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1、循迹避障智能小车,华中科技大学电信1202班 孟岩 梁晓晗 指导老师： 闵玉堂 2015.7.2,组员,左起： 梁晓晗 孟岩,设计目标 系统方案 功能实现 关键问题 作品展示 心得体会,设计目标,（1）循迹功能：能够实现沿直线行驶，直角左转弯，直角右转弯，弧线左转弯，弧线右转弯等功能。（2）避障功能：能够探测到前方，左前方，右前方出现的障碍物，根据障碍物的距离，通过转弯或后退，使小车处于安全状态。（3）测距功能：通过声波功能，对前方物体进行测距，测距结果应与实际结果相差不大。（4）起始点计时功能：设计起点与终点，小车能够自动到达终点并在终点停下，同时从起点至终点的时间要能保存并显示在Basys
2、2的数码管上。（5）进车库功能：通过驾驶员的按钮操作（在开发板中对应为拨动拨码开关），使得小车能够自动进入指定的车位，当然，这一功能对于车库的设计有特殊的要求。,系统总体构架,当reset=1时，为复位状态，小车不工作。Reset为0时，小车才工作。 当moshi=1且jinku=0，实现超声波避障与测距。 当moshi=0且jinku=0，实现循迹与计时功能。 当jinku=1且moshi=0，实现进车库功能。,功能实现,循迹,功能实现,循迹,功能实现,功能实现,（1）超声波模块原理 a.采用 IO 口 TRIG 触发测距，给至少 10us 的高电平信号; b.模块自动发送 8 个 40kh
3、z 的方波，自动检测是否有信号返回； c.有信号返回，通过 IO 口 ECHO 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。测试距离=(高电平时间*声速(340M/S)/2. 原理图如下：,功能实现,功能实现,功能实现,功能实现,always(posedge clk_in)/将50MHz的时钟信号分频为34kHz的超声波begincount=count+1;if(count735)chao_clk=1;if(count1469)beginchao_clk=0;count=0;endend,功能实现,always(posedge chao_clk)begincount_1=co
4、unt_1+1;if(count_12500)count_1=0;if(count_1=1)chaoimpulse=1;/触发信号的高电平时间为超声波周期的一半，约14.7uselsechaoimpulse=0;/触发信号的间隔为2500倍的超声波周期，约73.5ms,功能实现,（1）超声波模块原理 a.采用 IO 口 TRIG 触发测距，给至少 10us 的高电平信号; b.模块自动发送 8 个 40khz 的方波，自动检测是否有信号返回； c.有信号返回，通过 IO 口 ECHO 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。测试距离=(高电平时间*声速(340M/S)/2
5、. (2) 首先利用FPGA产生超声波出发信号。 对接收到的超声波信号进行检测，求出其对应的距离。 如果距离较远，则小车直行；距离稍近，小车转向；距离很近，小车后退。,功能实现,功能实现,功能实现,（1）我们让小车进入指定的车库，是通过拨动开关来实现的，我们的开关为set1:0。当其为2b00时，小车进入0号车位；当其为2b01时，小车进入1号车位；当其为2b10时，小车进入2号车位；当其为2b11时，小车进入3号车位。 （2）小车流程针对这个电路，流程可定为：遇到0111（右叉路口），若set0为0则直行，set0为1则右转。遇到1110（左岔路口），若set0为1则直行，set0为0则右转
6、。 这样就实现了小车进入车库的流程。,功能实现,不足之处,（1）由于没有I/0接口，我们原计划的遥控器没有完成。我们尝试锯掉面包板，用74LS00来实现一个多路选择器，但实际上，芯片的选择效果并不好。 （2）循迹模块中，我们发现，小车速度过快时，就会冲出跑道，我们对小车的循迹算法进行改进，但目前这样已经是改进得到的最好结果了。 （3）我们原先设计的车库是一个8车位的车库，但最终失败。 （4）由于我们组只有两个人，所以设计的功能并不多。,心得体会,硬件课设的题目很早就已经选定并着手准备，但是由于材料到货较晚，我们的时间并不多。刚刚上手时，感觉智能小车的开发比想象中的要简单，通过查阅资料和讨论，我
7、们发现小车基本功能的原理都比较简明。但在实际操作时，我们发现自己还是把问题想的太简单了。在这个过程中，理论和实际的差别体现的淋漓尽致。原本经过精心设计，在纸上反复验证感觉万无一失的算法，在实测中却显得不堪一击。与上学期进行的软件课设不同，硬件的设计并不是想法正确就一定能实现，实验中有很多在理论上被理想化的因素，这些因素共同作用就会导致实验结果和预计的巨大反差。在进行了多次修正和测试（包括传感器位置的调整，结合实际情况的算法改进和反复的模拟测试）。因此，这次课程设计给我最大的收获，就是在解决实际问题时，要把理论和实践相结合，并且要多次实践来修正实验结果，这样才能更好的将问题解决。在这次课程中，我们还加深了对以往所学知识的理解，巩固了之前没有学扎实的知识，真正将课堂上所学的知识应用到实际当中。并且，在制作小车的同时，加强了动手能力和解决实际问题的随机应变的能力。硬件课设是大学以来第一次对所有所学知识综合，系统的运用，是真正意义上走出课本，走进实际的体验，在以后的学习生活中，我们还要更多动手实践，结合理论和实际，这样才能真正理解知识的作用。,Thank You !,
