare3(TIM3,0); TIM_SetCompare3(TIM4,0); TIM_SetCompare4(TIM3,0); TIM_SetCompare4(TIM4,0); } void fanzhuan(void) { TIM_SetCompare1(TIM3,0); TIM_SetCompare1(TIM4,1999); TIM_SetCompare2(TIM3,1999); TIM_SetCompare2(TIM4,0); TIM_SetCompare3(TIM3,1999); TIM_SetCompare3(TIM4,0); TIM_SetCompare4(TIM3,0); TIM_SetCompare4(TIM4,1999); } void XUNJI_Init(void) // 4 3 left 5 2 rignh { if(PAin(1)0&&flag1) { while(1) { delay_ms(50); tingzhi(); tingche=1;} } else if(PAin(1)0&&flag0) { while(PAin(2)0&&flag0) { fanzhuan(); if(PAin(2)==1) flag=1; } } else if(PAin(3)==1) dayou(); else if(PAin(4)==1&&PAin(5)==0) youzhuan(); else if(PAin(5)==1&&PAin(4)==0) zuozhuan(); else if(PAin(4)==0&&PAin(5)==0) qianjin(); else if(PAin(4)==1&&PAin(5)==1) qianjin(); }

2021-12-22 15:41:42 评论举报王玉宁