基于单片机智能循迹车控制系统的设计

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  摘要:这个系统以K60芯片为单片机核心,通过利用电感感应电磁线经过运算放大电路放大电信号,可获得高精准高分辨率的数字信号,而单片机通过采集到的信号对数据进行存储、滤波和放大,从而实现智能车的循迹动作。超声波判断前方有没有障碍物的方法是通过超声波发出和接收信号的差异来确定的,通过单片机的处理进行避障。
  关键词:单片机;智能循迹车
  1.引用
  近几年,随着智能水平的提高,智能技术的快速发展,使用的地方越来越多。以快速发展的汽车电子应用技术和智能化技术为指导的智能循迹车系统,包含了了理工科的多个学科。同时,现在智能机器人的技术更新换代很快,可以说是一天一个样,它在国防、农业、采矿、钻井等领域都有应用。20世纪以来世界发展的很迅速,我国在这个发展的浪潮中,同样也不落后甚至位于前列。比如京东的无人快递车、我国的军用无人机等,在国际上得到了一致的好评。我国自动化专业教学指导委员会还举办了多届全国大学生“恩智浦”杯智能汽车竞赛,极大的提高了大学生对智能领域的兴趣和对我国智能化发展有这巨大的推力。
  智能循迹车,也就是轮式机器人,适合工作于一些人类无法工作的恶劣环境中,比如这些技术可以应用于极地科研,外星探索,深海探索等领域。也可以用于解放劳动力提高生产效率,比如该技术可以应用于无人驾驶汽车,智能生产线,智能仓库,智能服务机器人等领域。在很危险的地方给适合智能机器人,这是智能机器人的优势也是对人权的一种保护,例如中国的嫦娥系列月球探测器,取回了“月壤”供我们研究。在火星探索期间,美国的“勇气”和“机会”都发现了证据表明火星着陆区附近有水。所有这些都为检测人类的地球外生命做出了重要贡献。
  2.系统整体设计方案
  智能车的整体结构,包含机械部分设计、硬件电路部分设计、软件算法编写三个主要部分。这三个部分有相互联系和影响。所以这三个部分相互间的设计成为重中之重,我本着智能车稳定性的原则对三者之间进行了多次的调试,最终达到了最佳状态。机械部分设计关系着智能寻迹车能力的“大小”,是智能车的“身体”。硬件电路部分设计为智能车提供所必需的电源、传感器及控制调试能力,是智能车的“大脑”和“器官”。软件算法编写最终实现对智能车机械和电路的控制,达到智能化。系统是以检测电磁场信号为基础,通过单片机处理信号实现对智能循迹车的控制,是智能车的“思维”。在这三部分的作用下,使智能循迹车进行循迹、避障等一系列动作。系统电路部分需要包括K60单片机、电机驱动电路、电磁传感器电路、超声波传感器模块、速度控制电路、电源电路。综上所述,
  3.机械设计部分
  一、车模底盘降低,以降低重心;二、舵机竖直放置,打角极限更大;三、.超声波传感器至于智能车前端的中间部位、有利于超声波对障碍物的检测。四、电感安于车头位置,便于获取前方赛道信息;五、电池用扎带固定在后方,平衡重心;六、所有传感线都缩短到合适长度,既方便了信号的传递,也使得智能车更加整洁美观,使智能车不仅仅是一辆车模,更是成为一件“艺术品”;七、运用 OLED 屏幕、组合按键进行参数调整。
  4.硬件电路设计部分
  一、电源模块:电源电压转换,稳压,滤波电路,电源管理模块给整个系统供电,保障系统安全稳定运行;二、单片机最小系统模块:K60芯片及其外围电路是系统的核心部分,是闭环控制中最重要的一环,负责处理传感器、编码器等反馈回来的信息,并对电机驱动电路和车轮进行控制。程序下载调试接口进行软件程序的下载;三、电感传感器模块:电磁检测电路采集电磁信息,配合图像传感器对赛道进行分析;四、电机驱动模块:采用MOS全桥驱动并联搭建全桥,驱动电机完成智能汽车加减速控制和转向控制;五、超声波传感器模块:分析前方是否存在障碍物,反馈到K60芯片进行避障;六、人机交互模块:通过按键和OLED进行少数参数的更改和参数的显示,这样更清楚和操作方便,大大的节约了时间用于其他研究;七、速度检测电路:速度检测电路采用逐飞光电编码器,检测电机光电码盘脉冲频率将智能车车轮的转速反馈给单片机,用于速度的闭环控制。
  5.软件编写部分
  一、利用LAR平台进行程序的编写;二、我们在编写程序的时候需要按照一定的步骤,首先我们点击file再点击new file,创建一个新的文件,后缀名设置为.c文件并且将其保存到我们的系统工程中。然后我们便可以在.c文件中输入我们编写的程序。当编程完成之后,我们便可以点击编译按钮进行编译,对我们的程序进行检查,当没有错误没有警告之后,需要我们在工程设置中勾选生成hex文件(该步骤也可以在第一步就进行),再次编译之后,就可以在系统工程文件夹中看到后缀名为. hex的文件,将此文件烧录软件烧录,便可以将程序下载到单片机;三、利用stc-isp-15xx-v6.85H软件将程序录入单片机中,实现智能循迹车的功能。智能车系统总体结构框图5-1如下所示。
  6.结束语
  硬件决定基础。当硬件电路能够让车稳定跑起来。并且,电路能够持续稳定的使用时。我们要做的就是解决一些机械结构的问题以及在调试代码过程中电路是否依然能够稳定的使用。
  软件决定高度。当我们的硬件电路与机械结构没有任何问题时,我们的工作重点就应该放到软件的调试中。从基本的能跑,在到所有的元素能够稳定通过。此刻我们也需要不断的提高小车的速度和稳定性。
  参考文献
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