某智能小车实验报告.docx

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某智能小车实验报告

智能小车实验报告

2018-2019学年第1学期

学院名称：

机械工程学院

专业班级：

机械*****

学生：

**

学号：

3***********

2018年12月

实验报告

（一）——小车结构介绍

1、机械结构

小车的总体布局应以尽量减少互相干扰为原则，兼顾美观整齐。

基于这两点，通过调试，在小车底板下面只安放了两个直流电机，防止电机磁对电气信号的干扰。

小车的后面安放电源，有利于电流的方向一致以较少对信号的影响。

电机驱动紧挨着电源部分，同在小车的尾部，这样有利于大电流的直接输送，减少干扰。

车头部分放置传感器，这样和别的电流通路基本隔离，有利于信号的稳定。

单片机置于车的中央且用铜柱将其支起来，于电机、电源等干扰源远离，很好地保证单片机的稳定可靠地运行。

总体上，小车是由车身，电子系统，动力系统，地盘构成。

其中车身部分由后翼板，后盖，车窗，车门，车灯，前挡风玻璃，前盖，前保险杠构成。

其中车身部分由后翼板，后盖，车窗，车门，车灯，前挡风玻璃，前盖，前保险杠构成。

底盘作用是支承、安装汽车发动机及其各部件，形成汽车的整体造型，并接受发动机的动力，使汽车产生运动，保证正常行驶。

地盘还包括转向系统，车轮系统，传动系统。

车轮系统：

转向系统：

电子系统是由红外发射，红外接收，蓝牙模块，蜂鸣器，电源系统，单片机控制器组成。

动力系统：

系统总体框架为：

2、硬件系统

单片机提供以下标准功能：

8k 字节 Flash 闪速存储器，256 字节部 RAM，32 个 I／O 口线，3 个 16 位定时／计数器，一个 6 向量两级中断结构，一个全双工串行通信口，片振荡器及时钟电路。

同时，单片机可降至 0Hz 的静态逻辑操作，并支持两种软件可选的节电工作模式。

空闲方式停止 CPU 的工作，但允许 RAM，定时／计数器，串行通信口及中断系统继续工作。

掉电方式保存 RAM 中的容，但振荡器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一个硬件复位，单片机除了所有的定时／计数器 0 和定时／计数器 l 外，还增加了一个定时／计数器 2。

定时／计数器2 的控制和状态位位于 T2CON 。

T2MOD ，寄存器对（RCA02H、RCAP2L）是定时器 2 在 16 位捕获方式或 16 位自动重装载方式下的捕获／自动重装载寄存器。

时钟电路（石英）：

给予单片机时间参考的标准。

电源电路：

给予单片机电能的需要。

复位电路：

给予单片机重新启动的功能。

硬件所实现的循迹功能：

使用双电机驱动芯片经测试性能可以满足小车的电机控制要求，而且外围电路比较简单，稳定性较好，驱动能力够强，能够很好的保证两电机的同步。

选用7805作为整个电源电路的核心，除供给电机的电源外，其次将12V电压转换为供整个单片机控制电路的5V电流。

实验报告

（二）——传感器介绍

（1）红外发射传感器

红外循迹壁障传感器，是收发一体的传感器模块，可以自行发射、接收红外线。

检测距离：

2~30cm

信号输出：

数字信号0或1

额定工作电压：

3.3V~5V

工作原理：

该传感器模块具有一对红外线发射与接收管，发射管发射出一定频率的红外线，当检测方向遇到障碍物（反射面）时，红外线反射回来被接收管接收，经过比较器电路处理之后，绿色指示灯会亮起，同时信号输出接口输出数字信号（一个低电平信号），可通过电位器旋钮调节检测距离，有效距离围2～30cm，工作电压为3.3V-5V。

检测距离可以通过电位器进行调节，顺时针调电位器，检测距离增加；逆时针调电位器，检测距离减少。

传感器主动红外线反射探测,因此目标的反射率和形状是探测距离的关键。

其中黑色探测距离最小,白色最大;小面积物体距离小,大面积距离大。

（2）火焰传感器

火焰传感器利用红外线对对火焰非常敏感的特点，使用特制的红外线接受管来检测火焰，然后把火焰的亮度转化为高低变化的电平信号，输入到中央处理器中，中央处理器根据信号的变化做出相应的程序处理。

工作原理：

1.模块接上3.3~5V电压，电源指示灯亮起；

2.将火焰传感器对准火焰，信号指示灯亮起，不对准或远离火焰，信号指示灯熄灭；

3.DO端口与单片机的普通I/O口连接，通过高低电平就可以判断检测区域围火焰的有无；

4、A0端口与单片机的AD端口连接，随着火焰信号的强弱变化，单片机AD端口得到的数据也发生变化；

5、电位计可以调节检测的灵敏度；

6、打火机测试火焰距离为80cm。

火焰越大，测试距离越远；带信号指示灯：

0，信号指示灯亮，1，信号指示灯灭。

火焰传感器使用中的常见问题：

1、无论模块是否检测到火焰，信号指示灯都常亮或常灭？

答：

LM293比较器必须工作在其允许的线性工作区。

如果不工作在该区间就会导致信号无响应。

如果出现常亮的情况，请逆时针调节可调电阻；如果常灭，请顺时针调节可调电阻。

2、火焰传感器未检测到火焰，信号指示灯也出现亮灭变化？

答：

火焰传感器对波长在760纳米～1100纳米围的光源也是很灵敏的，使用时避免这一波长段的光源。

（3）激光传感器

1.模块接上5V电压，激光管亮起；

2.根据检测距离的需要可以自由调整可调电位器的大小，逆时针调整，激光强度变弱，顺时针调整，激光强度变强，检测距离可以在1~100cm之间变化。

3、未检测到障碍信号引脚输出高电平，检测到障碍信号引脚输出低电平。

4、输出信号可以直接驱动继电器，和继电器模块组合可以构成大功率激光开关。

5、激光光斑大小可以通过调节激光管自带的透镜调整。

（4）超声波传感器

第一步：

采用单片机IO口触发模块trig（控制端），给至少10us的高电平信号。

第二步：

触发trig端之后，模块自动发送8个40khz的方波，模块再自动检测是否有信号返回。

第三步：

如果有信号返回，模块echo端输出一个高电平，高电平持续的时间就是超声波从发射到返回的时间。

第四步：

单片机计算echo端高电平的时间，计算距离并显示。

测试距离=（高电平时间*声速（340M/S））/2;

使用注意事项:

建议测量周期为60ms以上，以防止发射信号对回响信号的影响

实验报告（三）——倒车入库

1.编程软件介绍

本次使用蓝宙梯形图编程软件，编程操作简单，能在短时间上手。

条件选择功能介绍：

功能模块介绍：

控制模块介绍：

2.倒车入库程序介绍

实验报告（四）——循迹

1　流程图

2　程序解释

整个程序由主程序，子程序，变量赋值组成。

变量赋值：

如图所示，对八个传感器所返回的值进行变量定义，分别为a1,a2,a3,a4,a5,a6,a7,a8;另外还有变量x，为中间值，设为200。

子程序：

如图，对电机前进速度及转向角度的分类分别为：

1）编号一，前进速度200

2）编号二，前进速度100，左转13度

3）编号三，前进速度100，右转13度

4）编号四，前进速度130，左转3度

5）编号五，前进速度130，右转3度

6）编号六，前进速度150，左转9度

7）编号七，前进速度150，右转9度

8）编号八，对一个以上的传感器在黑线围的情况进行讨论，分为10种情况，其中两个传感器的情况分为四种情况：

（1）1，2传感器在黑线围，小车右转13度，速度100

（2）2，3传感器在黑线围，小车右转9度，速度150

（3）6，7传感器在黑线围，小车左转9度，速度150

（4）7，8传感器在黑线围，小车左转13度，速度100

另外，三个传感器的情况分为四种：

1）1，2，3传感器在黑线围，小车左转13度，速度100

2）2，3，4传感器在黑线围，小车左转9度，速度150

3）6，7，8传感器在黑线围，小车右转13度，速度100

4）5，6，7传感器在黑线围，小车右转9度，速度150

四个传感器分为两种情况：

（1）1，2，3，4传感器在黑线围，小车左转13度，速度100

（2）5，6，7，8传感器在黑线围，小车右转13度，速度100

主程序：

主程序对单个传感器的检测情况讨论，分为7种情况：

1）当3或4传感器在黑线里时，小车直行，速度为200

2）当1传感器在黑线围时，小车右转13度，速度100

3）当2传感器在黑线围时，小车右转9度，速度150

4）当3传感器在黑线围时，小车右转3度，速度130

5）当6传感器在黑线围时，小车左转3度，速度130

6）当7传感器在黑线围时，小车左转9度，速度150

7）当8传感器在黑线围时，小车左转13度，速度100

实验心得

通过此次的设计制作，使我们更加认识到了动手能力和理论知识的重要性，而理论与实践的结合更是重中之重。

当然，我们也深刻地认识到我们的不足，由于自身理论知识的欠缺和动手能力的不佳在工作中频频受阻，走了好多弯路，虽然在制作过程中不可避免地遇到很多问题，但是最后还是在老师以及同学的帮助下圆满解决了这些问题，实现了整个系统设计与最后调试，相关指标达到预期的要求，很好地完成了本次设计任务。

经过多次的修改和调试测量，本设计基本符合设计要求，由于受人为因素和软硬件的限制，系统难免不了带来一些误差，但通过调节和精确计算可以减小误差，并且在不断的摸索前进中我们学到了很多东西。

特别是，在老师的帮助下，我们获得的不只是知识和成果，还有比之更重要的学习方法和解决问题的能力，这将是我们一生的财富，就像我们在老师的帮助下不断的寻找着打开各个知识宝库的金钥匙。

通过这次创新设计，我了解并掌握了传感器的基本理论知识，更深入的掌握编程控制。

在这种能力上得到了比较充分的锻炼。

我深刻的认识到团队的协作真的很重要，周围人的帮助也很重要，而这两个方面，我都拥有了，很感，这几周大家一起的努力，老师追求的是结果，但我们追求的是过程。