青島大學(xué)自動(dòng)化工程學(xué)院：馮煥源、盛中來(lái)、劉蒙恩 指導(dǎo)老師：遲潔茹1易智能電動(dòng)車(chē)青島大學(xué)自動(dòng)化工程學(xué)院：馮煥源、盛中來(lái)、劉蒙恩 指導(dǎo)老師：遲潔茹摘要本系統(tǒng)采用 中心控制器，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)車(chē)的智能控制功能整個(gè)電動(dòng)車(chē)智能控制系統(tǒng)包括：上位機(jī)實(shí)時(shí)模擬系統(tǒng)，主控制系統(tǒng)和各種標(biāo)志的傳感器檢測(cè)系統(tǒng)三大部分上位機(jī)實(shí)時(shí)模擬系統(tǒng)根據(jù)主控制系統(tǒng)傳送的行程、行駛時(shí)間、鐵片數(shù)目等各種參數(shù)實(shí)時(shí)模擬電動(dòng)車(chē)的運(yùn)行狀況，實(shí)時(shí)監(jiān)控電動(dòng)車(chē)的運(yùn)行情況主控制系統(tǒng)的功能主要是啟動(dòng)電動(dòng)車(chē)、檢測(cè)并計(jì)數(shù)鐵片、測(cè)量行程、計(jì)時(shí)行駛時(shí)間、顯示所需的各種參數(shù)，并且負(fù)責(zé)和上位機(jī)、檢測(cè)控制系統(tǒng)通信檢測(cè)控制系統(tǒng)通過(guò)各傳感器檢測(cè)引導(dǎo)線、障礙物和光源等控制信號(hào)，并送入單片機(jī)，單片機(jī)判斷、處理后，控制 輪驅(qū)動(dòng)電機(jī)）和輪驅(qū)動(dòng)電機(jī)） ，以達(dá)到控制電動(dòng)車(chē)行進(jìn)方向的目的，使電動(dòng)車(chē)準(zhǔn)確進(jìn)入車(chē)庫(kù)，完成預(yù)定任務(wù)且在完成了題目要求的各項(xiàng)任務(wù)的基礎(chǔ)上，加入了一些創(chuàng)新：如聲控功能和無(wú)線傳輸功能，實(shí)現(xiàn)上位機(jī)的實(shí)時(shí)模擬等青島大學(xué)自動(dòng)化工程學(xué)院：馮煥源、盛中來(lái)、劉蒙恩 指導(dǎo)老師：遲潔茹2采用以 中心控制器的智能控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)車(chē)的智能控制功能系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)框圖如下圖：控制過(guò)程：系統(tǒng)上電后，等待外部聲控啟動(dòng)信號(hào)。

主控制系統(tǒng)的麥克接收到聲控信號(hào)后，產(chǎn)生一高低電平變化，從而使主控制系統(tǒng)的單片機(jī)產(chǎn)生中斷主控制系統(tǒng)的單片機(jī)在接收到該中斷后，通過(guò) 檢測(cè)控制系統(tǒng)的單片機(jī)提供啟動(dòng)信號(hào)，檢測(cè)控制系統(tǒng)的單片機(jī)檢測(cè)到該信號(hào)后發(fā)出控制信號(hào)，給 電，啟動(dòng)電動(dòng)車(chē)同時(shí)主控制系統(tǒng)的單片機(jī)通過(guò)透射式光電傳感器測(cè)量行程，金屬感應(yīng)器檢測(cè)鐵片且在 脈沖的作用下計(jì)時(shí)并把各種參數(shù)在液晶顯示器上顯示出來(lái)，同時(shí)用無(wú)線收發(fā)模塊 這些參數(shù)發(fā)送到上位機(jī)，在上位機(jī)上模擬電動(dòng)車(chē)的運(yùn)行情況監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)有兩個(gè)在車(chē)下的紅外線傳感器用于檢測(cè)引導(dǎo)線，使電動(dòng)車(chē)在 A~C 之間始終沿著引導(dǎo)線前進(jìn)在 C 以后運(yùn)行中，電動(dòng)車(chē)始終朝著光源前進(jìn)，當(dāng)在車(chē)前的紅外線測(cè)距傳感器檢測(cè)到障礙物后，電動(dòng)車(chē)左轉(zhuǎn)避開(kāi)障礙物，避開(kāi)障礙物后，繼續(xù)朝著光源前進(jìn)，進(jìn)入車(chē)庫(kù)當(dāng)在前的兩個(gè)紅外線傳感器檢測(cè)到黑線后，停止電動(dòng)車(chē)，停止計(jì)時(shí)主控制系統(tǒng)單片機(jī)顯示無(wú)線通信單片機(jī)鐵片檢測(cè)行程測(cè)量煥源、盛中來(lái)、劉蒙恩 指導(dǎo)老師：遲潔茹3方案論證：計(jì)時(shí)方案一：在需用秒脈沖時(shí)，大部分設(shè)計(jì)采用 555 定時(shí)器組成秒脈沖多諧振蕩器電路圖如圖所示：這種設(shè)計(jì)有一定的優(yōu)勢(shì)，只需硬件設(shè)計(jì)好，無(wú)需軟件設(shè)定，該電路即可輸出恒定的秒脈沖。

但該電路功耗較大,且只能提供簡(jiǎn)單的脈沖信號(hào)方案二：采用由 歷時(shí)鐘芯片組成的電路提供秒脈沖該部分硬件電路如圖：設(shè)定好 出頻率控制字，即可輸出所需頻率的脈沖信號(hào)，在本設(shè)計(jì)中所用頻率為 1片機(jī)在該秒脈沖的作用下可實(shí)現(xiàn)計(jì)時(shí)、C 點(diǎn)停留 5S 等功能并且在給 入初始的日歷信息后, 的日歷就會(huì)自動(dòng)運(yùn)行，經(jīng)單片機(jī)讀取、處理后就可以在液晶顯示器上顯示當(dāng)前日歷而且該部分電路還加了掉電保護(hù)功能，在主供電系統(tǒng)意外斷電時(shí)，即 V 時(shí)，止， 用電源通過(guò) 續(xù)給 電,保證 8563的正常運(yùn)行因此在本系統(tǒng)中采用方案二由 成的秒脈沖發(fā)生器由 青島大學(xué)自動(dòng)化工程學(xué)院：馮煥源、盛中來(lái)、劉蒙恩 指導(dǎo)老師：遲潔茹4行程測(cè)量方案一：采用開(kāi)關(guān)式霍爾元件將磁鐵固定在小汽車(chē)的車(chē)輪上,當(dāng)車(chē)輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),磁鐵也跟著轉(zhuǎn)動(dòng),霍爾元件感應(yīng)到磁場(chǎng)的變化時(shí),就會(huì)產(chǎn)生通斷效果,使單片機(jī)的定時(shí)器 輸入端產(chǎn)生高低電平的變化,從而使得 數(shù)小汽車(chē)車(chē)輪轉(zhuǎn)的圈數(shù) ,假設(shè)為 N,并設(shè)車(chē)輪的周長(zhǎng)為L(zhǎng),通過(guò) S=N*L,就可以計(jì)算出小汽車(chē)在一段時(shí)間內(nèi)的行程這種測(cè)量方法的測(cè)量數(shù)據(jù)只能是車(chē)輪周長(zhǎng)的整數(shù)倍，誤差較大例如：小汽車(chē)的車(chē)輪半徑為 1么這種測(cè)量方法的最小誤差就可達(dá)到 6用透光式光電傳感器，硬件電路如圖。

在小汽車(chē)的車(chē)輪上鉆若干小孔，設(shè)小孔的個(gè)數(shù)為 n在車(chē)輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，發(fā)光二極管發(fā)射的光被沒(méi)有孔的地方遮擋時(shí)，光敏三極管不能導(dǎo)通，光敏三極管的集電極輸出為高電平，經(jīng) 相后，單片機(jī)定時(shí)器 輸入端為低電平在有小孔的地方，發(fā)光二極管發(fā)射的光就會(huì)透過(guò)小孔照射到光敏三極管上，使光敏三極管導(dǎo)通，此時(shí)光敏三極管的集電極輸出為低電平在經(jīng) 相后，單片機(jī)定時(shí)器 片機(jī)定時(shí)器 會(huì)準(zhǔn)確記錄下這種高低電平的變化的次數(shù)，即通過(guò)的小孔的個(gè)數(shù)假設(shè)為 N, 并設(shè)車(chē)輪的周長(zhǎng)與方案一的相同也是 L，某段時(shí)間內(nèi)的行程計(jì)算公式為：S=N*L/n，可以看到這種測(cè)量方法的最小誤差為方案一的 1/n，可較為精確地測(cè)量出小汽車(chē)的行程并且可以進(jìn)行誤差控制，因?yàn)榭椎膫€(gè)數(shù)與誤差成反比，要想提高準(zhǔn)確度只要增加小孔的個(gè)數(shù)就可以故采用方案二電機(jī)控制由于電動(dòng)車(chē)采用了前面使用萬(wàn)向輪，兩個(gè)后輪各一個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)方式，所以可使電動(dòng)車(chē)旋轉(zhuǎn) 360 度，這樣即使光源在電動(dòng)車(chē)的后方，電動(dòng)車(chē)也可以通過(guò)在原地不斷旋轉(zhuǎn)的方式找到光源的準(zhǔn)確位置，從而完成尋找光源，入庫(kù)等功能在電動(dòng)機(jī)的控制上有兩種方案可供選擇方案一:利用 9012、2及電機(jī)構(gòu)成驅(qū)動(dòng)電路如果單片機(jī) 89制口 出高電平，9012 截止，2止，電機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)。

單片機(jī) 89制口 出低電平時(shí)，9012 導(dǎo)通，2通，電機(jī)開(kāi)始運(yùn)轉(zhuǎn)該電路比較簡(jiǎn)單，輸出功率足夠大，足以推動(dòng)電機(jī)工作，并且電機(jī)透光式光電傳感器行程測(cè)量電路青島大學(xué)自動(dòng)化工程學(xué)院：馮煥源、盛中來(lái)、劉蒙恩 指導(dǎo)老師：遲潔茹5工作時(shí)三極管性能非常穩(wěn)定但該方案中單片機(jī)部分和電機(jī)供電部分沒(méi)有完全隔離，而電動(dòng)機(jī)在切換時(shí)會(huì)產(chǎn)生巨大的反電動(dòng)勢(shì)，經(jīng)常燒壞單片機(jī)方案二：利用 其外部輔助電路和電機(jī)構(gòu)成驅(qū)動(dòng)電路12 兩個(gè)輸入控制端 兩個(gè)輸出端 ),0)接電機(jī)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)編碼：左電機(jī) 右電機(jī)1電機(jī) 電動(dòng)車(chē)運(yùn)行狀態(tài)1 0 1 0 正轉(zhuǎn) 正轉(zhuǎn) 前行1 0 0 1 正轉(zhuǎn) 反轉(zhuǎn) 左轉(zhuǎn)1 0 0 0 正轉(zhuǎn) 停 以左電機(jī)為中心原地左轉(zhuǎn)0 1 1 0 反轉(zhuǎn) 正轉(zhuǎn) 右轉(zhuǎn)0 0 1 0 停 正轉(zhuǎn) 以右電機(jī)為中心原地右轉(zhuǎn)0 1 0 1 反轉(zhuǎn) 反轉(zhuǎn) 后退根據(jù)上表可知，只要設(shè)定兩塊 1個(gè)控制端口的不同編碼，就可得到電動(dòng)車(chē)的前進(jìn)，后退，旋轉(zhuǎn)等不同的運(yùn)行狀態(tài)；且最大輸出電流為 使電動(dòng)車(chē)快速運(yùn)行故采用方案二無(wú)線通信方案一：紅外光方式紅外通信只適用于室內(nèi)靜止或慢速移動(dòng)中的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信，方向性要求高，對(duì)于運(yùn)動(dòng)中的小汽車(chē)傳輸過(guò)程中易產(chǎn)生誤碼，性能不穩(wěn)定。

方案二：使用無(wú)線 用 司的 片，它是一種 線收發(fā)芯片，一個(gè) 塊即可以接收數(shù)據(jù)也可以發(fā)送數(shù)據(jù)但屬于半雙工工作方式接收與發(fā)送方式選擇由 制而且有兩個(gè)工作頻道可供選擇：工作頻道一：作頻道二：島大學(xué)自動(dòng)化工程學(xué)院：馮煥源、盛中來(lái)、劉蒙恩 指導(dǎo)老師：遲潔茹6工作模式控制及工作頻道選擇：主控制系統(tǒng)與 連接電路圖如圖主控制系統(tǒng)的終置 0，1，1發(fā)射狀態(tài)上位機(jī)（時(shí)模擬系統(tǒng)與56 N 83 V+ 252 ，0接收狀態(tài)使用 不受外界環(huán)境影響，具有較低的發(fā)射功率和較高的接收靈敏度，并且可工作在較低速率下如常用的單片機(jī)串口波特率9600用 干擾能力強(qiáng)基于以上諸多優(yōu)點(diǎn)所以在本系統(tǒng)中無(wú)線通信部分采用了方案二的設(shè)計(jì)單片機(jī)連接電路圖1234567煥源、盛中來(lái)、劉蒙恩 指導(dǎo)老師：遲潔茹7運(yùn)行情況測(cè)試測(cè)試儀器清單：秒表，函數(shù)發(fā)生器，示波器，頻率計(jì)等測(cè)試過(guò)程及測(cè)試數(shù)據(jù)：在單項(xiàng)模塊測(cè)試完成之后，進(jìn)行組裝整體測(cè)試組裝后的整車(chē)尺寸為28 )*18)*15高) 首先按照題目要求制作場(chǎng)地如下：場(chǎng)地內(nèi)全部敷設(shè)白色繪圖紙，并用透明膠帶固定在白紙下面按要求放置4 塊鐵片，其中最后一塊置于 C 點(diǎn)然后用毛筆繪制邊線及引導(dǎo)線首先將整車(chē)放于起點(diǎn)處，上電后通過(guò)聲音信號(hào)啟動(dòng)運(yùn)行。

小車(chē)正確感應(yīng)到鐵片，發(fā)出聲光指示信息小車(chē)正常尋跡運(yùn)行到 C 點(diǎn)之后，在 C 點(diǎn)停留 5 秒，然后小車(chē)重新啟動(dòng)，朝光源方向直線行使，直至檢測(cè)到前方出現(xiàn)障礙物在檢測(cè)到障礙物之后，小車(chē)左轉(zhuǎn) 90 度行駛，繞過(guò)障礙物，繼續(xù)向光源方向行駛，直至進(jìn)入車(chē)庫(kù)后檢測(cè)到黑色邊線，停止運(yùn)行小車(chē)在經(jīng)過(guò) C 點(diǎn)之后的路線如圖所示下表為連續(xù)十次的運(yùn)行時(shí)間：障礙物1障礙物21m 1m 2 煥源、盛中來(lái)、劉蒙恩 指導(dǎo)老師：遲潔茹8次數(shù) 1 2 3 4 5運(yùn)行時(shí)間 75s 68s 69s 74s 60 7 8 9 10運(yùn)行時(shí)間 62s 74s 65s 70s 64系統(tǒng)完全可以在 90 秒之內(nèi)完成題目所要求的各項(xiàng)任務(wù)，并實(shí)現(xiàn)無(wú)線傳輸，聲控等創(chuàng)新功能。