智能小车设计

挑战杯论文题目：基于单片机的智能小车设计（灭火功能）团队：oneisall智能小车介绍智能小车是一种能够通过编程手段完成特定任务的小型化机器人,它具有制作成本低廉,电路结构简单,程序调试方便等优点.由于具有很强的趣味性,智能小车深受广大机器人爱好者以及高校学生的喜爱.本论文介绍的是具有自动避障功能的智能小车的设计与制作(以下简称智能小车),论文对智能小车的方案选择,设计思路,以及软硬件的功能和工作原理进行了详细的分析和论述.经实践验收测试,该智能小车的电路结构简单,调试方便,系统反映快速,灵活,设计方案正确,可行,各项指标稳定,可靠.总体设计智能避障小车采用后轮驱动，左右后轮各用一个直流电机驱动，通过调制后面两个轮子的转速从而达到控制转向的目的。在车体前部装有超声波传感器和红外避障模块，当小车前面的传感器检测到障碍时，小车车头转向，这时主控芯片控制其中一个电机停止，车体转向。控制电机驱动来实现前进，转向，倒退等。火焰检测烟雾检测光强检测超声波测距智能小车结构温度显示超声波测距各个模块避障系统电机驱动循迹系统小车间通讯单片机主控模块stc89c52报警系统主控单元控制器主要用于控制电机，通过相关传感器对路面的障碍进行处理，并将处理信号传输给控制器，然后控制器做出相应的处理，实现小车的自动避障。采用stc89c52作为系统控制的方案。stc89c52单片机算术运算功能强，软件编程灵活、自由度大，功耗低、体积小、技术成熟，成本也比ARM低。电机单元方案采用直流电机，配合L298N驱动芯片组合。优点在于硬件电路的设计简单。当外加额定直流电压时，转速几乎相等。这类电机用于录音机、录相机、唱机或激光唱机等固定转速的机器或设备中，也用于变速范围很宽的驱动装置。电源单元方案选择使用3节18650为驱动模块供电，电压为12v，同时使用3节普通干电池为单片机供电，电源为4.5v。之所以采用两个独立的供电模块，是为了避免使用同一电源时所造成的干扰，同时也延长了小车的使用时间。超声波测距方案选择用超声波传感器进行避障。超声波传感器的原理是：超声波由压电陶瓷超声波传感器发出后，遇到障碍物便反射回来，再被超声波传感器接收。这个过程中所消耗的时间乘以超声波的传播速度就是障碍物与小车的距离。(传感器收到时刻-传感器发出时刻)×声速=障碍物与小车的距离超声波避障原理超声波是一种频率比较高的声音,指向性强.超声波避障的原理是利用超声波在空气中的传播，测量声波在发射后遇到障碍物反射回来，从而避免与障碍物相撞。由此可见，超声波避障原理与雷达原理是一样的。超声波实物图红外避障模块方案的选择采用红外避障模块，利用红外发射和接收探头来完成的，我们知道光有反射的特性，当小车遇到障碍物时，红外接收端接收到红外发射端发射的信息，反馈给单片机，进行控速避障。红外避障模块实物图防止超声波模块检测不到位。红外探测距离可调。火焰传感模块火焰传感器对火焰最敏感，对普通光也是有反应的，一般用做火焰报警等用途。小板输出接口可以与单片机IO口直接相连传感器与火焰要保持一定距离，以免高温损坏传感器，对打火机测试火焰距离为80cm，对火焰越大，测试距离越远实物图光敏二极管模块光敏二极管模块对环境光强最敏感，一般用来检测周围环境的亮度和光强，在大多数场合可以与光敏电阻传感器模块通用，二者区别在于，光敏二极管模块方向性较好，可以感知固定方向的光源。模块在无光条件或者光强达不到设定阈值时，DO口输出高电平，当外界环境光强超过设定阈值时，模块D0输出低电平。小板数字量输出D0可以与单片机直接相连，通过单片机来检测高低电平，由此来检测环境的光强改变。实物图烟雾传感模块MQ-2气体传感器所使用的气敏材料是在清洁空气中电导率较低的二氧化锡(SnO2)。当传感器所处环境中存在可燃气体时，传感器的电导率随空气中可燃气体浓度的增加而增大。使用简单的电路即可将电导率的变化转换为与该气体浓度相对应的输出信号。MQ-2气体传感器对液化气、丙烷、氢气的灵敏度高，对天然气和其它可燃蒸汽的检测也很理想。这种传感器可检测多种可燃性气体，是一款适合多种应用的低成本传感器。实物图蓝牙通讯模块该模块主要用于短距离的数据无线传输领域。可以方便的和PC机的蓝牙设备相连，也可以两个模块之间的数据互通。避免繁琐的线缆连接，能直接替代串口线。通过主机即手机端与蓝牙模块配对成功，由蓝牙模块将接收到的信号以电平形式传达于单片机，从而控制小车的前进后退和转向问题。实物图主程序流程图开始检测蓝牙端是否开启开启未开启避障，显示模块正常工作避障，显示模块正常工作屏蔽循迹模块循迹模块执行智能小车实物图工作台总结现在小车已经能够独立的完成寻迹和避障功能了。虽然有时候它不能很完整的走完所规定的路线，但从它转弯、直走的轨迹上来说，已经基本上是按轨迹很完美的前行，左右摆动的幅度也不是很大，所以还是给人一种比较完美的感觉。另外，可能在安装上有点纰漏，使小车的运行轨迹总是很不稳定，前一秒钟是一种状态，后一秒有可能就是另外一种状态，所以需要不停的对小车进行修改。通过现在对小车的研究，它不仅能单独的实现避光、避火和避障功能，而且可将两者有效的结合起来，不过还需要对它的机械结构做一定的修改，使其运行起来更加稳定，转弯也更灵活.电路的成熟化需要我们在实验中进一步加以改进，在小车的制作上，在传感器的安装上，如果能有更好的改进的话，可以让小车走的更加平稳。但是硬件已基本成型，更够有更大发挥空间的地方还是软件，更优的算法将会让小车从任意迷宫中走出去。在今后的探索中，能做出更好的驱动电路，以便在应用与实际生活中。致谢最后我要衷心地感谢老师。感谢他悉心的指导和莫大的帮助，让我能够顺利的完成此次设计。感谢五位亲爱的队友，默默的奋斗，克服一切困难，做好自己的工作，我想我们在奋斗一个真正的oneisall。