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1、2006年湖北省电子设计竞赛年湖北省电子设计竞赛(D题题) 智能搬运车作品解析智能搬运车作品解析 胖己谋皖桂赃贫箩昧怒筐块嗅瞄轩余熙召莫宾西嵌卜石鲜宿凭轴酚马他凹智能搬运车D题智能搬运车D题2m5cm5cm30cm30cm30cm停车区货物存储区A货物存储区B5cm光源A光源B50cm起跑线60cm6cm24cm12cm6cm1m30cm一、题意分析一、题意分析 设计并制作一个能自动搬运货物的智能电设计并制作一个能自动搬运货物的智能电动车，其工作示意图如下。动车，其工作示意图如下。博咱绑泰拇堡着查卫袜绎梯鸟盂僧侍弯泽兵歹未何俄居承皖阐远抗窗癌撩智能搬运车D题智能搬运车D题1、基本要求、基本要求
2、（1）智能车从起跑线出发（车体不得超过起跑线），在无）智能车从起跑线出发（车体不得超过起跑线），在无 障碍物的情况下，可寻找并搬取铁片，按照不同颜色障碍物的情况下，可寻找并搬取铁片，按照不同颜色 分送不同存储区，即在光源分送不同存储区，即在光源A的引导下将黑色铁片搬运的引导下将黑色铁片搬运 到货物存储区到货物存储区A存放，或在光源存放，或在光源B的引导下将白色铁片的引导下将白色铁片 搬运到存储区搬运到存储区B存放。存放。（2）搬运过程中，一次只允许搬运一片，铁片必须搬运到）搬运过程中，一次只允许搬运一片，铁片必须搬运到 放置存储区域内。放置存储区域内。（3）要求智能车在）要求智能车在5分钟之内
3、能取走全部铁片，并使准确返分钟之内能取走全部铁片，并使准确返 回车库，否则就地停车。回车库，否则就地停车。（4）智能车检测到铁片时能发出声光信息，并实时显示铁）智能车检测到铁片时能发出声光信息，并实时显示铁 片数目。片数目。 址余或纺价就喊讨绷琢狗此展聋傻轨越喉近吟壕进障立恤侠州变此危链桐智能搬运车D题智能搬运车D题2、发挥部分、发挥部分（1）距右边线）距右边线90cm处设有障碍线，线上任意位置放有两个处设有障碍线，线上任意位置放有两个 障碍物，在有障碍物的情况下，完成基本要求（障碍物，在有障碍物的情况下，完成基本要求（1）、）、 （2）的相关操作，且不得与障碍物碰撞。）的相关操作，且不得与障
4、碍物碰撞。（2） 要求智能车在要求智能车在8分钟之内取走全部铁片，并准确返回车分钟之内取走全部铁片，并准确返回车 库，否则就地停车。库，否则就地停车。（3） 停车后，能准确显示智能车全程行驶的时间，显示误停车后，能准确显示智能车全程行驶的时间，显示误 差的绝对值应小于差的绝对值应小于5秒。秒。（4） 其它。其它。钎拒虱牧欢粹兵贪顽瞩伤字牵哨详炭拥嘉筒豁叙惋饮蚂且翘均碍茶曹悯菩智能搬运车D题智能搬运车D题 题目要求设计并制作一智能搬运车。分析题目的题目要求设计并制作一智能搬运车。分析题目的基本要求和发挥部分，可以看出主要考核或应用以下基本要求和发挥部分，可以看出主要考核或应用以下几个知识点。几个
5、知识点。（1）运动控制的基本知识，包括小车的前进、后退、）运动控制的基本知识，包括小车的前进、后退、 转弯、准确启停与定位等。转弯、准确启停与定位等。（2）检测与传感技术，包括铁片的探测、颜色的识别）检测与传感技术，包括铁片的探测、颜色的识别 与拾取；与拾取； 障碍物的检测与避让；黑色线段的检障碍物的检测与避让；黑色线段的检 测；光信号的检测与测；光信号的检测与 判断等。判断等。（3）主控部件的制作与应用。）主控部件的制作与应用。（4）编程技术与系统方案设计，包括系统涉及的所有）编程技术与系统方案设计，包括系统涉及的所有 程序如，程序如， 特别是铁片搜索程序与完成任务要求的特别是铁片搜索程序与
6、完成任务要求的 路线设计方案。路线设计方案。（5）小车模型的制作与选型。）小车模型的制作与选型。 在掌握了上述相关知识的基础上融会贯通的应用，在掌握了上述相关知识的基础上融会贯通的应用，就能题目要求的全部功能。就能题目要求的全部功能。空弃遇功莽殆硬纳亚佃留压赫缩革忙歉拍酝戴叔阴弄轩站罚颤市途死咐演智能搬运车D题智能搬运车D题 下图是以单片机为主要控制部件的系统结构，下图是以单片机为主要控制部件的系统结构，给出了完成题目要求全部功能所需的系统各个模块。给出了完成题目要求全部功能所需的系统各个模块。 单片机单片机 控制控制 模块模块金金属属检检测测、计计数数、吸吸放模块放模块电机驱动模块电机驱动模
7、块避障控制模块避障控制模块光源探测模块光源探测模块黑线探测模块黑线探测模块语音播报模块语音播报模块显示模块显示模块声光指示模块声光指示模块胁男演卖蔬诞瑰场涡帚柒秉裕汉叉七刹肋迢撑殖值栋勃腺思勉含兑琼砍痒智能搬运车D题智能搬运车D题n n电路分为路面黑线检测模块，铁片探测及搬运模电路分为路面黑线检测模块，铁片探测及搬运模电路分为路面黑线检测模块，铁片探测及搬运模电路分为路面黑线检测模块，铁片探测及搬运模块，电机驱动模块，显示及声光指示模块，方向块，电机驱动模块，显示及声光指示模块，方向块，电机驱动模块，显示及声光指示模块，方向块，电机驱动模块，显示及声光指示模块，方向控制模块，测距模块等几部分。
8、路面黑线检测及控制模块，测距模块等几部分。路面黑线检测及控制模块，测距模块等几部分。路面黑线检测及控制模块，测距模块等几部分。路面黑线检测及铁片颜色识别采用反射式红外传感器；铁片检测铁片颜色识别采用反射式红外传感器；铁片检测铁片颜色识别采用反射式红外传感器；铁片检测铁片颜色识别采用反射式红外传感器；铁片检测和搬运采用电磁铁；障碍物检测采用红外探测头；和搬运采用电磁铁；障碍物检测采用红外探测头；和搬运采用电磁铁；障碍物检测采用红外探测头；和搬运采用电磁铁；障碍物检测采用红外探测头；电机驱动采用电机驱动采用电机驱动采用电机驱动采用PWMPWM技术。各探头的信号经单片机技术。各探头的信号经单片机技术
9、。各探头的信号经单片机技术。各探头的信号经单片机综合分析处理，使小车能准确地找到铁片、绕开综合分析处理，使小车能准确地找到铁片、绕开综合分析处理，使小车能准确地找到铁片、绕开综合分析处理，使小车能准确地找到铁片、绕开障碍物、寻找光源及准确进入车库。障碍物、寻找光源及准确进入车库。障碍物、寻找光源及准确进入车库。障碍物、寻找光源及准确进入车库。投攻扦嫂寿姑帧溪迭窖噶轨铀讣跺锯歉镍侣句彭兽腻温身力踌浩叭樊辛怔智能搬运车D题智能搬运车D题二、各模块方案及典型特例二、各模块方案及典型特例n n1 1、金属探测路线方案、金属探测路线方案、金属探测路线方案、金属探测路线方案n n 大致上各个参赛队采用的方
10、案有两种。大致上各个参赛队采用的方案有两种。大致上各个参赛队采用的方案有两种。大致上各个参赛队采用的方案有两种。2m5cm5cm30cm30cm30cm停车区货物存储区A货物存储区B5cm光源A光源B50cm起跑线60cm1m30cm完柠犊份梆盾驯肢肯援晰煤菜颤煌艺宝胎借弘杨振粒虫避笆烫申几愉坏揭智能搬运车D题智能搬运车D题2m5cm5cm30cm30cm30cm停车区货物存储区A货物存储区B5cm光源A光源B50cm起跑线60cm1m30cm褂五民申溶啄俗划蓑衫唤入转裕返圆愉利芝译忿潦羊躺担满藤竖札团遮扰智能搬运车D题智能搬运车D题n n 两种方案相比较，第一种方案优于第二种方两种方案相比较
11、，第一种方案优于第二种方两种方案相比较，第一种方案优于第二种方两种方案相比较，第一种方案优于第二种方案。案。案。案。n n 第二种方案两边线之间的距离较远，小车容第二种方案两边线之间的距离较远，小车容第二种方案两边线之间的距离较远，小车容第二种方案两边线之间的距离较远，小车容易偏离方向，不宜控制。而第一种方案看起来好易偏离方向，不宜控制。而第一种方案看起来好易偏离方向，不宜控制。而第一种方案看起来好易偏离方向，不宜控制。而第一种方案看起来好象花费时间一些，但是铁片与底线之间只有象花费时间一些，但是铁片与底线之间只有象花费时间一些，但是铁片与底线之间只有象花费时间一些，但是铁片与底线之间只有30
12、cm的距离，只要已底线做参考，在两边线的范围之的距离，只要已底线做参考，在两边线的范围之的距离，只要已底线做参考，在两边线的范围之的距离，只要已底线做参考，在两边线的范围之间搜索铁片，程序不比方案一复杂，而且较容易间搜索铁片，程序不比方案一复杂，而且较容易间搜索铁片，程序不比方案一复杂，而且较容易间搜索铁片，程序不比方案一复杂，而且较容易控制小车。控制小车。控制小车。控制小车。渍请瞒污躬鉴佰肖揪者氯邑励桐以能萌荫两韩夷纲躲相硫钧亨仓汀疽多吾智能搬运车D题智能搬运车D题n n2、小车的选型、小车的选型n n 本次的参赛队采用的小车基本上有三种本次的参赛队采用的小车基本上有三种四轮改造车，四轮改造
13、车，履带车，履带车，自制车。自制车。n n小车赛上每次都是已四轮改造车为主，在本小车赛上每次都是已四轮改造车为主，在本次大赛上履带车、自制车相对以往有明显增次大赛上履带车、自制车相对以往有明显增多。主要还是考虑传感器的安装，小车的速多。主要还是考虑传感器的安装，小车的速度与方向的控制等方面因数。度与方向的控制等方面因数。次磨饺拣林兔挽墟之滤补恩栈谋己族茎脆散夏伙银拄柯恬逊膛荫假触原寞智能搬运车D题智能搬运车D题n n3、主要控制部件选择、主要控制部件选择n n 几乎所有的参赛队均采用单片机作为几乎所有的参赛队均采用单片机作为主控部件，区别仅仅是单片机的型号不同主控部件，区别仅仅是单片机的型号不
14、同有采用凌阳的单片机有采用凌阳的单片机SPCE061A，有采用，有采用8位位AVR单片机单片机Atmega16L，有采用，有采用51内核内核8位单片机位单片机 STC89C51RC/RD+系列单片机。系列单片机。n n 主要控制部件完成系统方案的运行，对主要控制部件完成系统方案的运行，对各种检测信号的分析、处理及控制；产生各种检测信号的分析、处理及控制；产生声光信号、语音信号及数据显示。声光信号、语音信号及数据显示。抨蓄榷涝炉畴坍哇硼肮范争副例缔仅坏缉掇仿触暗掖厉鄙耻咏技洋仁惺理智能搬运车D题智能搬运车D题n n 在直流电机驱动电路中几乎获奖参赛队都是在直流电机驱动电路中几乎获奖参赛队都是在直
15、流电机驱动电路中几乎获奖参赛队都是在直流电机驱动电路中几乎获奖参赛队都是采用电机驱动芯片采用电机驱动芯片L298N，实现，实现 H型型PWM电路，电路， PWM电路由四个大功率晶体管构成电路由四个大功率晶体管构成H型型全桥式驱全桥式驱全桥式驱全桥式驱动动动动电路，用单片机控制达林顿管使之工作在开关电路，用单片机控制达林顿管使之工作在开关状态，状态， 这种驱动电路可以很方便实现直流电机的这种驱动电路可以很方便实现直流电机的这种驱动电路可以很方便实现直流电机的这种驱动电路可以很方便实现直流电机的四象限运行，分别对应正转、正转制动、反转、四象限运行，分别对应正转、正转制动、反转、四象限运行，分别对应
16、正转、正转制动、反转、四象限运行，分别对应正转、正转制动、反转、反转制动。基本原理图如图。反转制动。基本原理图如图。反转制动。基本原理图如图。反转制动。基本原理图如图。n n 4、电机驱动方案、电机驱动方案蔫瑚忱扔攻佬磐裔卒所材助腾霍痹积惫惕六仕贡拿届哟毫范灿钱辖竿插尼智能搬运车D题智能搬运车D题n n 全桥式驱动电路的全桥式驱动电路的全桥式驱动电路的全桥式驱动电路的4 4只开关管都工作在斩波状态，只开关管都工作在斩波状态，只开关管都工作在斩波状态，只开关管都工作在斩波状态，S1S1、S2S2为一组，为一组，为一组，为一组，S3S3、S4S4为一组，两组的状态互补，为一组，两组的状态互补，为一
17、组，两组的状态互补，为一组，两组的状态互补，一组导通则另一组必须关断。当一组导通则另一组必须关断。当一组导通则另一组必须关断。当一组导通则另一组必须关断。当S1S1、S2S2导通时，导通时，导通时，导通时，S3S3、S4S4关断，电机两端加正向电压，可以实现电机的反关断，电机两端加正向电压，可以实现电机的反关断，电机两端加正向电压，可以实现电机的反关断，电机两端加正向电压，可以实现电机的反转制动或正转；当转制动或正转；当转制动或正转；当转制动或正转；当S3S3、S4S4导通时，导通时，导通时，导通时，S1S1、S2S2关断，电关断，电关断，电关断，电机两端为反向电压，电机正转制动或反转。机两端
18、为反向电压，电机正转制动或反转。机两端为反向电压，电机正转制动或反转。机两端为反向电压，电机正转制动或反转。泣搬水锄京兜扛榨盈绿犁丙饭茎渝掳笺峻忆手熙臆馆搂狮惰师皖榨蒙悉草智能搬运车D题智能搬运车D题n L298芯片是一个完整的集成驱动电路芯片是一个完整的集成驱动电路（内部包含（内部包含4通道逻辑驱动电路）通道逻辑驱动电路） 。 用单片用单片机控制实现对机控制实现对L298的的TTL电平控制电平控制, 通过改通过改变芯片控制端的输入电平，即可以对电机进变芯片控制端的输入电平，即可以对电机进行正反转行正反转, 调节输入的占空比可调整电动机调节输入的占空比可调整电动机转速。转速。n 一片一片L29
19、8N有有4路输出，可以控制两路电路输出，可以控制两路电机正反转及调速，正好用来控制电动小车的机正反转及调速，正好用来控制电动小车的前进和后退以及左转和右转。可以实现频繁前进和后退以及左转和右转。可以实现频繁的无级快速启动和反转。的无级快速启动和反转。问没为亥撤缩屹撒抬舍晶韵收赚统垦暑撒节怜钞殿厌徊私牺搭解凝却淡减智能搬运车D题智能搬运车D题n n 基于稳定性考虑，采用光耦，将主控制部基于稳定性考虑，采用光耦，将主控制部基于稳定性考虑，采用光耦，将主控制部基于稳定性考虑，采用光耦，将主控制部分电源与电机驱动部分的电源隔离开来，这样分电源与电机驱动部分的电源隔离开来，这样分电源与电机驱动部分的电源
20、隔离开来，这样分电源与电机驱动部分的电源隔离开来，这样减少电机对主控制电路的干扰。减少电机对主控制电路的干扰。减少电机对主控制电路的干扰。减少电机对主控制电路的干扰。淋库贷模仁剃彪擅饵琢烩胡显诈爽宋讫坟艇慌戴凸夺利捅岳虹存臼宰比嘉智能搬运车D题智能搬运车D题5、路面黑线探测模块、路面黑线探测模块n n 由于红外光波长比可见光长，可以降低环由于红外光波长比可见光长，可以降低环由于红外光波长比可见光长，可以降低环由于红外光波长比可见光长，可以降低环境光源的干扰，且红外系统还具有尺寸小、质境光源的干扰，且红外系统还具有尺寸小、质境光源的干扰，且红外系统还具有尺寸小、质境光源的干扰，且红外系统还具有尺
21、寸小、质量轻、对辅助装置要求少，几乎都使用红外发量轻、对辅助装置要求少，几乎都使用红外发量轻、对辅助装置要求少，几乎都使用红外发量轻、对辅助装置要求少，几乎都使用红外发光二极管和接收管的组合。有光二极管和接收管的组合。有光二极管和接收管的组合。有光二极管和接收管的组合。有ST168ST168红外对管：红外对管：红外对管：红外对管：一体化红外发射接收一体化红外发射接收一体化红外发射接收一体化红外发射接收JY043WJY043W管等。管等。管等。管等。三脏愈栋敏搜尤驮辖宽沏酶忠岔付襄讯案碗垛浴魂镜昭靳晌煞出棉堂勇崭智能搬运车D题智能搬运车D题n n 主要还是红主要还是红主要还是红主要还是红外发射接
22、收管外发射接收管应用的多少和安装的应用的多少和安装的应用的多少和安装的应用的多少和安装的问题。题目要求小车在黑线范围以内完成所有任务，问题。题目要求小车在黑线范围以内完成所有任务，问题。题目要求小车在黑线范围以内完成所有任务，问题。题目要求小车在黑线范围以内完成所有任务，但小车可能会超出黑线。为了使小车能在压到黑线但小车可能会超出黑线。为了使小车能在压到黑线但小车可能会超出黑线。为了使小车能在压到黑线但小车可能会超出黑线。为了使小车能在压到黑线后，自动调整方向回到规定范围以内工作，系统必后，自动调整方向回到规定范围以内工作，系统必后，自动调整方向回到规定范围以内工作，系统必后，自动调整方向回到
23、规定范围以内工作，系统必需要将路面的状态及时的反馈到控制部分，控制部需要将路面的状态及时的反馈到控制部分，控制部需要将路面的状态及时的反馈到控制部分，控制部需要将路面的状态及时的反馈到控制部分，控制部分使小车重新回到规定区域以内工作。分使小车重新回到规定区域以内工作。分使小车重新回到规定区域以内工作。分使小车重新回到规定区域以内工作。n n 安装红安装红安装红安装红外发射接收管的方法各个参赛对都想尽外发射接收管的方法各个参赛对都想尽了办法。下面举几个例子供大家参考。了办法。下面举几个例子供大家参考。n n 袋溯劳小碘哉龄予窃没墙弛订唯踌性玻势沤答弟均佳藐矽狭疫薯缨每替钥智能搬运车D题智能搬运车
24、D题n n 采用采用采用采用4 4个光电传感器，分别安装在小车的个光电传感器，分别安装在小车的个光电传感器，分别安装在小车的个光电传感器，分别安装在小车的4 4个个个个角上。角上。角上。角上。n n 当小车压上黑线时，光电传感器被黑色纸带遮蔽，当小车压上黑线时，光电传感器被黑色纸带遮蔽，当小车压上黑线时，光电传感器被黑色纸带遮蔽，当小车压上黑线时，光电传感器被黑色纸带遮蔽，输出为高电平，单片机接收到信号后，控制两个电动输出为高电平，单片机接收到信号后，控制两个电动输出为高电平，单片机接收到信号后，控制两个电动输出为高电平，单片机接收到信号后，控制两个电动机反向转动，使小车原地转动一个角度，然后
25、继续工机反向转动，使小车原地转动一个角度，然后继续工机反向转动，使小车原地转动一个角度，然后继续工机反向转动，使小车原地转动一个角度，然后继续工作。作。作。作。n n 同时，黑线检测电路也用在了测速上，在小车轮同时，黑线检测电路也用在了测速上，在小车轮同时，黑线检测电路也用在了测速上，在小车轮同时，黑线检测电路也用在了测速上，在小车轮上粘黑白相间的纸片，当轮子转动时，单片机开始记上粘黑白相间的纸片，当轮子转动时，单片机开始记上粘黑白相间的纸片，当轮子转动时，单片机开始记上粘黑白相间的纸片，当轮子转动时，单片机开始记录传感器电平跳变次数，从而达到间接测速的目的。录传感器电平跳变次数，从而达到间接
26、测速的目的。录传感器电平跳变次数，从而达到间接测速的目的。录传感器电平跳变次数，从而达到间接测速的目的。载锣耕聋党腕渗悦遮液绢夫炳盾痔权焚偶裴黑蛊猪摆九腆欧拣炸蕾啥许班智能搬运车D题智能搬运车D题n n 使使使使用用4个光电传感器，车个光电传感器，车头放置两个，车头放置两个，车头放置两个，车头放置两个，车尾放置两个。尾放置两个。尾放置两个。尾放置两个。n n 因为在完成题目的要求时，小车会出现前进因为在完成题目的要求时，小车会出现前进因为在完成题目的要求时，小车会出现前进因为在完成题目的要求时，小车会出现前进和后退两种行驶状态，所以为了小车在黑线范围和后退两种行驶状态，所以为了小车在黑线范围和
27、后退两种行驶状态，所以为了小车在黑线范围和后退两种行驶状态，所以为了小车在黑线范围以内完成工作，在车头车尾底部分别放置两个光以内完成工作，在车头车尾底部分别放置两个光以内完成工作，在车头车尾底部分别放置两个光以内完成工作，在车头车尾底部分别放置两个光电传感器。无论是其中哪一个检测到黑线，电传感器。无论是其中哪一个检测到黑线，电传感器。无论是其中哪一个检测到黑线，电传感器。无论是其中哪一个检测到黑线，CPUCPU都会产生检测到并处理，这就有效的保证了小车都会产生检测到并处理，这就有效的保证了小车都会产生检测到并处理，这就有效的保证了小车都会产生检测到并处理，这就有效的保证了小车的正确工作范围。的
28、正确工作范围。的正确工作范围。的正确工作范围。用那毕富凛饵窄卉赛籍八伺抉耐嘘磁蹋产哀秃托缘尼溢向嚏篱际爽辈足棉智能搬运车D题智能搬运车D题n n 采用采用采用采用9 9个红外对管，四个安装在小车前部，个红外对管，四个安装在小车前部，个红外对管，四个安装在小车前部，个红外对管，四个安装在小车前部，用于小车循线走和垂直黑线校准，并实时传递位用于小车循线走和垂直黑线校准，并实时传递位用于小车循线走和垂直黑线校准，并实时传递位用于小车循线走和垂直黑线校准，并实时传递位置信息给单片机；一片安装在金属传感器旁，在置信息给单片机；一片安装在金属传感器旁，在置信息给单片机；一片安装在金属传感器旁，在置信息给单
29、片机；一片安装在金属传感器旁，在金属块被吸起后判断金属块颜色；四个分别两两金属块被吸起后判断金属块颜色；四个分别两两金属块被吸起后判断金属块颜色；四个分别两两金属块被吸起后判断金属块颜色；四个分别两两安装在履带上方，用于探测小车行使方向和路程。安装在履带上方，用于探测小车行使方向和路程。安装在履带上方，用于探测小车行使方向和路程。安装在履带上方，用于探测小车行使方向和路程。寻袱走仟韧堑摘升弘辽疗鲤明坷椎丙逊纵赂服剔拒脯稳杰绽梭率湍僻挤磁智能搬运车D题智能搬运车D题6、避障模块、避障模块n n 为了使小车行驶过程中，在能避开障碍物的前提下，为了使小车行驶过程中，在能避开障碍物的前提下，为了使小车
30、行驶过程中，在能避开障碍物的前提下，为了使小车行驶过程中，在能避开障碍物的前提下，沿最优路线行驶，必须采用的避障方案的设计。沿最优路线行驶，必须采用的避障方案的设计。沿最优路线行驶，必须采用的避障方案的设计。沿最优路线行驶，必须采用的避障方案的设计。n n 采用采用采用采用GP2Y0A02YKGP2Y0A02YK基于红外线测距专用模块。基于红外线测距专用模块。基于红外线测距专用模块。基于红外线测距专用模块。GP2Y0A02YKGP2Y0A02YK模块结构图模块结构图模块结构图模块结构图距离与输出电压的对应关系距离与输出电压的对应关系距离与输出电压的对应关系距离与输出电压的对应关系寝衰累迅椒丙颐
31、焉砷渊彰瘟仕峪播腥考姑湛砖被莹悬攻未牵曾投永窥王芳智能搬运车D题智能搬运车D题n n采用红外对管采用红外对管采用红外对管采用红外对管JY043WJY043W避障。避障。避障。避障。n n利用芯片利用芯片利用芯片利用芯片LM567LM567来产生来产生来产生来产生10KHz10KHz信号，对红外线发射管进信号，对红外线发射管进信号，对红外线发射管进信号，对红外线发射管进行调制发射。发射出去的红外线遇到避障物的时候反射行调制发射。发射出去的红外线遇到避障物的时候反射行调制发射。发射出去的红外线遇到避障物的时候反射行调制发射。发射出去的红外线遇到避障物的时候反射回来，经接收管接收，再送入回来，经接收
32、管接收，再送入回来，经接收管接收，再送入回来，经接收管接收，再送入LM567LM567。鳞钦滴募享鞭箩赔革佛玛奶啤仑眨江迟时苦院探供莹未厢亡吐演传碍蚌介智能搬运车D题智能搬运车D题n n采用红外对管采用红外对管采用红外对管采用红外对管JY043WJY043W避障。避障。避障。避障。n n由于由于由于由于LM567LM567的中心振荡频率即为发射频率，故在的中心振荡频率即为发射频率，故在的中心振荡频率即为发射频率，故在的中心振荡频率即为发射频率，故在LM567LM567的的的的8 8脚会输出开关信号，在送入单片机处理，控制电机脚会输出开关信号，在送入单片机处理，控制电机脚会输出开关信号，在送入单
33、片机处理，控制电机脚会输出开关信号，在送入单片机处理，控制电机并使小车转弯。并使小车转弯。并使小车转弯。并使小车转弯。闪法匈至衬蝇磷摩张彤友蓑渍锣习德获敷谩淫圃舒妨区激出绘含士车导砌智能搬运车D题智能搬运车D题n n采用红外对管采用红外对管采用红外对管采用红外对管JY043WJY043W避障。避障。避障。避障。n n为了保证小车正确判断避障转弯方向，是左转还是右转，为了保证小车正确判断避障转弯方向，是左转还是右转，为了保证小车正确判断避障转弯方向，是左转还是右转，为了保证小车正确判断避障转弯方向，是左转还是右转，在小车两侧分别加上一组红外线收发对管。在小车两侧分别加上一组红外线收发对管。在小车
34、两侧分别加上一组红外线收发对管。在小车两侧分别加上一组红外线收发对管。挂胸枯气碾橇样兽籽剧扯舱千副赞泻卒泥拧培茂肯饿讳噬关侦孝凉捉疗榜智能搬运车D题智能搬运车D题n n 采用反射式光电开关。采用反射式光电开关。光电开关+5VGNDI/O 反射式开关利用被检测物体对红外光束的遮光反射式开关利用被检测物体对红外光束的遮光反射式开关利用被检测物体对红外光束的遮光反射式开关利用被检测物体对红外光束的遮光后反射，由同步电路选通而检测物体的有无。后反射，由同步电路选通而检测物体的有无。后反射，由同步电路选通而检测物体的有无。后反射，由同步电路选通而检测物体的有无。 其应用简单，其应用简单，其应用简单，其应
35、用简单， 价格也贵些。价格也贵些。价格也贵些。价格也贵些。脉乞泵荚怎弹粕峭构瞎簧梨微不赎弘痔赛孽飞勘钻糕翅乓隅川陇娘储唬赢智能搬运车D题智能搬运车D题n n 避障方案例避障方案例n n由于题目中障碍物的位置任意，避障由于题目中障碍物的位置任意，避障方案必须完备，不能靠走设定路线，且小方案必须完备，不能靠走设定路线，且小车能应付各种障碍物情况。车能应付各种障碍物情况。乌墒疑轨鄙啼铰义耙呐逗酷磨哉朝单忿型相皱砖命彬辉龚沿逼宋果疹尼挑智能搬运车D题智能搬运车D题n n避障时若只简单的采取左右障碍物往右偏避障时若只简单的采取左右障碍物往右偏一点在前进探测，右有障碍物左偏一点再一点在前进探测，右有障碍物
36、左偏一点再往前走探测小车时刻顺利通过前两种情况，往前走探测小车时刻顺利通过前两种情况，但遇到第三种势必然进入死区；为避免这但遇到第三种势必然进入死区；为避免这种情况，采取种情况，采取“之之”字形避障策略，小车字形避障策略，小车总是从一边开始总是从一边开始“之之”字扫描，当左右两字扫描，当左右两光电开关均指示无障碍物时才可前进通过。光电开关均指示无障碍物时才可前进通过。 歼泥婆挚烹捆掀奢温肌接半挚诡萎附控嗣节榜敌备踪祟蓟舶句畦叔痰淡破智能搬运车D题智能搬运车D题n n7、铁片探测与搬运模块、铁片探测与搬运模块n n金属探测使用集成电感式接近开关，型号金属探测使用集成电感式接近开关，型号为为LT5
37、-B17-3E1。n n采用电容式接近开关（霍尔效应传感器），采用电容式接近开关（霍尔效应传感器），是一种具有开关量输出的位置传感器。是一种具有开关量输出的位置传感器。 传感器+5VGNDI/O青霖吸去憋熄父零鼎省氛眷郊瓷真粘纫巴翰蕴壕陨育鞠七精拌茫驾固冶唇智能搬运车D题智能搬运车D题n n在小车顶部安装一个扫描电机，电机在单片在小车顶部安装一个扫描电机，电机在单片在小车顶部安装一个扫描电机，电机在单片在小车顶部安装一个扫描电机，电机在单片机的控制下在绕轴度范围内扫描，。探头在扫机的控制下在绕轴度范围内扫描，。探头在扫机的控制下在绕轴度范围内扫描，。探头在扫机的控制下在绕轴度范围内扫描，。探头
38、在扫描过程中，关闭电磁铁，一旦检测到铁片，马描过程中，关闭电磁铁，一旦检测到铁片，马描过程中，关闭电磁铁，一旦检测到铁片，马描过程中，关闭电磁铁，一旦检测到铁片，马上识别颜色并打开电磁铁。上识别颜色并打开电磁铁。上识别颜色并打开电磁铁。上识别颜色并打开电磁铁。敛辖痴簇格恫扫师悸棱司纲充移部犹弘辛丑匣氟挞竟掉抹汕粱船妆该虽聂智能搬运车D题智能搬运车D题n n金属检测部分利用电磁感应原理。金属检测部分利用电磁感应原理。 当金属靠近电磁铁时，线圈中会产生感生电动当金属靠近电磁铁时，线圈中会产生感生电动势，可以判断该电动势方向与线圈中原电场方向势，可以判断该电动势方向与线圈中原电场方向相反，这样回路中
39、电流减小，串联在电路中的采相反，这样回路中电流减小，串联在电路中的采样电阻两端的电压发生改变，经整形后该信号送样电阻两端的电压发生改变，经整形后该信号送入单片机。每次单片机收到该信号，就将铁片数入单片机。每次单片机收到该信号，就将铁片数加一，同时应用该单元实现铁片的搬运。加一，同时应用该单元实现铁片的搬运。帚燥壕稚黔腻遣癸讫育送饼蒜觉嗜峭令边骄沙创呀文澎帜香幸赶戍嫡支委智能搬运车D题智能搬运车D题n n吸放铁片模块采用电磁铁，或者用继电器改装为电吸放铁片模块采用电磁铁，或者用继电器改装为电吸放铁片模块采用电磁铁，或者用继电器改装为电吸放铁片模块采用电磁铁，或者用继电器改装为电磁铁。这种继电器控
40、制起来简单，不仅功耗低，工作磁铁。这种继电器控制起来简单，不仅功耗低，工作磁铁。这种继电器控制起来简单，不仅功耗低，工作磁铁。这种继电器控制起来简单，不仅功耗低，工作稳定可靠、对外界条件要求也比较低。稳定可靠、对外界条件要求也比较低。稳定可靠、对外界条件要求也比较低。稳定可靠、对外界条件要求也比较低。 n n当单片机低电平时，继电器处于断开状态，电磁铁没当单片机低电平时，继电器处于断开状态，电磁铁没当单片机低电平时，继电器处于断开状态，电磁铁没当单片机低电平时，继电器处于断开状态，电磁铁没通电，无磁性；输出高电平时，继电器吸合，电磁铁通电，无磁性；输出高电平时，继电器吸合，电磁铁通电，无磁性；
41、输出高电平时，继电器吸合，电磁铁通电，无磁性；输出高电平时，继电器吸合，电磁铁通电，有磁性，可吸取金属。当探测到铁片后，启动通电，有磁性，可吸取金属。当探测到铁片后，启动通电，有磁性，可吸取金属。当探测到铁片后，启动通电，有磁性，可吸取金属。当探测到铁片后，启动电磁铁，便可吸取铁片。电磁铁，便可吸取铁片。电磁铁，便可吸取铁片。电磁铁，便可吸取铁片。准建窿逮班壶炎泪舷奈赖讲瘴购暗龚狄灭瞥晦挤枪鹏夫揖砒佑陵职碟务诅智能搬运车D题智能搬运车D题n n金属传感器，电磁铁探头安装在一起，由于金属传感金属传感器，电磁铁探头安装在一起，由于金属传感金属传感器，电磁铁探头安装在一起，由于金属传感金属传感器，电
42、磁铁探头安装在一起，由于金属传感器和电磁铁大小有限，探测范围不足，在前方安装小器和电磁铁大小有限，探测范围不足，在前方安装小器和电磁铁大小有限，探测范围不足，在前方安装小器和电磁铁大小有限，探测范围不足，在前方安装小铲子。可将与车宽相齐的区域内的铁片收集到可探测铲子。可将与车宽相齐的区域内的铁片收集到可探测铲子。可将与车宽相齐的区域内的铁片收集到可探测铲子。可将与车宽相齐的区域内的铁片收集到可探测收集区。收集区。收集区。收集区。牛奸抵酶解游慑附墩栈婶术稍啄定攻拎捂宠逝佑粳输寅甜科次妮酒蒂签澈智能搬运车D题智能搬运车D题n n、光源探测方案、光源探测方案采用三路光电三极管并排布置，把相邻采用三路
43、光电三极管并排布置，把相邻的两路互相作电压比较，输出两路高低电平信号，的两路互相作电压比较，输出两路高低电平信号，由单片机由单片机IO1，IO 口读取，根据不同的组合判口读取，根据不同的组合判断两光源相对位置，作为小车进入相应存储区的断两光源相对位置，作为小车进入相应存储区的辅助信息。两口不同组合对应状态表如下：辅助信息。两口不同组合对应状态表如下：IOIOIOIO对应状状态0 00 0左中，右中，光源在正前方左中，右中，光源在正前方0 01 1左中，右中，光源在右左中，右中，光源在右1 10 0左中，右中，光源在左左中，右中，光源在左1 11 1无光源无光源危不错梦檬肮征驯喊招惹蚜玛帽缔翌恼
44、乾瑞钉愉赘架俊她够梭橇枫牙骄斤智能搬运车D题智能搬运车D题光电二级管在不同光强时导通情况差别光电二级管在不同光强时导通情况差别光电二级管在不同光强时导通情况差别光电二级管在不同光强时导通情况差别很大，集电极电压在不同光强时电压不一样。光很大，集电极电压在不同光强时电压不一样。光很大，集电极电压在不同光强时电压不一样。光很大，集电极电压在不同光强时电压不一样。光越强，管子导通程度越大，电压越低，光越弱，越强，管子导通程度越大，电压越低，光越弱，越强，管子导通程度越大，电压越低，光越弱，越强，管子导通程度越大，电压越低，光越弱，导通程度越低，电压越高。该电压直接送入单片导通程度越低，电压越高。该电
45、压直接送入单片导通程度越低，电压越高。该电压直接送入单片导通程度越低，电压越高。该电压直接送入单片机机机机ADAD口，小车运行时，口，小车运行时，口，小车运行时，口，小车运行时， 单片机不断分析探头上单片机不断分析探头上单片机不断分析探头上单片机不断分析探头上的电压值。的电压值。的电压值。的电压值。为了准确的判断两个光源的位置，在小车的中为了准确的判断两个光源的位置，在小车的中为了准确的判断两个光源的位置，在小车的中为了准确的判断两个光源的位置，在小车的中间水平放置间水平放置间水平放置间水平放置2222个光敏二极管，形成个光敏二极管，形成个光敏二极管，形成个光敏二极管，形成360360度的圆形
46、。并度的圆形。并度的圆形。并度的圆形。并在光敏二极管上套上黑色圆形管，以避免除两个射在光敏二极管上套上黑色圆形管，以避免除两个射在光敏二极管上套上黑色圆形管，以避免除两个射在光敏二极管上套上黑色圆形管，以避免除两个射灯以外的光源干扰。灯以外的光源干扰。灯以外的光源干扰。灯以外的光源干扰。嘛阐滞骨哉廓庞滚摔丝孙扎冬距圈须俩薯属锥赛恼成答抖杂黎芹元酗凑橡智能搬运车D题智能搬运车D题海工海工n n采用采用10 bit A/D高速串行转换芯片高速串行转换芯片TLC1543，该，该芯片是芯片是CMOS、10位开关电容逐次逼近模数转位开关电容逐次逼近模数转换器。该器件有三个输入端和一个三态输出端换器。该器
47、件有三个输入端和一个三态输出端（片选（片选CS、输入输出、输入输出I/O CLOCK、地址输入、地址输入ADDRESS和数据输出和数据输出DATA OUT）可以进行高）可以进行高速的数据传输。该器件还有一个片内的速的数据传输。该器件还有一个片内的14通道通道多路器，可以选择多路器，可以选择11个外部输入中的任意一个个外部输入中的任意一个或或3个内部自测试（个内部自测试（self-test）电压中的一个。采）电压中的一个。采样和保持是自动的。在转换结束时，样和保持是自动的。在转换结束时，“转换结转换结束束”（EOC）输出端变高以指示转换的完成。）输出端变高以指示转换的完成。签瞬突籍咎宇描侠缮耐长
48、者摈腾躁烃蛰术中常昨恤宴乎彰倾泉荚耽鹅柒棺智能搬运车D题智能搬运车D题昔玉歹凯轿茂功鸦熟擞贰绢极矽郊禄硕碟移校资凯劝缉敷佃般跨摩毗凳悉智能搬运车D题智能搬运车D题开始开始初始化初始化AD转换转换采集光信号采集光信号数据处理数据处理leftmiddle?middleright?middleright?小车偏向左边光源小车偏向左边光源小车在两光源中间小车在两光源中间小车正对某一光源小车正对某一光源小车偏向右边光源小车偏向右边光源NYYNYN光源检测流程图光源检测流程图按谩泽凉稗棋确赴线吞碘稽哑岭翼佑柿辞司肪卖温缔椿衙吠丝涌招堆淋砍智能搬运车D题智能搬运车D题、其他、其他n n显示模块：显示模块：采
49、用数码管显示。采用数码管显示。n n声光报警模块声光报警模块：采用蜂鸣器和发光二极管：采用蜂鸣器和发光二极管组成的声光报警电路。组成的声光报警电路。n n语音播报：语音播报：选用凌阳选用凌阳SPCE061A单片机，单片机，语音播报只要编写软件上就可简单实现，语音播报只要编写软件上就可简单实现，只是要占一定只是要占一定CPU资源。资源。 撇闻尖巧蚌弱磷鳖捞冒镭弟指挣邦讨慨谁印它理洪横再恕镇邪咙铂括梧啦智能搬运车D题智能搬运车D题三、小结三、小结n年湖北省大学生电子设计竞赛也是湖北省为迎接年全国大学生电子设计竞赛进行的先期练兵。从实践过程来看取得了较好的效果。n预祝年我省参加全国大学生电子设计竞赛取得好成绩。弗幕郁掌涎呜悸净嚼浮语蔚啼宠勤稿咯瞥奋屉灿辰鲤殊苇腿氯荒技瓢胁斜智能搬运车D题智能搬运车D题
