《盛群杯创意书范本LK》由会员分享，可在线阅读，更多相关《盛群杯创意书范本LK（9页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、20090589：智能玩具小车2009年“盛群杯”重庆大学生单片机应用设计竞赛作品创意书智能玩具小车*公元 2009 年 3 月 19 日作 品 创 意 书一、 摘要本设计采用单片机HT46R24作为小车检测和控制的核心，以实现按键设置和自动控制功能。通过多个红外光电传感器对汽车运动轨迹进行检测，使其沿着引导线前进，运用PWM直流电机调速技术，完成对汽车运动速度和运动方向的控制，同时还利用霍尔传感器实现了对运动距离的测量，并用静态显示电路显示小车的运动路程。基于一些完备而可靠的硬件设计，使用了切实的软件算法，实现了小车的自动控制。二、 作品介绍该智能玩具小车主要包括寻迹、语音，避障的功能。其功
2、能模块主要包括电动机驱动调速模块、光控电路模块、车轮检速及路程计算模块、显示装置模块。本设计采用单片机他HT46R24作为小车检测和控制的核心，以实现按键设置和自动控制功能。通过多个红外光电传感器对汽车运动方向进行检测，使其沿着引导线前进，运用PWM直流电机调速技术，完成对汽车运动速度和运动方向的控制，同时还利用霍尔传感器实现了对运动距离的测量，并用静态显示电路显示小车的运动路程。基于一些完备而可靠的硬件设计，使用了切实的软件算法，实现了小车的自动控制。现在市场上的智能小车虽然很多，但是具调查智能玩具小车并不多，即使有但是其功能也不够完善，“智能”程度还不够，并且市场价格很高，原因是他们使用一
3、些较为智能的东西，提高了智能小车的成本。所以争对这个我们用盛群单片机设计了这款玩具下车，为玩具下车的开阔市场打下另一个基础。我们意在设计出一款功能齐全而性价比又高的智能下车。 本作品未曽发表过，全部由学生自行开发研制。三、 工作原理本智能玩具小车采用 SKDIP/SOP封装的盛群MCU HT46R24作为主控制CPU，它内部提供了8通道10位分辨率A/D转换；2通道4位PWM高频载波输出；I2C总线串行接口； 可编程分频器PFD等，应用方便。系统可以划分为几个基本模块，如图1所示：单片机键盘光电传感器霍尔传感器后轮调速电机前轮转向电机路程显示图1四、 作品功能、特色 该智能小车能够自动按黑色轨
4、迹线行驶，并显示行驶路及时间，在无轨迹时自动停止行驶并将总行驶路进行语音播报等功能，人性化设计理念，充分体现了“智能”的特点。 语音功能模块采用了XF-S3111-FSD通过串口(UART)接收上位机发送的命令和数据，命令和数据以帧的方式进行封装和发送。通讯波特率 9600bps。但由于HT46R24单片机中没有串口，因此采用单片机I/O口来模拟串口，传送语音合成数据，生成需要的语音输出。 并且该玩具小车成本低廉，一般人都能买的起，安全可靠，性价比高。五、 作品结构（一）硬件部分1系统的硬件设计 电动机PWM驱动模块的电路设计与实现本电路采用的是基于PWM原理的H型驱动电路。具体电路见图2。当
5、CON1输入高电平时，Q1、Q2、Q4、Q8和Q10管导通， Q3、Q5、Q6 、Q7和Q9管截止，电动机正转。当CON1输入低电平时，Q3、Q5、Q6、Q7和Q9管导通，Q1、Q2、Q4、Q8和Q10管截止，电动机反转。另外，4个二极管和4个电感可以在电平变换时起到保护作用。在实验中的控制系统电压统一为5V电源，因此若达林顿管基极由控制系统直接控制，则控制电压最高为5V，再加上三极管本身的压降，加到电动机两端的电压就只有4V左右，减弱了电动机的驱动力。基于上述考虑，我们运用了4N25光电集成块，将控制部分与电动机的驱动部分隔离开来，这样不仅增加了各系统模块之间的隔离度，也使驱动电流得到了大大
6、的增强。 图2我们通过单片机进行周期信号控制，对控制电压的占空比进行设定，们采用频率为30Hz的周期信号对个控制端进行控制，实现对电动机转速的调节，并通过对输入电压高低电平的切换来控制电动机的正转与反转。 光电控制模块的电路设计与实现 光电发射部分采用了NE555组成了一个多谐振荡电路，产生了38KHZ的载波信号，使得红外发光二极管发出的调制在38KHZ的载波上。具体电路如图3: 图3光电接收部分采用567芯片组成的电路，当红外接收管接收到的信号频率和567IC5脚的频率相同时，8脚被锁低，其发光二极管由亮变灭。三极管极输出低电平，该输出将被单片机接收到，从而控制小车的转向电动机，纠正小车的方
7、向。图4实验中我们将三对红外对管装在小车的前端。因为若将红外对管装在小车的后端或中间，小车的前轮可能已经偏离了引导线，但红外对管却不能及时的检测到，所以将红外对管装到小车的前端才能及时反馈小车的方向。我们将其中的一对红外管装在小车前端的中间部位，这样可以检测到小车返回到引导线，自动调节方向，避免了小车一旦偏离引导线以后就会走S型路线。具体电路如图4。 (3)路程检测模块的电路设计及实现本电路中在小车橡胶轮中镶嵌12个磁钢，将霍尔集成片固定在车轮附近的车身上，由于每转过一个磁钢时，霍尔集成片的输出端都会输出一个脉冲，这样轮子每转一圈，霍尔集成片都会输出12个脉冲，故每两个脉冲之间，轮子走过轮子的
8、周长的1/12,，则可通过计算平均每秒发生几个脉冲来计算小车速度，即：小车速度=轮子的周长/12*n个脉冲/秒。同理，小车行驶的路程也可以计算出，即：行驶路程=轮子的周长/12*m个脉冲（全程）。在物理结构上，我们将该检测装置装 图5在后车轮上。因为前轮经常转弯，容易造成脉冲计数的误差，故安装在后轮上才能测得实际的速度和路程。 （4）、路程显示我们采用数码管静态串行显示，显示小车路程。 图6（二）软件部分(1)、软件所实现的功能及主程序框图采集霍尔传感器输出的脉冲数，实现小车运动距离的计算；采集红外接收电路输出的情况，及时纠正小车方向；控制汽车速度（产生PWM信号）。开始设置距离设完？中断初始
9、化加速行使延时开始扫描红外检测信号全速？是否快到终点？是否终点停止行使显示路程END小车开始减为低速 N N Y Y Y YN Y NY图7（2）单片机引导线检测程序：当检测到黑线信号后便发中断给单片机到达黑线，单片机立即控制小车前端的电动机进行转向。（3）单片机的中断子程序定时器服务程序。T0定时器负责计算时间，每执行一个中断子程序就会累加计时变量，而T1定时器负责计时输出方波信号。INT0中断子程序。任何一路的红外信号都会触发单片机的INT0中断，在中断服务子程序中查询所有红外信号，根据检测到的信号来控制小车的转向。INT0中断子程序开始小车左拐小车右拐返回前轮不转扫描红外线装置中断子程序
10、开始TH0，TL0赋初值计数加1返回图8 图9（4）软件的特色为了提高小车行驶的速度，并且要保证行驶距离的精度，在离终点一定距离时，便开始减速，在到达终点时便立即刹车。为了能让小车到终点立即停住，单片机控制车轮加一瞬间反转来降低小车因为惯性的冲力。 在小车前部的中间加一红外对管，当检测到中间传感信号时，小车前轮的控制电机不转动，小车的弹簧会将前轮拉回中间，小车可以重新直线行驶，而不会以后都走S路线或直接冲出轨道。参考文献1胡文金.单片机应用技术实训教程.重庆：重庆大学出版社.2005,2.2李丽霞.单片机在超声波测距中的应用.电子技术.2002,6.3基于超声波传感器的测距系统设计.4杨宁.单片机与控制技术.北京:北京航空航天大学出版社,2005.35李平,杜涛,罗和平.单片机应用开发与实践.机械工业出版社,2008.86袁旭军 ,庄松林. 单片机复位电路的可靠性分析电子技术应用, 2008.117马长林,陈怡,程利民.单片机实践应用与技术.北京:清华大学出版社,20088王柏林. 单片机系统设计的误区与对策，电子技术应用, 2002.02-9-
