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1、设计单位：山东交通学院 设计者：官涛 孟祥君 朱成良指导教师：肖海荣 王旭光 赵永林 张吉卫 王得利 设计时间： 页 共 10 页 1全国大学生电子设计竞赛简易智能电动车设计单位：山东交通学院 设计者：官涛 孟祥君 朱成良指导教师：肖海荣 王旭光 赵永林 张吉卫 王得利 2003 年 9 月 18 日设计单位：山东交通学院 设计者：官涛 孟祥君 朱成良指导教师：肖海荣 王旭光 赵永林 张吉卫 王得利 设计时间： 页 共 10 页 2简易智能电动车（E 题）摘要：简易智能电动车由一个电动玩具车改造而成。系统的控制部分以单片机为核心，通过对前向通道各种传感器信号的采集、处理，较好地实现了后向通道驱
2、动及转向电机的运动控制和相关信息的处理、显示和声光报警。关键词：电动车，路径跟踪，避障，光源引导设计单位：山东交通学院 设计者：官涛 孟祥君 朱成良指导教师：肖海荣 王旭光 赵永林 张吉卫 王得利 设计时间： 页 共 10 页 3本系统要求设计并制作一个简易智能电动车，其行驶路线示意图如图 1 所示：图 1 智能电动车行驶路线示意图1 设计方案包括基本要求，发挥部分及其它创新部分总电路框图如图 2 所示：11 基本要求 电动车从起跑线出发（车体不得超过起跑线） 、沿宽度为 2黑色引导线到达 B 点。在“直道区”铺设的白纸下沿引导线埋有 13 块宽度为 15度不等的薄铁片。电动车检测到薄铁片时，
3、立即发出声光指示信息，并实时存储、显示在“直道区”检测到的薄铁片数目。 电动车到达 B 点后进入“弯道区” ，沿圆弧引导线到达 C 点（也可脱离圆弧引导线到达 C 点） 。C 点下埋有边长为 15正方形薄铁片，要求电动车到达 C 点检测到薄铁片后在 C 处停车 5 秒，停车期间发出断续的声光信息。 电动车在光源的引导下，通过障碍区进入停车区并到达车库。电动车必须在两个障碍物之间通过且不得与其接触。障碍物1障碍物21m 1m 2 东交通学院 设计者：官涛 孟祥君 朱成良指导教师：肖海荣 王旭光 赵永林 张吉卫 王得利 设计时间： 页 共 10 页 4 电动车完成上述任务后立即停车，全程不得超过
4、90 秒，行驶时间达到 90 秒时立即自动停车。图 2 系统总体框图12 发挥部分和创新部分 电动车在“直道区”行驶过程中，我们存储并显示出了每个薄铁片（中心线）至起跑线间的距离。 电动车进入停车区域后，能准确驶入车库中。 停车后，能准确显示全程行驶时间及成功或完成信息。2 单元电路的方案论证与电路参数计算21 线路跟踪电路方案一：采用 色摄像头，配计算机主板及图像采集卡。对白背景下，黑线的识别，目前做的比较成熟，效果相当好。但成本高，很难找到合适的载体。方案二：采用颜色传感器。目前颜色传感器的应用，越来越广泛，效果也可以。但几百元的价格及相对复杂的处理电路，并且还需要光源，所以也不是一个很好
5、的选择。方案三：采用一左一右两个红外发射接收对管。该传感器不但价格便宜，容易购买，而且处理电路（如图 3 所示） ，简单易行，实际使用效果很好，能很顺利地引导小车到达 C 点。在该电路中，加比较器 目的，是使模拟量转化为开关量，便于处理。2 只红外传感器（避障）2 只红外对管（线路跟踪）2 只光敏传感器（寻找光源）单 片 机（89机驱动电路 3 只电机A/金属探测传感器设计单位：山东交通学院 设计者：官涛 孟祥君 朱成良指导教师：肖海荣 王旭光 赵永林 张吉卫 王得利 设计时间： 页 共 10 页 5为使发射有一定的功率，发射回路要求不小于 20电流。根据 ，故可选择 50。启动时，小车跨骑在
6、黑线上。两个红外发射接收对管，分别安装在黑线的两侧的白色区域，输出为低电压，当走偏，位于黑线上时，输出为高电压。因黑线较窄（2，为及时调整车的方向，选择比较器的阀值为 黑白相间的位置，即开始调整。实验表明，效果较理想18411+5v+5v+ 红外发射接收对管处理电路22 避障电路方案一：采用激光传感器测距。能非常准确地测出小车与障碍物的距离，但价格也高，处理复杂，不符合我们的要求。方案二：采用超声传感器。进口的超声传感器，换能器薄，并且带处理电路，输出与距离成比例的模拟信号，通过 换，可获得距离信息，价格贵。也有一些较简单的超声传感器及处理电路，能输出开关量信息，价格也不贵，是一个好的选择，但
7、由于没买到现成的处理电路，平常又没有做过这种电路，时间紧，故未采用。设计单位：山东交通学院 设计者：官涛 孟祥君 朱成良指导教师：肖海荣 王旭光 赵永林 张吉卫 王得利 设计时间： 页 共 10 页 6方案三：采用左右两个红外传感器。红外传感器，是目前使用比较普遍的一种避障传感器，其处理电路如图 4 所示，通过调节 24 两个电位器，可调节两个红外传感器的检测距离为 1080关量输出（平） ，简单、可靠。我们采用这种电路，能可靠地检测左前方、右前方、前方的障碍情况，为成功避障提供了保证。 37 红外发射及接收处理电路23 光源检测电路为了检测光线的强弱，我们在小车左前方、右前方加了 2 只光敏
8、传感器，即光敏电阻。电路如图 5 所示。光敏传感器根据照射在它上面的光线的强弱，阻值发生变化，输出电压随之变化，通过 ，得到与光强相对应的数字量，从而引导小车，向光源靠近。不同型号的光敏电阻，暗电阻及亮电阻差别较大，需根据不同参数的光敏电阻，选用不同大小的分压电阻。设计单位：山东交通学院 设计者：官涛 孟祥君 朱成良指导教师：肖海荣 王旭光 赵永林 张吉卫 王得利 设计时间： 页 共 10 页 7672822) 16) 12 光源检测电路24 金属检测电路采用了一只涡流型铁金属探测传感器，型号：X。可靠探测距离，小于 85 电机驱动电路电动小车的本身自带的换向及驱动电路，相当粗糙，电机的特性也
9、很不好，不能调速。电压低了，速度慢，驱动力矩小，走不动；电压高时（刚换上电池时） ，速度又很快，难以调整。在这上面，花费了不少的时间，效果很不好。最后，决定对小车的电机及驱动电路，进行了更换。后轮采用了一对减速直流电机，其驱动电路如图 6 所示。采用 制，可较方便的对电机进行调速。11 2233 4455 6677 88 9 910 10111112 1213 13141415 1516 16东交通学院 设计者：官涛 孟祥君 朱成良指导教师：肖海荣 王旭光 赵永林 张吉卫 王得利 设计时间： 页 共 10 页 8图 6 电机驱动电路26 液晶显示电路液晶显示器，选用的是 16阵字符型显示器，功
10、耗低，小巧、美观。27 电源电路电动车可提供 9V 的电源（6 节干电池） 。控制系统使用 5V 的电源，采用了行 C 变换。3 软件设计31 软件所实现的功能 路线跟踪 障碍检测 寻找光源 金属探测，数目存储、显示 运行时间显示 起跑线与金属铁片中心点间的距离计算与显示32 软件流程系统的主程序流程框图如图 7 所示。开 始系统初始化延时 2s 后，启动电机。计时开始路线跟踪模块：运行过程中，不断检测是否压线，压线，则及时调整；同时进行金属探测，记数，计算、显示距离，根据距离及探测到的金属判断 C 点位置。断续声光报警 5s。启动避障、寻找光源模块：1 在 C 点，调整车的方向2 先向左，在向右，调整车的位置3 根据红外和光敏传感器的信息，实时调整小车的运动方向4 根据光敏传感器的信息，入库5 显示完成或成功及运行总时间。结 束设计单位：山东交通学院 设计者：官涛 孟祥君 朱成良指导教师：肖海荣 王旭光 赵永林 张吉卫 王得利 设计时间： 页 共 10 页 9图 7 系统的主程序流程框图4 测试方法与仪表41 测试仪表秒表两块 ，刻度尺42 测试方法 将汽车放于起跑线，开启电源开关。小车响第 2 次声音时，开始前行，第一块秒表开始计时； 运行到 C 点停车时，
