【導(dǎo)讀】網(wǎng)友有福啦!這里分享的是一個(gè)由一個(gè)電動(dòng)玩具車改造而成的簡(jiǎn)易智能電動(dòng)車的詳細(xì)設(shè)計(jì)過程,設(shè)計(jì)主要包括基本要求,發(fā)揮部分及其它創(chuàng)新部分。同時(shí)每一部分的電路設(shè)計(jì),都給出了不同的設(shè)計(jì)方案,包準(zhǔn)樂到你眼淚汪汪。
本系統(tǒng)要求設(shè)計(jì)并制作一個(gè)簡(jiǎn)易智能電動(dòng)車,設(shè)計(jì)方案包括基本要求,發(fā)揮部分及其它創(chuàng)新部分。
基本要求
① 電動(dòng)車從起跑線出發(fā)(車體不得超過起跑線)、沿寬度為2cm的黑色引導(dǎo)線到達(dá)B點(diǎn)。
在“直道區(qū)”鋪設(shè)的白紙下沿引導(dǎo)線埋有1~3塊寬度為15cm、長(zhǎng)度不等的薄鐵片。電動(dòng)車檢測(cè)到薄鐵片時(shí),立即發(fā)出聲光指示信息,并實(shí)時(shí)存儲(chǔ)、顯示在“直道區(qū)”檢測(cè)到的薄鐵片數(shù)目。
② 電動(dòng)車到達(dá)B點(diǎn)后進(jìn)入“彎道區(qū)”,沿圓弧引導(dǎo)線到達(dá)C點(diǎn)(也可脫離圓弧引導(dǎo)線到達(dá)C點(diǎn))。
C點(diǎn)下埋有邊長(zhǎng)為15cm的正方形薄鐵片,要求電動(dòng)車到達(dá)C點(diǎn)檢測(cè)到薄鐵片后在C處停車5秒,停車期間發(fā)出斷續(xù)的聲光信息。
③ 電動(dòng)車在光源的引導(dǎo)下,通過障礙區(qū)進(jìn)入停車區(qū)并到達(dá)車庫。電動(dòng)車必須在兩個(gè)障礙物之間通過且不得與其接觸。
④ 電動(dòng)車完成上述任務(wù)后立即停車,全程不得超過90秒,行駛時(shí)間達(dá)到90秒時(shí)立即自動(dòng)停車。
圖2 系統(tǒng)總體框圖
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線路跟蹤電路
方案一:采用CCD單色攝像頭,配計(jì)算機(jī)主板及圖像采集卡。對(duì)白背景下,黑線的識(shí)別,目前做的比較成熟,效果相當(dāng)好。但成本高,很難找到合適的載體。
方案二:采用顏色
傳感器。目前顏色傳感器的應(yīng)用,越來越廣泛,效果也可以。但幾百元的價(jià)格及相對(duì)復(fù)雜的處理電路,并且還需要光源,所以也不是一個(gè)很好的選擇。
方案三:采用一左一右兩個(gè)紅外發(fā)射接收對(duì)管。該傳感器不但價(jià)格便宜,容易購買,而且處理電路(如圖3所示),簡(jiǎn)單易行,實(shí)際使用效果很好,能很順利地引導(dǎo)小車到達(dá)C點(diǎn)。
在該電路中,加比較器LM311的目的,是使模擬量轉(zhuǎn)化為開關(guān)量,便于處理。為使發(fā)射有一定的功率,發(fā)射回路要求不小于20mA的電流。
根據(jù) ,故可選擇R1=150Ω。
啟動(dòng)時(shí),小車跨騎在黑線上。兩個(gè)紅外發(fā)射接收對(duì)管,分別安裝在黑線的兩側(cè)的白色區(qū)域,輸出為低電壓,當(dāng)走偏,位于黑線上時(shí),輸出為高電壓。因黑線較窄(2cm),為及時(shí)調(diào)整車的方向,選擇比較器的閥值為2.5v,即黑白相間的位置,即開始調(diào)整。實(shí)驗(yàn)表明,效果較理想
圖3 紅外發(fā)射接收對(duì)管處理電路
避障電路
方案一:采用激光傳感器測(cè)距。能非常準(zhǔn)確地測(cè)出小車與障礙物的距離,但價(jià)格也高,處理復(fù)雜,不符合我們的要求。
方案二:采用超聲傳感器。進(jìn)口的超聲傳感器,換能器薄,并且?guī)幚黼娐罚敵雠c距離成比例的模擬信號(hào),通過AD轉(zhuǎn)換,可獲得距離信息,價(jià)格貴。也有一些較簡(jiǎn)單的超聲傳感器及處理電路,能輸出開關(guān)量信息,價(jià)格也不貴,是一個(gè)好的選擇,但由于沒買到現(xiàn)成的處理電路,平常又沒有做過這種電路,時(shí)間緊,故未采用。
方案三:采用左右兩個(gè)紅外傳感器。紅外傳感器,是目前使用比較普遍的一種避障傳感器,其處理電路如圖4所示,通過調(diào)節(jié)R23、R24兩個(gè)電位器,可調(diào)節(jié)兩個(gè)紅外傳感器的檢測(cè)距離為10—80cm,開關(guān)量輸出(TTL電平),簡(jiǎn)單、可靠。我們采用這種電路,能可靠地檢測(cè)左前方、右前方、前方的障礙情況,為成功避障提供了保證。
圖4 紅外發(fā)射及接收處理電路
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光源檢測(cè)電路
為了檢測(cè)光線的強(qiáng)弱,我們?cè)谛≤囎笄胺?、右前方加?只光敏傳感器,即光敏電阻。電路如圖5所示。光敏傳感器根據(jù)照射在它上面的光線的強(qiáng)弱,阻值發(fā)生變化,輸出電壓隨之變化,通過ADC0809后,得到與光強(qiáng)相對(duì)應(yīng)的數(shù)字量,從而引導(dǎo)小車,向光源靠近。不同型號(hào)的光敏電阻,暗電阻及亮電阻差別較大,需根據(jù)不同參數(shù)的光敏電阻,選用不同大小的分壓電阻。
圖5 光源檢測(cè)電路
金屬檢測(cè)電路
采用了一只渦流型鐵金屬探測(cè)傳感器,型號(hào):LJ18A3-8-Z/BX??煽刻綔y(cè)距離,小于8cm。
電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路
電動(dòng)小車的本身自帶的換向及驅(qū)動(dòng)電路,相當(dāng)粗糙,電機(jī)的特性也很不好,不能調(diào)速。電壓低了,速度慢,驅(qū)動(dòng)力矩小,走不動(dòng);電壓高時(shí)(剛換上電池時(shí)),速度又很快,難以調(diào)整。在這上面,花費(fèi)了不少的時(shí)間,效果很不好。最后,決定對(duì)小車的電機(jī)及驅(qū)動(dòng)電路,進(jìn)行了更換。后輪采用了一對(duì)減速直流電機(jī),其驅(qū)動(dòng)電路如圖6所示。采用PWM控制,可較方便的對(duì)電機(jī)進(jìn)行調(diào)速。
圖6 電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路
簡(jiǎn)易智能電動(dòng)車由一個(gè)電動(dòng)玩具車改造而成。系統(tǒng)的控制部分以單片機(jī)為核心,通過對(duì)前向通道各種傳感器信號(hào)的采集、處理,較好地實(shí)現(xiàn)了后向通道驅(qū)動(dòng)及轉(zhuǎn)向電機(jī)的運(yùn)動(dòng)控制和相關(guān)信息的處理、顯示和聲光報(bào)警。