智能小車設(shè)計報告

天津理工大學(xué)第二屆電子設(shè)計大賽設(shè)計報告T競賽學(xué)院：海運學(xué)院班級：10航海二班隊員：潘**李&&劉##摘要智能作為現(xiàn)代的新發(fā)明，是以后的發(fā)展方向，他可以按照預(yù)先設(shè)定的模式在一個環(huán)境里自動的運作，不需要人為的管理，可應(yīng)用于科學(xué)勘探等等的用途。智能電動車就是其中的一個體現(xiàn)。本次設(shè)計的簡易智能電動車，采用AT89S52單片機作為小車的檢測和控制核心；采用紅外傳感器來檢測路上感應(yīng)到的白色乒乓球，從而把反饋到的信號送單片機，單片機對直流電機輸出高電頻或低電頻，來對小車的方向和速度進(jìn)行控制，并使小車順利收集乒乓球。此外，對整個控制軟件進(jìn)行設(shè)計和程序編制以及程序調(diào)試，并最終完成軟件和硬件的融合，實現(xiàn)小車的預(yù)期功能。本設(shè)計結(jié)構(gòu)簡單，較容易實現(xiàn)，但具有高度的智能化、人性化，一定程度體現(xiàn)了智能性。目錄TOC\o"1-5"\h\z引言 3 -\o"CurrentDocument"設(shè)計任務(wù)： 3 -\o"CurrentDocument"方案比較與選擇： 4 -程序框圖 4 -\o"CurrentDocument"搜集線路理論分析 5 -\o"CurrentDocument"系統(tǒng)的具體設(shè)計與實現(xiàn) 6 -\o"CurrentDocument"系統(tǒng)程序 6 -總結(jié) 7 -引言當(dāng)今世界，傳感器技術(shù)和自動控制技術(shù)正在飛速發(fā)展，機械、電氣和電子信息已經(jīng)不再明顯分家，自動控制在工業(yè)領(lǐng)域中的地位已經(jīng)越來越重要，“智能”這個詞也已經(jīng)成為了熱門詞匯?，F(xiàn)在國外的自動控制和傳感器技術(shù)已經(jīng)達(dá)到了很高的水平，特別是日本，比如日本本田制作的機器人，其仿人雙足行走已經(jīng)做得十分逼真，而且具有一定的學(xué)習(xí)能力，還據(jù)說其智商已達(dá)到6歲兒童的水平。無容置疑，機電一體化人才的培養(yǎng)不論是在國外還是國內(nèi)，都開始重視起來，主要表現(xiàn)在大學(xué)生的各種大型的創(chuàng)新比賽，比如：亞洲廣播電視聯(lián)盟亞太地區(qū)機器人大賽(ABUROBCON)、全國大學(xué)生“飛思卡爾”杯智能汽車競賽等眾多重要競賽都能很好的培養(yǎng)大學(xué)生對于機電一體化的興趣與強化機電一體化的相關(guān)知識。但很現(xiàn)實的狀況是，國內(nèi)不論是在機械還是電氣領(lǐng)域，與國外的差距還是很明顯的，所以作為肩負(fù)未來發(fā)展重任的大學(xué)生，必須加倍努力，為逐步趕上國外先進(jìn)水平并超過之而努力。為了適應(yīng)機電一體化的發(fā)展在汽車智能化方向的發(fā)展要求，提出電子智能小車的構(gòu)想，目的在于：通過獨立設(shè)計并制作一輛具有簡單智能化的簡易小車，獲得項目整體設(shè)計的能力，并掌握多通道多樣化傳感器綜合控制的方法。此項設(shè)計是在我校創(chuàng)新俱樂部學(xué)長提供指導(dǎo)和幫助的基礎(chǔ)上，采用AT89s52單片機作為控制核心，進(jìn)行的興趣性拓展探索。設(shè)計任務(wù)：設(shè)計并制作一個智能電動小車，并能在指定范圍內(nèi)快速收集5個乒乓球。1.1場地平面圖：羊應(yīng)：羊應(yīng)：mm1.2基本任務(wù)：車輛從起點出發(fā)（出發(fā)前，車體不能超出起跑范圍）。參賽的智能小車上場后將進(jìn)行一次尋寶旅行。小車從指定的起點出發(fā)，自動搜集場地中擺放好的的5件“寶藏”（方式不限），搜集完，則比賽結(jié)束。1.3發(fā)揮部分：發(fā)現(xiàn)寶藏時，小車有明顯的標(biāo)志信號。小車能自動記下并顯示已收集的寶藏數(shù)目。其它。方案比較與選擇：此次競賽的小車車體的設(shè)計，我們采用了直接購買的方式。尋找裝置采用紅外長距離傳感器和短距離傳感器。收集裝置的設(shè)計是此次設(shè)計的難點所在，我們總共嘗試了三種方案。第一種方案：收集裝置由前后兩個減速電機控制。前面的電機（不妨稱之為“電機1”）控制類似挖土機前爪的半圓柱形金屬框，負(fù)責(zé)把乒乓球收起。后面的電機（“電機2”）控制整個機械臂，負(fù)責(zé)在乒乓球被收起后升起機械臂。乒乓球通過焊在機械臂上的通道落至小車上的儲存筐內(nèi)。這個方案在實踐階段我們發(fā)現(xiàn)其有兩個弊端：直流電機不像舵機或步進(jìn)電機能夠準(zhǔn)確控制轉(zhuǎn)動角度，兩個電機每次卷起、落下都有一定的誤差，不能回到原位置；另外，受通道的影響，長距離傳感器和短距離傳感器無法固定安裝。第二種方案：收集裝置也由兩個減速電機控制，只是第一種方案中的電機1換了位置，電機2功能和位置不變。電機1通過繩子控制機械臂前端的機械手，機械手的一張一合把乒乓球拾起，然后電機2揚起機械臂，電機1拉緊繩子，乒乓球自然落入儲存筐。此方案剛被設(shè)計出即被否定。原因是制作過程太過復(fù)雜，且不易控制。第三種方案：收集裝置只由一個減速電機（即電機2）控制。機械臂前端安裝金屬絲制成的收集筐，省去了電機1。金屬絲具有一定的彈性，只要調(diào)整好筐底相鄰兩根金屬絲的間距，就能使乒乓球鉆入且掉不出收集筐。車體上的儲存筐保留，收集筐上不封蓋，這樣在機械臂升起后乒乓球可以落入儲存筐內(nèi)，以防收集筐內(nèi)乒乓球過多影響收集。此方案在實踐中幾經(jīng)調(diào)整完善，最終在比賽中被采用。其實，方案二是方案一的改進(jìn)版，方案三是方案二的精簡版。程序框圖

搜集線路理論分析從場地設(shè)計、乒乓球擺放位置以及小車設(shè)計來看，小車會首先探測到場地中央的3個小球，然后接近并收集，由于我們的小車收集裝置約束，一次收集三個球成功的幾率不大，小車一般只會收集起三個中的一個，然后把另兩個撞到一邊。接下來小車會逐個尋找并收集剩下的乒乓球。由于乒乓球易滾動，我們沒有給小車設(shè)計固定路線，而只是靠它自己尋找目標(biāo)。系統(tǒng)的具體設(shè)計與實現(xiàn)我們設(shè)計的小車采用AT89s52單片機芯片作為控制核心，兩個紅外線傳感器探測乒乓球的大概位置與方向，兩個RPR220光電開關(guān)較精準(zhǔn)地感測小車與乒乓球的距離。收集裝置采用一個直流減速電機驅(qū)動控制，車體應(yīng)用兩個減速電機驅(qū)動，總共三個直流電機又通過兩個L298N電機驅(qū)動控制。小車每次收集到球后，都會通過電磁式蜂鳴器發(fā)出聲響。我們的電機驅(qū)動通過整體采購獲得，其他的電路結(jié)構(gòu)是我們自己動手焊接的，這也是我們引以為自豪的的地方。根據(jù)俱樂部提供的資料，我們組裝完成了自己的小車作品。小車的控制程序我們用Keil軟件編寫，并通過AVR_fighter燒寫入單片機。在編寫過程中，我們得到了學(xué)長的指導(dǎo)和幫助。系統(tǒng)程序我們最終編寫應(yīng)用的程序如下：#include<reg52.h>sbita=P0”0;sbitb=P0”2;sbitc=P0”4;sbitd=P0"6;//0，2,4,6控制車輪sbite=P1"4;//大炮sbitf=P「5;//大炮sbitg=P1"6;//短距離傳感前左sbith=P1"7;//短距離傳感blacksbitj=P3"0;//短距離傳感前右sbitk=P2”2;sbitl=P2”3;〃控制機械手sbitm=P0"7;//蜂鳴器intflag=1;voiddelay1(inty){while(y--);}voiddelay(intx)(if(e==1&&f==1)(if(flag==1)(a=1;b=0;c=1;d=0;}if(flag==2)(a=0;b=1;c=0;d=1;}}if(e==1&&f==0)(a=0;b=1;c=0;d=1;flag=2;}if(e==0&&f==1)(a=1;b=0;c=1;d=0;flag=1;}if(e==0&&f==0)(a=1;b=0;c=0;d=1;}}voidblack()//遇黑線后退(if(h==1)//對地(a=0;b=1;c=1;d=0;}delay(1300);a=0;b=0;c=0;d=0;}voidpick() //撿球(a=0;b=0;c=0;d=0;k=0;l=1;delay(700);(inti;while(x--)for(i=0;i<=115;i++);}voidsearch() //尋找k=0;l=0;delay(100);k=1;l=0;delay(700);k=0;l=0;delay(500);m=0;delay(400);m=1;delay(10);}main()(e=1;f=1;j=1;g=1;h=1;m=1;while(1)(if(h==1)black();if((g==1&&j==1)&&h==0)search();if((g==0||j==0)&&h==0)pick();}}總結(jié)我們是來自海運學(xué)院的三個學(xué)生，憑借強烈的興趣支撐報名參加了此次智能小車比賽。我們的小車大部分是自己焊接組裝的，在節(jié)約資本投入的同時體會到了親手制