《简易智能电动车设计.》.doc

简易智能电动车设计 摘要：本系统按要求制作了一个简易智能电动车，它能实现的功能是：从起跑线出发，沿引导线到达B点。在此期间检测到铺设在白纸下的薄铁片，并同时发出声光指示信息，实时存储、显示在“直道区”检测到的薄铁片数目。电动车到达B点以后进入“弯道区”，沿圆弧引导线到达C点，能够检测C点下正方形薄铁片，并在C点处停车5秒，停车期间发出断续的声光信息。之后继续行驶，在光源的引导下，利用超声传感器传来的信号通过障碍区进入停车区并到达车库。最后，电动车完成上述任务后能够立即停车，全程行驶时间小于90秒。 其行驶路线示意图如图1所示： 图1 智能电动车行驶路线示意图 一.设计方法:传感器引导法 这种方法核心是单片机通过对传感器信号检测来控制制动电机和电机转向的动作，智能化大大增强， 可以用下图形象的表示出来： 我们把任务分为了直道+弯道区、障碍区和停车区，划分依据是：三个部分所用到的感应器不同，实现方法也存在差别。 直道+弯道区主要用黑白检测光电传感器和金属探测接近开关。 障碍区则是用到了超声波传感器。（带显示） 停车区考虑车库放置了光源，因此选择了光电传感器引导小车进入车库。 二、系统总体方案设计 系统总体结构设计及说明 图一 系统总体结构框图 该系统实现了电动车的自动行驶、躲避障碍物、探测金属、计数、报警、光电引导功能、测量距离、数码显示、电机控制等功能。 单片机检测出来感应器输出信号从而输出控制信号，控制电机工作，在直道区，考虑引导线是黑颜色，不宜反光，决定利用这一特性选用反射式光电传感器，当其输出信号照射到黑色引导线上是输出一个非常微弱的低电平。这个过程是一个负跳变的过程通过对此信号高低电平的检测就可以使电动车沿着直道区和弯道区的引导线行进。 当地下有金属时，金属探测器发出一个高电平，用单片机进行检测。 沿引导线到达C点，将从金属探测接近开关发送来的信号作为一个外部终端信号处理，执行停车并发出断续的声光信号，同时进行5秒定时计数工作。 在车头安装有超声传感电路对障碍物进行检测。（有效距离30厘米） 光电传感器接收部分用于采集光信号，通过比较输出信号向车库行驶。（始终朝在输出信号最强的方向行驶） 以上就是完成这个题目的大体思路和方法。 电源部分 随着微电子技术的不断进步，系统电源的设计在单片机应用系统设计中显得越来越重要，它对单片机系统是否正常工作起着至关重要的作用。由于电动车本身为六节1.5V电池供电,根据系统要求，选择7805稳压管将直流9V电压转成5V输出。 7805直流稳压电路图： 电动机和金属感器部分用原有的9V电压信号，其他电路、传感器都为5V电压供电。 （2）单片机最小系统 利用单片机最小系统实验电路板完成传感器与电动机的连接和控制。 单片机选用89C51，其内部有4K字节的Flash Rom，电路设计简单。具体为89C51的18、19脚接6MHz，40脚输入信号为5伏，20脚接地，EA脚接高电平。 （3）金属探测电路 由电路图可以得出，当有金属被其探测到时，输出端输出一个高电平，即发生一个正向跳变，将这个正向跳变信号用单片机检测出来，借此控制电动机产生相应的动作。 以下时金属接近开关外驱动电路： （4）显示电路 在单片机应用系统中，显示器显示常用两种方法：静态显示和动态扫描显示。静态显示占用单片机资源小。可以提供单独锁存的I/O接口电路很多，这里我们组选择最常用的的串并转换电路74LS164。 利用单片机串行发送接收端口，外接4片74LS164作为4位LED显示器的静态显示接口，把89C51的RXD作为数据输出线，TXD作为移位时钟脉冲。74LS164为TTL单向8位移位寄存器，可实现串行输入，并行输出。 系统软件功能设计、理论分析和计算、各程序框图 根据方案设定的三个部分重点解决问题，可以将单片机大量工作集中在信号检测和精确定时计数上。 具体实现方法： 因为这是一个对实时性要求很高的系统，所以大量数据信号都要在尽量短的时间内完成。 具体思路如下： 利用单片机查寻法编程，不断的检测外部传感器信号，并及时输出显示。编程关键实时输出。除了传感器本身延时外，还与优化程序程度和电机控制度有关。 4)软硬件分别调试、联合调试 阶段调试 我们按照前面的方案同样将调试分为了3个阶段： 第一阶段：首先是直道区+弯道区的调试 通过两边固定的光电传感器对引导线检测来实现电动车沿着引导线到达指定的地点。 根据题目要求，在行进线路上需要检测金属片，因此，我们又加上了金属接近开关用于实现这个要求。 利用原来作过的静态显示电路板和试验用过的子程序，我们将显示功能又加在了系统当中。 第二阶段：障碍区的调试 在障碍区主要解决的问题是如何躲避障碍物，我们根据题目在车头安装了一个超声波发送