智能尋跡避障小車避障系統(tǒng)設(shè)計(jì)的資料說明

　　1．任務(wù)

　　任務(wù)一：產(chǎn)生智能尋跡避障小車避障控制程序；

　　任務(wù)二：產(chǎn)生智能尋跡避障小車尋線、避障、報(bào)警等綜合功能控制程序；

　　2．要求

　?。?）能控制智能尋跡避障小車避開行進(jìn)路上障礙物的功能； （2）小車行進(jìn)過程中遇到障礙物應(yīng)具有報(bào)警提示功能；

　　3.1 項(xiàng)目描述

　　該項(xiàng)目的主要內(nèi)容是：在智能尋跡避障小車尋跡系統(tǒng)上擴(kuò)展避障、報(bào)警等電路模塊，然后運(yùn)用C語言對(duì)這些功能模塊電路進(jìn)行編程，使智能尋跡避障小車在行進(jìn)過程中，能對(duì)正前方的障礙物自動(dòng)完成避障功能，并且遇障礙能夠報(bào)警，當(dāng)退出障礙時(shí)報(bào)警聲也消失。通過該項(xiàng)目的學(xué)習(xí)與實(shí)踐，可以讓讀者獲得如下知識(shí)和技能：1掌握紅外線收、發(fā)對(duì)管的避障的原理與控制方法；2 掌握蜂鳴器報(bào)警的控制方法； 3掌握比較芯片L393的工作原理與控制方法； 4能夠編寫出智能尋跡避障小車尋線、避障、報(bào)警等綜合功能的控制函數(shù)。

　　3.1.1 關(guān)于比較芯片

　　LM393

　　本設(shè)計(jì)中的比較芯片LM393是一個(gè)電壓比較器，它將一個(gè)模擬量電壓信號(hào)和一個(gè)參考固定電壓相比較，在二者幅度相等的附近，輸出電壓將產(chǎn)生躍變，相應(yīng)輸出高電平或低電平。如圖3.1所示為LM393集成芯片封裝圖；其中，2腳為參考固定電壓輸入腳，3腳為模擬量電壓信號(hào)輸入腳。工作過程大致如下：

　　當(dāng)3腳（“+”）輸入端電壓高于2腳（”－”）輸入端電壓時(shí)，電壓比較器的1腳輸出為高電平；

　　當(dāng)3腳（“+”）輸入端電壓低于2腳（”－”）輸入端電壓時(shí)，電壓比較器的1腳輸出為低電平；

　　圖3.1比較芯片L393封裝示意圖

　　報(bào)警器的種類很多，比如：揚(yáng)聲器、蜂鳴器等，本設(shè)計(jì)中選用電磁式蜂鳴器作為報(bào)警器。電磁式蜂鳴器由振蕩器、電磁線圈、磁鐵、振動(dòng)膜片及外殼等組成。接通電源后，振蕩器產(chǎn)生的音頻信號(hào)電流通過電磁線圈，使電磁線圈產(chǎn)生磁場。振動(dòng)膜片在電磁線圈和磁鐵的相互作用下，周期性地振動(dòng)發(fā)聲。

　　智能尋跡避障小車的避障系統(tǒng)由單片機(jī)最小型系統(tǒng)、電機(jī)控制模塊、巡線電路模塊、紅外避障電路模塊、報(bào)警電路模塊、傳感器指示電路模塊等構(gòu)成。系統(tǒng)框圖如圖3.3所示。其中電機(jī)控制模塊與巡線電路模塊共同引導(dǎo)小車完成路線行走功能；紅外避障電路模塊主要用于檢測(cè)、發(fā)現(xiàn)小車行進(jìn)路徑上的障礙物，具體的避障則由電機(jī)控制與巡線模塊配合完成；報(bào)警模塊主要用于小車遇到障礙物時(shí)發(fā)出聲音報(bào)警，起到提示作用。

　　智能尋跡避障小車避障電路原理圖如圖3.4所示：其中避障電路由單片機(jī)、比較芯片L393、紅外 發(fā)射對(duì)管等元器件構(gòu)成。電路工作過程如下： 首先，比較芯片的2腳為比較基準(zhǔn)電壓輸入， 該引腳通過電源串聯(lián)分壓，取得一個(gè)大約2.5V基準(zhǔn)電壓作為比較電壓。比較芯片的3腳為比 較電壓的輸入端，該電壓取之反饋回來的紅外信號(hào)。當(dāng)小車前進(jìn)過程中，前方無障礙，則紅外接收管的阻值會(huì)很大，從而輸出一個(gè)高電平（約5V）給比較芯片的3腳，這樣經(jīng)過比較 芯片的比較，在比較芯片的2腳輸出一個(gè)高電平給單片機(jī)P3.7引腳。單片機(jī)根據(jù)接收到的電 平就可以判別前方有無障礙。當(dāng)前方有障礙時(shí) V2的阻值會(huì)很小，輸出低電平給比較芯片的3腳，比較芯片從而輸出低電平給單片機(jī)P3.7。 為了保證避障的準(zhǔn)確性，在安裝紅外收、發(fā)對(duì)管時(shí)，應(yīng)跟小車保持平行，這樣便可以準(zhǔn)確對(duì)小車正前方的障礙物及時(shí)發(fā)現(xiàn)。

　　報(bào)警電路：由晶體三極管V1（S8550）、電阻 R2以及蜂鳴器SB1組成。當(dāng)電路平時(shí)不需要發(fā) 聲報(bào)警時(shí)，單片機(jī)的P0.6端口輸出一個(gè)高電平，使晶體三極管截止，蜂鳴器因此不發(fā)聲。當(dāng)需要發(fā)聲報(bào)警時(shí)，便編程控制從P0.6輸出低電平或一定頻率的方波或矩形波，使V1在導(dǎo)通與截止兩種狀態(tài)切換，從而蜂鳴器發(fā)出不同的聲音。

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