智能小車設(shè)計(jì)報(bào)告

天津理工大學(xué)第二屆電子設(shè)計(jì)大賽設(shè)計(jì)報(bào)告T競賽學(xué)院：海運(yùn)學(xué)院班級：10航海二班隊(duì)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(gè)環(huán)境里自動(dòng)的運(yùn)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(dòng)車就是其中的一個(gè)體現(xiàn)。本次設(shè)計(jì)的簡易智能電動(dòng)車，采用AT89S52單片機(jī)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(hào)送單片機(jī)，單片機(jī)對直流電機(jī)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(gè)控制軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)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(shí)現(xiàn)小車的預(yù)期功能。本設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)簡單，較容易實(shí)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(jì)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(jì)與實(shí)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(dòng)控制技術(shù)正在飛速發(fā)展，機(jī)械、電氣和電子信息已經(jīng)不再明顯分家，自動(dòng)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(gè)詞也已經(jīng)成為了熱門詞匯。現(xiàn)在國外的自動(dòng)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(jī)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(jī)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(jī)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(jī)電一體化的興趣與強(qiáng)化機(jī)電一體化的相關(guān)知識(shí)。但很現(xiàn)實(shí)的狀況是，國內(nèi)不論是在機(jī)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(jī)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(dú)立設(shè)計(jì)并制作一輛具有簡單智能化的簡易小車，獲得項(xiàng)目整體設(shè)計(jì)的能力，并掌握多通道多樣化傳感器綜合控制的方法。此項(xiàng)設(shè)計(jì)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(jī)作為控制核心，進(jìn)行的興趣性拓展探索。設(shè)計(jì)任務(wù)：設(shè)計(jì)并制作一個(gè)智能電動(dòng)小車，并能在指定范圍內(nèi)快速收集5個(gè)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(diǎn)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(diǎn)出發(fā)，自動(dòng)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(shí)，小車有明顯的標(biāo)志信號(hào)。小車能自動(dòng)記下并顯示已收集的寶藏?cái)?shù)目。其它。方案比較與選擇：此次競賽的小車車體的設(shè)計(jì)，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(jì)是此次設(shè)計(jì)的難點(diǎn)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(gè)減速電機(jī)控制。前面的電機(jī)（不妨稱之為“電機(jī)1”）控制類似挖土機(jī)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(jī)（“電機(jī)2”）控制整個(gè)機(jī)械臂，負(fù)責(zé)在乒乓球被收起后升起機(jī)械臂。乒乓球通過焊在機(jī)械臂上的通道落至小車上的儲(chǔ)存筐內(nèi)。這個(gè)方案在實(shí)踐階段我們發(fā)現(xiàn)其有兩個(gè)弊端：直流電機(jī)不像舵機(jī)或步進(jìn)電機(jī)能夠準(zhǔn)確控制轉(zhuǎn)動(dòng)角度，兩個(gè)電機(jī)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(gè)減速電機(jī)控制，只是第一種方案中的電機(jī)1換了位置，電機(jī)2功能和位置不變。電機(jī)1通過繩子控制機(jī)械臂前端的機(jī)械手，機(jī)械手的一張一合把乒乓球拾起，然后電機(jī)2揚(yáng)起機(jī)械臂，電機(jī)1拉緊繩子，乒乓球自然落入儲(chǔ)存筐。此方案剛被設(shè)計(jì)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(gè)減速電機(jī)（即電機(jī)2）控制。機(jī)械臂前端安裝金屬絲制成的收集筐，省去了電機(jī)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(chǔ)存筐保留，收集筐上不封蓋，這樣在機(jī)械臂升起后乒乓球可以落入儲(chǔ)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(shí)踐中幾經(jīng)調(diào)整完善，最終在比賽中被采用。其實(shí)，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(jì)、乒乓球擺放位置以及小車設(shè)計(jì)來看，小車會(huì)首先探測到場地中央的3個(gè)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(gè)球成功的幾率不大，小車一般只會(huì)收集起三個(gè)中的一個(gè)，然后把另兩個(gè)撞到一邊。接下來小車會(huì)逐個(gè)尋找并收集剩下的乒乓球。由于乒乓球易滾動(dòng)，我們沒有給小車設(shè)計(jì)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(jì)與實(shí)現(xiàn)我們設(shè)計(jì)的小車采用AT89s52單片機(jī)芯片作為控制核心，兩個(gè)紅外線傳感器探測乒乓球的大概位置與方向，兩個(gè)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(gè)直流減速電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制，車體應(yīng)用兩個(gè)減速電機(jī)驅(qū)動(dòng)，總共三個(gè)直流電機(jī)又通過兩個(gè)L298N電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制。小車每次收集到球后，都會(huì)通過電磁式蜂鳴器發(fā)出聲響。我們的電機(jī)驅(qū)動(dòng)通過整體采購獲得，其他的電路結(jié)構(gòu)是我們自己動(dòng)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(jī)。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(jī)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(yùn)學(xué)院的三個(gè)學(xué)生，憑借強(qiáng)烈的興趣支撐報(bào)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(shí)體會(huì)到了親手制