智能小车论文

智能小汽车论文摘要本设计为以AVR mega128为主控制器的智能小车控制系统。小车系统由红外线循迹模块、L298N电机控制模块、电源模块组成、小车转速计数模块。小车供电系统采用电池组供电。小车循迹模块4个RPR220光电对管构成，左面两个RPR220光电对管检测左车车道边沿信号，使小车的左轮一直沿着左面的黑色跑道行驶；中间的RPR220光电对管检测跑道黑线累加计数并在相应的跑道处转弯，而右面RPR220光电对管是防止小车从右面冲出跑道，所以总体4个传感器相结合使小车实现循迹功能。转速计数模块实现小车的转弯的程度。本次设计的小车系统经过测试运行比较稳定，基本达到预期目的。关键词：AVR mega128、循迹、转弯The design for the main controller to AVR mega128 smart car control system. Trolley system consists of infrared tracking module, L298N motor control module, power module, the car speed counting module. Car power supply system using battery pack. Car tracking module 4 RPR220 photoelectric tube structure, left two RPR220 photoelectric tube left car lane edge detection signal to the car's revolver had been traveling along the left side of the black runway; intermediate RPR220 photoelectric detection runway black line on the tube and at the turn in the appropriate runway, while the right RPR220 photoelectric tube is to prevent the car from the right runway, so the overall four sensors combine to make the car to achieve tracking functionality. Speed counting module to achieve the degree of turning the car. The design of the car after the test run the system more stable, basically achieve the desired objectives.Keywords: AVR mega128, traction, cornering目录0引言11 系统方案设计分析21.1 控制器的选择1.2 光电开关检测模块31.3 7.2V直流电机与L298N电机控制模块的论证与选择31.4电源模块的选择42 理论分析与计算42.1 RPR220检测计算与控制52.2节能63 硬件设计63.1 RPR220检测电路63.2 L298N驱动电路74 程序设计与流程84.1程序功能描述与设计思路84.1.1 程序功能描述84.1.2 程序设计思路84.2程序流程图 95 测试方法与测试结果115.1测试方案115.2 测试条件与仪器115.3 测试数据与结果分析115.3.1 PWM调速115.3.2 超车时间控制126 总结126.1 设计小结12参考文献13附录1：系统原理图14附录2：部分源程序150引言在本设计中，要求车头紧靠起点标志线，在跑道中黑线的2、3、8、9处转弯，在1、4、5、6、7处正常循迹，在10处停止。跑道如图1 。0 IntroductionIn this design, requiring the front line against the starting flag, the black line on the runway at the turn of 2,3,8,9, 1,4,5,6,7 place in normal driving, stop at 10. Figure 1 runway.图0-1 小车跑道具体要求如下所示：1. 基本要求（1）小车从起点标志线开始，在行车道各正常行驶一圈。（2）在跑道中黑线的2、3、8、9处转弯，在1、4、5、6、7处正常行驶，在10处停止。1 系统方案设计分析小车系统由光电循迹模块、L298N电机控制模块、电源模块组成。系统总体框图如图1-1所示。图1-1 小车系统框图下面分别对这几个模块的进行选择：1.1 控制器的选择在本设计系统中中，我们选择AVRmega128为小车的控制器。因为AVRmega128单片机处理数据的速度是普通单片机的8-12倍，内部自带SPI、ADC、EEPROM PWM及双UART高性能、 先进的 RISC 结构和强大的外围设施等。1.2 光电循迹模块的论证与选择方案一：采用4个RPR220循迹。此方案运用4个RPR220检测转弯标志及跑道两侧的边沿标志。，它测量距离近，但反应灵敏、准确。方案二：采用光电开关循迹。小车跑道两侧均有一定的高度差，可以通过控制光电开关的灵敏度实现边沿检测，实现小车的循迹。在本设计中在转弯处都有两厘米宽度的黑胶带，无论小车前端走到何处，都可以利用RPR220很灵敏的检测到转弯标志，由于跑道两侧的高度差不是很大，故RPR220更容易控制小车，防止小车冲出跑道。因此，综合以上两种种方案，选择方案一。1.3 5V直流电机与L298N电机控制模块的论证与选择方案一：采用继电器对电机的开关进行控制，可以完成电机的正转，反转，调速，但继电器响应时间慢，使小车运动灵敏度降低，增加了避障的难度。而且机械结构易磨损，可靠性不高。它适用于大功率电机的驱动，对于中小功率的电机则极不经济。方案二：采用L298N控制芯片，通过单片机I/O口输入改变控制端的电平，即可实现5V直流电机正反转、停止的操作。运用此方案可以很好的利用单片机程序控制达到控制电机的目的。基于以上两种的方案的比较，选择方案二。1.4电源模块的选择整个电路系统我们采用电池组供电，能够满足系统要求。5V电池为控制器及外围电路供电，7.2V电池为两个电动机供电。2 理论分析与计算2.1信号检测与控制2.1.1 光电开关检测计算与控制 在本设计中我们运用的光RPR220是一种灵敏度可调，可以根据不同的环境的光线强度进行调节以使其准确的响应检测信号。控制方法原理：把RPR220接入TTL电平，根据RPR220光电对管的发出和返回的红外线的多少来识别检测信号，即RPR220光电对管是否压到黑线。具体做法是先让4个RPR220未压到黑线，通过调节与其相连的电位器使4盏相对应的二极管点亮，然后让4个RPR220压到黑线，看4盏相对应的二极管是否全部熄灭，否则通过调节与其相连的电位器使相对应的二极管熄灭。如此反复调试最终达到4个RPR220未压到黑线时，4盏相对应的二极管全部熄灭；当4个RPR220压到黑线，4盏相对应的二极管全部点亮，让控制如图2-1所示图2-1 RPR220光电对管工作原理图图2-1 RPR220与地面垂直高度2.2节能电机功耗计算：直流电机功率=机械效率*电压*电流扭矩=9.55*（功率/转速）机械效率=输出功率/输入功率输入功率=电压*电流我们需要运用的电机是直流，并且为了使小车有足够的动力，选电压值为7.2V。要求电机的扭矩在一定值范围内。由于小车要循迹和超车，小车的速度要求也比较小，通过以上直流电机功率计算公式可知：选用7.2V直流电机，电机的功率小，并且机械效率高。3 硬件设计 3.1 RPR220检测电路当红外传感器检测到黑胶带时，会传送给控制器一个跳变信号，从而使控制器实行相关操作。电路如图3-1所示图3-1 RPR220检测电路3.2 L298N驱动电路电路如图3-2所示，即可通过单片机I/O直接口至电机转动。图3-2 L298N驱动电路4 程序设计与流程4.1程序功能描述与设计思路4.1.1程序功能描述1、 当单片机接收到RPR220的检测到信号后，控制电机左转右转;以此实现循迹4.1.2 程序设计思路1、 循迹转弯设计思路当左右两边RPR220都接收检测到信号时，两光电开关都输出低电平，小车直行；当左右RPR220分别为接收不到信号、接收到信号时，左右光电开关分别输出高、底电平，小车右拐；当左右RPR220分别为接收到信号、接收不到信号时，左右光电开关分别输出底、高电平，小车左拐；当中间RPR220检测到拐弯标志线时，输出为高电平，并实现对标志线计数功能，作为小车起始、拐弯，实现小车的起始、拐弯。4.2程序流程图1、 主程序流程图图4-1 主程序流程图2、 循迹子程序流程图图4-2 循迹子程序流程图图4-3 超车子程序流程图5 测试方法与测试结果5.1测试方案一、硬件模块测试：系统本身由两个独立的模块构成，所以分两部分进行调试。 1、接入5V电源，把光电开关与RPR220固定在小车上，单独调试，调整其灵敏度2、接入7.2V电源，调试L298N电机驱动电路。二、软件模块测试：采用自下而上的调试方式，先进行模块测试程序的调试，待全部通过之后将所有的软件程序串接起来并结合硬件电路进行整体调试。5.2 测试条件与仪器测试条件：检查多次，仿真电路和硬件电路必须与系统原理图完全相同，并且检查无误，硬件电路保证无虚焊。测试仪器：数字万用表、秒表，计算器、直尺。5.3 测试数据与结果分析5.3.1 PWM调速测试数据如表5-1所示：表5-1 小车前进10s行驶的距离（单位：cm）次数占空比1：3占空比1：2占空比1：1占空比1：0.5占空比1：0.310.40.71.32.23.420.50.71.123.330.40.61.22.13.340.40.51.12.13.4拐弯误差太大较小可以较小较大结果分析：当车速过快过慢时，小车容易冲出轨道。当占空比为1:1时，小车行驶最稳定，可以作为小车正常行驶速度。当占空比为1:2与1:0.5时拐弯误差较小，所以可选用占空比1：0.4与1:1.8应用于小车的加速与减速。6 总结6.1 设计小结本设计每辆小车利用光电开关与RPR220光电对管实现循迹功能，通过调整能够使小车沿着跑道行驶一圈。在循迹的过程中，RPR220光电对管反应灵敏，能够非常正确的捕获信号，实现循迹。本系统性能稳定，达到了设计目标。参考文献1童诗白. 模拟电子技术基础 第三版. 北京：高等教育出版社，2001.12孙肖子. 实用电子电路手册（模拟分册）.北京：高等教育出版社，19923谭浩强. C语言程序设计(第二版). 北京：清华大学出版社，2000 4黄智伟. 全国大学生电子设计竞赛训练教程. 北京：电子工业出版社，2005附录1：系统原理图附录2：部分源程序我的大学爱情观目录：1、 大学概念2、 分析爱情健康观3、 爱情观要三思4、 大学需要对爱情要认识和理解5、 总结1、什么是大学爱情：大学是一个相对宽松，时间自由，自己支配的环境，也正因为这样，培植爱情之花最肥沃的土地。大学生恋爱一直是大学校园的热门话题，恋爱和学业也就自然成为了大学生在校期间面对的两个主要问题。恋爱关系处理得好、正确，健康，可以成为学习和事业的催化剂，使人学习努力、成绩上升；恋爱关系处理的不当，不健康，可能分散精力、浪费时间、情绪波动、成绩下降。因此，大学生的恋爱观必须树立在健康之上，并且树立正确的恋爱观是十分有必要的。因此我从下面几方面谈谈自己的对大学爱情观。2、什么是健康的爱情：1) 尊重对方，不显示对爱情的占有欲，不把爱情放第一位，不痴情过分；2) 理解对方，互相关心，互相支持，互相鼓励，并以对方的幸福为自己的满足; 3) 是彼此独立的前提下结合；3、什么是不健康的爱情：1)盲目的约会，忽视了学业;2)过于痴情，一味地要求对方表露爱的情怀，这种爱情常有病态的夸张;3)缺乏体贴怜爱之心，只表现自己强烈的占有欲;4)偏重于外表的追求;4、大学生处理两人的在爱情观需要三思：1. 不影响学习：大学恋爱可以说是一种必要的经历，学习是大学的基本和主要任务，这两者之间有错综复杂的关系，有的学生因为爱情，过分的忽视了学习，把感情放在第一位；学习的时候就认真的去学，不要去想爱情中的事，谈恋爱的时候用心去谈，也可以交流下学习，互相鼓励，共同进步。2. 有足够的精力：大学生活，说忙也会很忙，但说轻松也是相对会轻松的！大学生恋爱必须合理安排自身的精力，忙于学习的同时不能因为感情的事情分心，不能在学习期间，放弃学习而去谈感情，把握合理的精力，分配好学习和感情。3、 有合理的时间；大学时间可以分为学习和生活时间，合理把握好学习时间和生活时间的“度”很重要；学习的时候，不能分配学习时间去安排两人的在一起的事情，应该以学习为第一；生活时间，两人可以相互谈谈恋爱，用心去谈，也可以交流下学习，互相鼓励，共同进步。5、大学生对爱情需要认识与理解，主要涉及到以下几个方面：（1） 明确学生的主要任务“放弃时间的人，时间也会放弃他。”大学时代是吸纳知识、增长才干的时期。作为当代大学生，要认识到现在的任务是学习学习做人、学习知识、学习为人民服务的本领。在校大学生要集中精力，投入到学习和社会实践中，而不是因把过多的精力、时间用于谈情说爱浪费宝贵的青春年华。因此，明确自己的目标，规划自己的学习道路，合理分配好学习和恋爱的地位。（2） 树林正确的恋爱观提倡志同道合、有默契、相互喜欢的爱情：在恋人的选择上最重要的条件应该是志同道合，思想品德、事业理想和生活情趣等大体一致。摆正爱情与学习、事业的关系：大学生应该把学习、事业放在首位，摆正爱情与学习、事业的关系，不能把宝贵的大学时间，锻炼自身的时间都用于谈情说有爱而放松了学习。 相互理解、相互信任，是一份责任和奉献。爱情是奉献而不时索取，是拥有而不是占有。身边的人与事时刻为我们敲响警钟，不再让悲剧重演。生命只有一次，不会重来，大学生一定要树立正确的爱情观。（3） 发展健康的恋爱行为 在当今大学校园，情侣成双入对已司空见惯。抑制大学生恋爱是不实际的，大学生一定要发展健康的恋爱行为。与恋人多谈谈学习与工作，把恋爱行为限制在社会规范内，不致越轨，要使爱情沿着健康的道路发展。正如马克思所说：“在我看来，真正的爱情是表现在恋人对他的偶像采取含蓄、谦恭甚至羞涩的态度，而绝不是表现在随意流露热情和过早的亲昵。”（4） 爱情不是一件跟风的事儿。很多大学生的爱情实际上是跟风的结果，是看到别人有了爱情，看到别人幸福的样子（注意，只是看上去很美），产生了羊群心理，也就花了大把的时间和精力去寻找爱情（5） 距离才是保持爱情之花常开不败的法宝。爱情到底需要花多少时间，这是一个很大的问题。有的大学生爱情失败，不是因为男女双方在一起的时间太少，而是因为他们在一起的时间太多。相反，很多大学生恋爱成功，不是因为男女双方在一起的时间太少，而是因为他们准确地把握了在一起的时间的多少程度。（6） 爱情不是自我封闭的二人世界。很多人过分的活在两人世界，对身边的同学，身边好友渐渐的失去联系，失去了对话，生活中只有彼此两人；班级活动也不参加，社外活动也不参加，每天除了对方还是对方，这样不利于大学生健康发展，不仅影响学习，影响了自身交际和合作能力。总结：男女之间面对恋爱，首先要摆正好自己的心态，树立自尊、自爱、自强、自重应有的品格，千万不要盲目地追求爱，也不宜过急追求爱，要分清自己的条件是否成熟。要树立正确的恋爱观，明确大学的目的，以学习为第一；规划好大学计划，在不影响学习的条件下，要对恋爱认真，专一，相互鼓励，相互学习，共同进步；认真对待恋爱观，做健康的恋爱；总之，我们大学生要树立正确的恋爱观念，让大学的爱情成为青春记忆里最美的风景，而不是终身的遗憾！