循迹避障寻光自动小车

循迹避障寻光电动小汽车 摘要：采用美国ATMEL公司资源丰富的ATmegal128产品作为主控芯片进行 系统整体结构 1模块比较与论证 1.1车体设计 方案1：自己制作电动车。经过考虑，若自己制作电动车，价格便宜，可靠性良好，但制作工序复杂，耗费大量时间，在如此紧迫的赛程里，我们只能选择放弃此方案。 方案2：使用已有车模改装。在已有车模的基础上进行改装，省去了制作电动车的大量时间，且可靠性高，用塑料做的车架，比铁制小车更轻便、美观，综合考虑，我们选择此方案。 1.2控制器模块 方案1：可采用AT89C51，AT89C51是一款带4K字节FLASH寄存器的低电压、高性能CMOS 8位微处理器128×8位内部RAM，32可编程I/O线两个16位定时器/计数器，5个中断源，简单，编程也比较容易，资料齐全,芯片很便宜,也很容易买到,适合入门级，由于I/O不足，一旦数据量很大、涉及复杂运动控制等内容时，AT89C51就力不从心了。运算的速度和效率低也是AT89C51的一个缺点.。 方案2：采用美国ATMEL公司资源丰富的ATmegal128产品作为主控芯片进行设计。ATmegal128为基于AVR RISC结构的8位低功耗CMOS微处理器，具有快速、灵活、集成度高、加密性强和易实现等诸多优点。ATmegal128具有128KB的系统内可编程FLASH、4KB的SRAM、35个中断、53个通用I/O口线、32个通用寄存器、实时时钟RTC、4个灵活的具有比较模式和PWM功能的定时器/计数器（T/C）、2个USART、面向字节的两线接口TW1、8通道10位ADC、具有片内振荡器的可编程看门狗定时器、SPI串行端口、与IEEE 1149.1兼容的JTAG测试接口，以及6种可以通过软件选择的省电模式。 总的来说，CPU构架不同，虽然都是8位的，但指令集不同，ATmega128是用RISC的，哈佛结构的总线；AT89C51是用CISC，冯诺衣曼结构的总线。跟ATmega128比，AT89C51是老掉牙的东西，内部资源少，速度慢，但学习简单，经过仔细比较，我们选择方案2。 1.3避障模块 方案1：用超声波传感器进行避障。超声波传感器在避障系统中普遍使用，其避障性能很好，接收与发射信号不易受外界干扰，可以很好的实现避障的功能，但是，超声波传感器信号CHULI复杂，技术难度较高，综合考虑后，放弃此方案。 方案2：用红外接收头和红外二极管进行蔽障，红外接收头接受已调制的信号，因此受其它光源的影响较小，能实现避障的功能。造价低，体积小，便于装在小车上。综合考虑我选择此方案。 1.4电机的选择 方案1：采用步进电机作为该系统的驱动电机。步进电机体积大价格高昂，且它的输出力矩较低，随转速的升高而下降，且在较高转速时会急剧下降，其转速较低，不适合于小车等有一定速度要求的系统。综合考虑比较，我们放弃了此方案。 方案2：采用直流电机。直流电机转动力矩大，体积小，重量轻，电路简单，使用方便。由于其内部由高速电动机提供原始动力，可以产生大力矩。能够较好的满足系统要求，方向可用于控制前轮转动角度，可实现避障、循迹和寻光功能。因此我们选择此方案。 1.5电机驱动电路 方案1：采用直流电机驱动芯片MC338886，驱动电流可达2A，外围器件简单，贴片封装体积小, 但调速时MC338886发热量很大，导致MC338886的FS引脚置位，从而使其不工作，特别是采用反向制动后置这这只这种情况更严重。 方案2: 采用直流电机驱动芯片L298N，驱动电流总和可达到4A，它可以驱动二相和四相步进电机的专用芯片，我们利用它内部的双H(如图1)桥式电路来驱动直流电机，这种驱动电路可以 很方便实现直流电机的四象限运行，分 别对应正转、正转制动、反转、反转制动。控制比较简单，电路也很简单。因此我们选择此方案。 1.6显示模块 方案1：采用LED显示器,它采用低电压扫描驱动，亮度高、刷新速率快，但是功耗高、显示字符不美观。综合考虑后，放弃此方案。 方案2: 采用LCD显示器，LCD的优点主要包括零辐射、低功耗、散热小、体积小、图像再现精确、字符显示美观等，便于安装。而且现在LCD技术很成熟，在显示器的市场比LED占的比重要大，因此我们选择此方案。 1.7循迹模块 方案1：采用发光二极管发光，用光敏二极管接受。当发光二极管发出的可见光照射到黑线时，光线被黑线吸收。光敏二极管到信号，呈高阻抗，使输出端为低电平。当发光二极管发出的可见光照射到地面时，它发出的可见光反射回来被光敏二极管检测到，其阻抗迅速降低，此时输出端为高电平。但是由于二极管受环境中的可见光影响较大，且电路的稳定性差。 方案2:使用红外对管，特点是价格低、体积小、质量轻、对小车的转向不会造成影响，其抗光干扰能力强，灵敏度高响应快，光电转换速度快， 1.8寻光模块 方案1：使用光敏电阻检测光源时，其光照特性为非线性、反应灵敏度一般，检测距离范围有限，其受外部影响较大，检测信号易出现误差，故放弃使用此方案。 方案2：使用光电三极管自制追光传感器。光电三极管灵敏度高，线性好，能将光信号转变成电信号，便于判断。其温度变化对光电流影响较小，且便于安装在小车上，此方案价格低廉，可靠性良好，能满足此系统的要求，所以我们选择此方案。 1.9检测金属模块 方案1：使用接近开关：它即有行程开关、微动开关的特性，同时具有传感性能，其动作可靠，性能稳定，频率响应快，应用寿命长，抗干扰能力强等、并具有防水、防震、耐腐蚀等特点。当金属检测体接近开关的感应区域，开关就能无接触，无压力、无火花、迅速发出电气指令，准确反应出运动机构的位置和行程，即使用于一般的行程控制，其定位精度、操作频率、使用寿命、安装调整的方便性和对恶劣环境的适用能力，是一般机械式行程开关所不能相比的。 触点开关：是传统的按钮开关，通过接触触点来控制开关的通断。电路抗静电能力较弱，很容易静电损坏。不适用在高温，防潮，耐腐蚀的地方。 1.10电源模块 方案1采用若几节干电池串联供电。干电池有较强的电机驱动能力以及稳定的电压输出性能。但是，携带电池盒会影响整体布局，在小型电动车上使用不方便，且不能很好的利用太阳能充电系统。因此我们放弃了此种方案。 方案2：采用7.2V蓄电池为系统供电。7.2V电压蓄电池经过LM7805、LM7806稳压后，可为电机的驱动和单片机系统的工作提供稳定的电压，且携带方便，便于调整布局，综合考虑，选用了此方案。 1.11PWM调速的优点 PWM调速主要是针对功率较小的低惯量电机,具有高的定位速度和精度，低速性能好,稳速精度高,调速范围宽，系统频带宽,动态响应好,抗干扰能力强，且经济可靠，因而有很大的使用价值。 调压调速主要是针对饶线式电机，通过串电阻调压调速。价格便宜。在一些精度要求不高，低电压时力矩小，调速范围小的场合。足已。