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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 智能紅外避障小車
- 小類：
- 機(jī)械與控制
- 大類：
- 科技發(fā)明制作B類
- 簡介：
- 本車采用用簡單的電路實(shí)現(xiàn)小車高精度、快速的對(duì)障礙物的檢測及規(guī)避，使小車在自主行駛過程中實(shí)現(xiàn)對(duì)障礙物的自動(dòng)規(guī)避。小車沿直線行駛，當(dāng)探測到前方有障礙物時(shí)停車，再后退，然后轉(zhuǎn)彎，最后繼續(xù)前進(jìn)，如此反復(fù)。實(shí)現(xiàn)電路功能模塊化，以單片機(jī)作為檢測和控制核心，用紅外發(fā)射接收傳感器。。
- 詳細(xì)介紹：
- 一.設(shè)計(jì)思想與總體方案 1，設(shè)計(jì)思想 ? 小車沿直線行駛，當(dāng)探測到前方有障礙物時(shí)停止，再后退，然后右轉(zhuǎn)彎，最后繼續(xù)前進(jìn)，如此反復(fù)。 2，總體設(shè)計(jì)方案和框圖 ? 本設(shè)計(jì)以AT89C2051單片機(jī)作為檢測和控制核心，用紅外光電開頭探測障礙物，RP5履帶式坦克底盤作車體。 二.系統(tǒng)硬件組成及設(shè)計(jì)原理 ? 本系統(tǒng)硬件部分由單片機(jī)單元，紅外傳感器單元，電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元，蜂鳴器單元，鍵盤輸入單元及電源單元組成。 1，單片機(jī)單元 ? 本系統(tǒng)采用AT89C2051單片機(jī)作為中央處理器，其主要任務(wù)是掃描鍵盤輸入的信號(hào)啟動(dòng)小車，讀P3.5判斷前方有無障礙物,并執(zhí)行相關(guān)動(dòng)作(本設(shè)計(jì)中P3.5=0時(shí)，前方有障礙；P3.5=1時(shí)前方無障礙），P1.4----P1.7是電機(jī)驅(qū)動(dòng)口；P3.7是蜂鳴器信號(hào)輸出；P3.5接紅外傳感器。 2，電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元 PR5履帶式坦克底盤為雙電機(jī)驅(qū)動(dòng)，轉(zhuǎn)彎非常靈活，本系統(tǒng)用常用的電機(jī)驅(qū)動(dòng)集成電路L293D控制兩只電機(jī)。L293D內(nèi)含2個(gè)H橋的高電壓大電流雙全橋式驅(qū)動(dòng)器，接收標(biāo)準(zhǔn)的TTL邏輯電平信號(hào)，可驅(qū)動(dòng)36V，2A以下的電機(jī)。2，7，10，15接輸入控制電平；3，6和11，14腳分別接兩只電機(jī)，1，9腳接控制使能端，控制電機(jī)停轉(zhuǎn)，單片機(jī)輸出兩組PWM信號(hào)，每一組PWM信號(hào)用來控制一個(gè)電機(jī)的轉(zhuǎn)速。 3，蜂鳴器單元 設(shè)計(jì)為上電蜂鳴，按啟動(dòng)按鍵和有障礙物時(shí)蜂鳴一次。由三極管，蜂鳴器和電阻組成。 4，鍵盤輸入單元 設(shè)計(jì)兩只按鍵，S2啟動(dòng)，由單片機(jī)掃描P3.4，此腳為低電平時(shí)啟動(dòng)；S1是停止，把S1裝在復(fù)位電路中。 5，電源電路 系統(tǒng)采用兩組電壓供電，+8.4V是電機(jī)驅(qū)動(dòng)電壓，+5V供給單片機(jī)，L239D及蜂鳴器電路等。 三.軟件設(shè)計(jì) 由于系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)的功能比較簡單，所以程序也比較簡單。想要實(shí)現(xiàn)小車的前進(jìn)，停止，后退和右轉(zhuǎn)彎，單片機(jī)在各個(gè)階段P1口的狀態(tài)如下： P1=01100000=60H(十六進(jìn)制),? P1.7=0????? P1.6=1????? P1.5=1????? P 1.4=0?, 小車前進(jìn) P1=10010000=90H(十六進(jìn)制),? P1.7=1????? P1.6=0????? P1.5=0????? P1.4=1,??? 小車后退 P1=00000000=00H(十六進(jìn)制),? P1.7=0????? P1.6=0????? P1.5=0????? P1.4=0,???? 小車停止 P1=01010000=50H(十六進(jìn)制),? P1.7=0????? P1.6=1????? P1.5=0????? P1.4=1,?????小車右轉(zhuǎn) 2，源程序 ???? ORG? 000H??????????????????? ，開機(jī)初始化????? MOV A,#00H??????????? ????? MOV P1,A???????????????????? ，P1口清零????? LCALL BING????????????????，上電蜂鳴START:MOV C, P3.4????? MOV 22H,C????? JB 22H,START??????????? ，按鍵掃描?? LCALL BING?????????????????? ，按下按鍵時(shí)蜂鳴????? JNB 22H,QIDONG????? ，按下按鍵轉(zhuǎn)QIDONGQIDONG:LCALL DEL????? ，延時(shí)啟動(dòng)?????? LCALL DEL???????? ??? LCALL DELDETECT:MOV C,P3.5???? ，檢測程序?????? MOV 24H,C??? JB 24H,ADVAN??????????????? JNB 24H,STOPADVAN:MOV A,#60H?????? ，前進(jìn)子程序????? MOV P1,A?? LCALL DEL?? AJMP DETECT????????????? ，返回檢測程序STOP:LCALL BING????????? ，停止子程序，調(diào)蜂鳴程序???? MOV A,#00H???? MOV P1,A? LCALL DEL??????????????????????，此處可設(shè)置停止時(shí)間? LCALL DEL? LCALL DEL? LCALL DEL? LCALL DELRETRE:MOV A,#90H?????? ，后退子程序????? MOV P1,A?? LCALL DEL???????????????????? ，此處可設(shè)置后退時(shí)間?? LCALL DEL?? LCALL DEL?? LCALL DEL ?? LCALL DEL?? LCALL DELRIGHT:MOV A,#50H?????????，右轉(zhuǎn)子程序????? MOV P1,A?? LCALL DEL??????????????????? ，此處可設(shè)置右轉(zhuǎn)彎時(shí)間?? LCALL DEL?? LCALL DEL?? LCALL DEL ?? LCALL DEL?? AJMP DETECT??????????????，一個(gè)避障動(dòng)作結(jié)束，返回檢測程序BING:CLR P3.7???????????????? ，蜂鳴器蜂鳴子程序???? LCALL DEL1? SETB P3.7? RET???????????????????????????????????DEL:MOV R7,#220????????? ，延時(shí)子程序?D2:MOV R6,#220??? DJNZ R6,$?DJNZ R7,D2?RET DEL1:MOV R4,#200???????? ，延時(shí)子程序?D1:MOV R3,#200???? DJNZ R3,$???? DJNZ R4,D1? RET? END?????????????????????????????????? ，程序結(jié)束
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 目的:用簡單的電路實(shí)現(xiàn)小車高精度、快速的對(duì)障礙物的檢測及規(guī)避，使小車在自主行駛過程中實(shí)現(xiàn)對(duì)障礙物的自動(dòng)規(guī)避。思路：小車沿直線行駛，當(dāng)探測到前方有障礙物時(shí)停車，再后退，然后轉(zhuǎn)彎，最后繼續(xù)前進(jìn)，如此反復(fù)。創(chuàng)新點(diǎn)：電路功能模塊化，以單片機(jī)作為檢測和控制核心，用紅外發(fā)射接收傳感器。技術(shù)關(guān)鍵：單片機(jī)系統(tǒng)；紅外方波的發(fā)射、檢測；H電橋的參數(shù)設(shè)置。技術(shù)指標(biāo)：障礙物識(shí)別距離:0—42cm；前視寬度：8cm。
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 現(xiàn)有的避障小車的傳感器大致有微動(dòng)開關(guān)、超聲波傳感器等，而該小車采用了紅外傳感器，性能和超聲波傳感器相當(dāng)，但成本遠(yuǎn)低于上述傳感。該避障小車采用單片機(jī)為控制核心，可以根據(jù)實(shí)際情況修改程序，方便靈活，并可實(shí)現(xiàn)復(fù)雜功能。電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路采用普通的直流電機(jī)，價(jià)格適宜，電路相對(duì)簡單，經(jīng)濟(jì)實(shí)用。整體上來說，采用簡單的電路實(shí)現(xiàn)了高精度、快速壁障的功能。與以往的同類產(chǎn)品相比，我們采用了簡單的電路設(shè)計(jì)，便于技術(shù)推廣。
獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果
- 第七屆“雄鷹杯”大學(xué)生發(fā)明創(chuàng)造競賽獲銀獎(jiǎng)。
作品所處階段
- 實(shí)驗(yàn)室階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 無
作品可展示的形式
- 實(shí)物、產(chǎn)品，圖紙，磁盤，現(xiàn)場演示，圖片，錄像，樣品 。
使用說明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢,適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測
- 該產(chǎn)品采用了簡單的電路設(shè)計(jì)，可以有效地對(duì)前方的障礙物進(jìn)行檢測、規(guī)避，速度快、精度高，而且整體成本較低，便于實(shí)際應(yīng)用。應(yīng)用范圍廣，配合無線視頻、音頻傳感器可以對(duì)危險(xiǎn)環(huán)境監(jiān)測，例如反恐現(xiàn)場環(huán)境探測、有害毒氣泄露場所、野外監(jiān)測等。也可用于教育、娛樂等，由于采用模塊化便于升級(jí)，可以以此為基礎(chǔ)開發(fā)成教育機(jī)器人和娛樂機(jī)器人。因?yàn)椴捎昧撕唵蔚碾娐?，整體成本較低，便于推廣，可以獲得良好的經(jīng)濟(jì)效益。
同類課題研究水平概述
- 現(xiàn)行的避障小車多采用微處理器或單片機(jī)作為電路的核心，譬如以AT89SC51/52、AVR或者PIC等作為整個(gè)小車的硬件核心，以算法作為軟件核心，以單片機(jī)仿真、編程作為基礎(chǔ)。這些產(chǎn)品多以超聲波傳感器作為探測傳感器，也有采用微動(dòng)開關(guān)的。這樣一來，小車的成本就比較高。小車本體的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)多采用矩形或者方形，雙輪獨(dú)立驅(qū)動(dòng)，但往往配有兩個(gè)輔助輪，這樣就不利于小車實(shí)現(xiàn)壁障轉(zhuǎn)彎等動(dòng)作。
