智能巡航船

题目：智能巡航船摘要此智能船模采用STC89C52单片机为控制核心，加以直流电机和光电传感器器以及其他电路的设计思路。系统由STC89C52通过I/O口控制船模的前进及转向，采用L298N双H桥直流电机驱动芯片驱动电机，光电传感器能够探测前方障碍，从而及时躲避障碍物。整个船模由充电宝和电池供电，完全使用安卓智能手机通过蓝牙进行控制。关键词：STC89C52直流电机L298N光电传感器AndoidPVC蓝牙目录：一绪论二设计思路三总体方案设计四硬件实现及单元电路五反思总结一绪论随着电子计算机的广泛应用，超自动化船舶在导航、货物装卸、报务甚至医疗等方面均已实现电子计算机自动控制和管理。人工智能船是以高科技装备实现无人化操纵为目标的船舶，即能正确判断船体位置自动行驶的船。此作品是拥有类似高可靠性智能化船的雏形的船模，通过蓝牙进行无线控制，实现智能船的功能。二设计思路一、无线遥控实际应用中，面对恶劣复杂的环境，智能化船舶需要无线控制进行作业，以最大程度的发挥作用。本次智能船模通过编程实现了全部功能的蓝牙控制。二、智能移动智能化船的雏形的船模需要通过移动实现探测、监测、救援等任务，移动航行是其基本功能。本次采用直流电机驱动的双螺旋桨进行航行。三、避障面对航海复杂环境，特别是近海岸的礁石等，避障的功能是十分实用的。本次智能船模采用光电传感器实现避障功能。三总体方案设计根据设计要求，本系统主要由控制器模块、电源模块、红外传感器模块、直流电机及其驱动模块等模块构成。为了较好的实现各模块的功能，我们分别设计了几种方案并分别进行了论证。1船体设计方案1：购买玩具船模。购买的玩具船模具有组装完整的船体、电机及其驱动电路。但是一般的说来，玩具船模具有如下缺点：首先，这种玩具船模由于装配紧凑，使得各种所需传感器的安装十分不方便。其次，玩具船模的电机多为玩具直流电机，力矩小，空载转速快，负载性能差，不易调速。而且这种电动船模一般都价格不菲。因此我们放弃了此方案。方案2：购买船模材料。经过反复考虑论证，我们制定了左右双螺旋桨分别驱动的方案。即左右轮分别用一个转速和力矩基本完全相同的直流电机进行驱动。这样，当两个直流电机转向相反同时转速相同时就可以实现船模的转向，由此可以轻松的实现船模的灵活转弯。综上考虑，我们选择了方案2。2控制器模块设计方案1：采用可编程逻辑器件CPLD作为控制器。CPLD可以实现各种复杂的逻辑功能、规模大、密度高、体积小、稳定性高、IO资源丰富、易于进行功能扩展。采用并行的输入输出方式，提高了系统的处理速度，适合作为大规模控制系统的控制核心。但本系统不需要复杂的逻辑功能，对数据的处理速度的要求也不是非常高。且从使用及经济的角度考虑我们放弃了此方案。方案2：采用宏晶公司的STC89C52单片机，它是16位控制器，具有体积小、驱动能力高、集成度高、易扩展、可靠性高、功耗低、结构简单、中断处理能力强等特点。处理速度高，尤其适用于语音处理和识别等领域。本系统主要是进行避障的检测以及电机的控制。使用STC89C52单片机，完全能够胜任，且价格低廉，使用方便。从经济的角度考虑，我们选择了方案2。3电源模块设计采用5V充电宝直接给小船系统供电，4节1.5V干电池给电机驱动模块供电4电机模块设计本系统为智能电动船，对于船来说，其驱动轮的驱动电机的选择就显得十分重要。由于本实验要实现对路径的准确定位和精确测量，我们综合考虑了一下下列两种方案。方案1：采用步进电机作为该系统的驱动电机。由于其转过的角度可以精确的定位，可以实现小船前进路程和位置的精确定位。虽然采用步进电机有诸多优点，步进电机的输出力矩较低，随转速的升高而下降，且在较高转速时会急剧下降，其转速较低，不适用于小船等有一定速度要求的系统。经综合比较考虑，我们放弃了此方案。方案2：采用直流减速电机。直流减速电机转动力矩大，体积小，重量轻，装配简单，使用方便。由于其内部由高速电动机提供原始动力，带动变速（减速）齿轮组，可以产生较大扭力。能够较好的满足系统的要求，因此我们选择了此方案。5电机驱动模块设计方案1：采用专用芯片L298N作为电机驱动芯片。L298N是一个具有高电压大电流的全桥驱动芯片，它相应频率高，一片L298N可以分别控制两个直流电机，而且还带有控制使能端。用该芯片作为电机驱动，操作方便，稳定性好，性能优良。方案2：对于直流电机用分立元件构成驱动电路。由分立元件构成电机驱动电路，结构简单，价格低廉，在实际应用中应用广泛。但是这种电路工作性能不够稳定。因此我们选用了方案1。6避障监测模块采用E18-D80NK（红外光电开关）漫反射式避障传感器模块进行避障系统的结构框图如图（1）所示。四硬件实现及单元电路1微控制器模块主控芯片STC89C52充电宝供电L298N光电传感器避障干电池供电直流电机2电机驱动电路的设计我们采用电机驱动芯片L298N作为电机驱动，驱动电路的设计如图（4）所示。图（4）L298N的5、7、10、12四个引脚接到单片机上，通过对单片机的编程就可以实现两个直流电机的PWM调速以及正反转等功能。3避障检测电路的设计避障检测电路采用红外光电开关，在没有障碍物的情况下输出端为高电平，当检测到障碍物，输出端为低电平，将单片机I/O口拉低，因此单片机反馈到电机驱动部分。五反思总结本次通过制作船模，学到了很多知识，在制作中认识到了团队合作的重要性，认识到了自我学习的重要性，认识到知识的复杂性，我们不能仅仅局限于某一方面的知识，要多培养自己的各方面的能力，因为完成一件作品可能仅仅一方面的知识是不够的，还需要其他的知识，因此，我们一定要多扩展自己的知识面