红外线智能避障小车
作者:陈栋展,韦冰江,熊涛,于泳
一、 方案设计与论证:
方案一: 原理功能简要描述:
运用逻辑电路来完成电路,通过对红外线探测到物体所发出回的信号用逻辑电路进行处理,控制电机,使小车能够转向,避开障碍物。通过H桥驱动电路来控制电机的转向和前进可行性分析: 通过数字逻辑门与H桥驱动电路来控制电机的转向和前进。反映速度非常快,稳定性很高,成本相对较低,开发周期和所消耗精力都比较小。但是由于这个方案一旦完成,便不容易更改,若更改的话,后期的投入相对会变大,灵活性较差,对于小车功能的拓展有很大的局限性。而且不易实现功能稍微强大的拓展。 方案二: 原理功能简要描述:
运用89S51搭建控制电路,把红外信号接到单片机上,通过单片机对信号的检测和处理,控制外围电路使小车转向,来避开障碍物。通过H桥驱动电路来控制电机的转向和前进。可行性分析:
通过微控制芯片51对数据进行处理,处理速度远远满足小车的运行和避障的需求。稳定性较高。成本相对较大,开发周期较长,消耗精力较多。但是方案灵活性较强,即使成品完成,也可以通过编写不同的程序,增加模块来增加小车的功能。 综上所述,我们选择方案二,以便以后小车功能的拓展。
二、 主要电路设计: 电源: 电源采用24V直流稳压电源(战车争霸留下的,所以拿来直接用了)。通过LM7812稳压,供给电动机驱动电压。用LM7805给单片机供电,电源模块原理图如下:
小电容消除快速的电源波形抖动,大电容消除慢速的。
检测模块: 检测物体模块由三个E3F-DS30C4红外线传感器检测信号的。分别检测小车的左边,右边以及,中间位置是否有物体。并将输出结果接于51的定时器中断端口上去。只打开外部中断INT0,当任意一个管脚检测到有物体可能妨碍小车运行的时候,通过74LS10三与非门电路检测做出反应。输出低,运行外部中断INT0中的程序。
测速模块:
根据通过在某一个车轮上打一个孔,E3F-DS30C4红外线传感器发射光能够穿过小孔,在小车运行时,没转一圈会产生一个低脉冲,用计数器中断接口检测并计数。测定每隔多长时间来一次脉冲,再根据车轮的直径,计算出小车的运行速度,并显示在LCD液晶显示屏上。线路如下:
驱动模块:
通过L298芯片建立H驱动桥电路,为了方式电流过大回流,使51主控芯片损坏,用TLP521-4光耦隔离芯片来驱动L298。
LCD显示模块:
用于显示小车转的方向,和小车的运行的速度,电路图如下:
51主运算模块:
用51进行运算和控制处理。电路图如下(旁边的绿色模块是LCD显示):
附加模块(转向灯、蜂鸣器等): 用灯指示小车转向,并在检测到物体的时候,小车发出响声。电路如下:
红外线智能避障小车
作者:陈栋展,韦冰江,熊涛,于泳
一、 方案设计与论证:
方案一: 原理功能简要描述:
运用逻辑电路来完成电路,通过对红外线探测到物体所发出回的信号用逻辑电路进行处理,控制电机,使小车能够转向,避开障碍物。通过H桥驱动电路来控制电机的转向和前进可行性分析: 通过数字逻辑门与H桥驱动电路来控制电机的转向和前进。反映速度非常快,稳定性很高,成本相对较低,开发周期和所消耗精力都比较小。但是由于这个方案一旦完成,便不容易更改,若更改的话,后期的投入相对会变大,灵活性较差,对于小车功能的拓展有很大的局限性。而且不易实现功能稍微强大的拓展。 方案二: 原理功能简要描述:
运用89S51搭建控制电路,把红外信号接到单片机上,通过单片机对信号的检测和处理,控制外围电路使小车转向,来避开障碍物。通过H桥驱动电路来控制电机的转向和前进。可行性分析:
通过微控制芯片51对数据进行处理,处理速度远远满足小车的运行和避障的需求。稳定性较高。成本相对较大,开发周期较长,消耗精力较多。但是方案灵活性较强,即使成品完成,也可以通过编写不同的程序,增加模块来增加小车的功能。 综上所述,我们选择方案二,以便以后小车功能的拓展。
二、 主要电路设计: 电源: 电源采用24V直流稳压电源(战车争霸留下的,所以拿来直接用了)。通过LM7812稳压,供给电动机驱动电压。用LM7805给单片机供电,电源模块原理图如下:
小电容消除快速的电源波形抖动,大电容消除慢速的。
检测模块: 检测物体模块由三个E3F-DS30C4红外线传感器检测信号的。分别检测小车的左边,右边以及,中间位置是否有物体。并将输出结果接于51的定时器中断端口上去。只打开外部中断INT0,当任意一个管脚检测到有物体可能妨碍小车运行的时候,通过74LS10三与非门电路检测做出反应。输出低,运行外部中断INT0中的程序。
测速模块:
根据通过在某一个车轮上打一个孔,E3F-DS30C4红外线传感器发射光能够穿过小孔,在小车运行时,没转一圈会产生一个低脉冲,用计数器中断接口检测并计数。测定每隔多长时间来一次脉冲,再根据车轮的直径,计算出小车的运行速度,并显示在LCD液晶显示屏上。线路如下:
驱动模块:
通过L298芯片建立H驱动桥电路,为了方式电流过大回流,使51主控芯片损坏,用TLP521-4光耦隔离芯片来驱动L298。
LCD显示模块:
用于显示小车转的方向,和小车的运行的速度,电路图如下:
51主运算模块:
用51进行运算和控制处理。电路图如下(旁边的绿色模块是LCD显示):
附加模块(转向灯、蜂鸣器等): 用灯指示小车转向,并在检测到物体的时候,小车发出响声。电路如下: