本系統(tǒng)要求設(shè)計(jì)并制作一個(gè)簡(jiǎn)易智能電動(dòng)車(chē)，設(shè)計(jì)方案包括基本要求，發(fā)揮部分及其它創(chuàng)新部分。

　　

　　

① 電動(dòng)車(chē)從起跑線(xiàn)出發(fā)（車(chē)體不得超過(guò)起跑線(xiàn)）、沿寬度為2cm的黑色引導(dǎo)線(xiàn)到達(dá)B點(diǎn)。

在“直道區(qū)”鋪設(shè)的白紙下沿引導(dǎo)線(xiàn)埋有1~3塊寬度為15cm、長(zhǎng)度不等的薄鐵片。電動(dòng)車(chē)檢測(cè)到薄鐵片時(shí)，立即發(fā)出聲光指示信息，并實(shí)時(shí)存儲(chǔ)、顯示在“直道區(qū)”檢測(cè)到的薄鐵片數(shù)目。

　　

② 電動(dòng)車(chē)到達(dá)B點(diǎn)后進(jìn)入“彎道區(qū)”，沿圓弧引導(dǎo)線(xiàn)到達(dá)C點(diǎn)（也可脫離圓弧引導(dǎo)線(xiàn)到達(dá)C點(diǎn)）。

C點(diǎn)下埋有邊長(zhǎng)為15cm的正方形薄鐵片，要求電動(dòng)車(chē)到達(dá)C點(diǎn)檢測(cè)到薄鐵片后在C處停車(chē)5秒，停車(chē)期間發(fā)出斷續(xù)的聲光信息。

　　

③ 電動(dòng)車(chē)在光源的引導(dǎo)下，通過(guò)障礙區(qū)進(jìn)入停車(chē)區(qū)并到達(dá)車(chē)庫(kù)。電動(dòng)車(chē)必須在兩個(gè)障礙物之間通過(guò)且不得與其接觸。

　　

④ 電動(dòng)車(chē)完成上述任務(wù)后立即停車(chē)，全程不得超過(guò)90秒，行駛時(shí)間達(dá)到90秒時(shí)立即自動(dòng)停車(chē)。
 

圖2 系統(tǒng)總體框圖

　　

方案一：采用CCD單色攝像頭，配計(jì)算機(jī)主板及圖像采集卡。對(duì)白背景下，黑線(xiàn)的識(shí)別，目前做的比較成熟，效果相當(dāng)好。但成本高，很難找到合適的載體。

　　

方案二：采用顏色傳感器。目前顏色傳感器的應(yīng)用，越來(lái)越廣泛，效果也可以。但幾百元的價(jià)格及相對(duì)復(fù)雜的處理電路，并且還需要光源，所以也不是一個(gè)很好的選擇。

　　

方案三：采用一左一右兩個(gè)紅外發(fā)射接收對(duì)管。該傳感器不但價(jià)格便宜，容易購(gòu)買(mǎi)，而且處理電路（如圖3所示），簡(jiǎn)單易行，實(shí)際使用效果很好，能很順利地引導(dǎo)小車(chē)到達(dá)C點(diǎn)。

　　

在該電路中，加比較器LM311的目的，是使模擬量轉(zhuǎn)化為開(kāi)關(guān)量，便于處理。為使發(fā)射有一定的功率，發(fā)射回路要求不小于20mA的電流。

　　

根據(jù) ，故可選擇R1=150Ω。

　　

啟動(dòng)時(shí)，小車(chē)跨騎在黑線(xiàn)上。兩個(gè)紅外發(fā)射接收對(duì)管，分別安裝在黑線(xiàn)的兩側(cè)的白色區(qū)域，輸出為低電壓，當(dāng)走偏，位于黑線(xiàn)上時(shí)，輸出為高電壓。因黑線(xiàn)較窄（2cm），為及時(shí)調(diào)整車(chē)的方向，選擇比較器的閥值為2.5v，即黑白相間的位置，即開(kāi)始調(diào)整。實(shí)驗(yàn)表明，效果較理想

圖3 紅外發(fā)射接收對(duì)管處理電路

 

　　

方案一：采用激光傳感器測(cè)距。能非常準(zhǔn)確地測(cè)出小車(chē)與障礙物的距離，但價(jià)格也高，處理復(fù)雜，不符合我們的要求。

　　

方案二：采用超聲傳感器。進(jìn)口的超聲傳感器，換能器薄，并且?guī)幚黼娐?，輸出與距離成比例的模擬信號(hào)，通過(guò)AD轉(zhuǎn)換，可獲得距離信息，價(jià)格貴。也有一些較簡(jiǎn)單的超聲傳感器及處理電路，能輸出開(kāi)關(guān)量信息，價(jià)格也不貴，是一個(gè)好的選擇，但由于沒(méi)買(mǎi)到現(xiàn)成的處理電路，平常又沒(méi)有做過(guò)這種電路，時(shí)間緊，故未采用。

　　

方案三：采用左右兩個(gè)紅外傳感器。紅外傳感器，是目前使用比較普遍的一種避障傳感器，其處理電路如圖4所示，通過(guò)調(diào)節(jié)R23、R24兩個(gè)電位器，可調(diào)節(jié)兩個(gè)紅外傳感器的檢測(cè)距離為10—80cm，開(kāi)關(guān)量輸出（TTL電平），簡(jiǎn)單、可靠。我們采用這種電路，能可靠地檢測(cè)左前方、右前方、前方的障礙情況，為成功避障提供了保證。

圖4 紅外發(fā)射及接收處理電路

　　

為了檢測(cè)光線(xiàn)的強(qiáng)弱，我們?cè)谛≤?chē)左前方、右前方加了2只光敏傳感器，即光敏電阻。電路如圖5所示。光敏傳感器根據(jù)照射在它上面的光線(xiàn)的強(qiáng)弱，阻值發(fā)生變化，輸出電壓隨之變化，通過(guò)ADC0809后，得到與光強(qiáng)相對(duì)應(yīng)的數(shù)字量，從而引導(dǎo)小車(chē)，向光源靠近。不同型號(hào)的光敏電阻，暗電阻及亮電阻差別較大，需根據(jù)不同參數(shù)的光敏電阻，選用不同大小的分壓電阻。

圖5 光源檢測(cè)電路

　　

　　

采用了一只渦流型鐵金屬探測(cè)傳感器，型號(hào)：LJ18A3-8-Z/BX。可靠探測(cè)距離，小于8cm。

　　

　　

電動(dòng)小車(chē)的本身自帶的換向及驅(qū)動(dòng)電路，相當(dāng)粗糙，電機(jī)的特性也很不好，不能調(diào)速。電壓低了，速度慢，驅(qū)動(dòng)力矩小，走不動(dòng)；電壓高時(shí)（剛換上電池時(shí)），速度又很快，難以調(diào)整。在這上面，花費(fèi)了不少的時(shí)間，效果很不好。最后，決定對(duì)小車(chē)的電機(jī)及驅(qū)動(dòng)電路，進(jìn)行了更換。后輪采用了一對(duì)減速直流電機(jī)，其驅(qū)動(dòng)電路如圖6所示。采用PWM控制，可較方便的對(duì)電機(jī)進(jìn)行調(diào)速。

圖6 電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路

　　

簡(jiǎn)易智能電動(dòng)車(chē)由一個(gè)電動(dòng)玩具車(chē)改造而成。系統(tǒng)的控制部分以單片機(jī)為核心，通過(guò)對(duì)前向通道各種傳感器信號(hào)的采集、處理，較好地實(shí)現(xiàn)了后向通道驅(qū)動(dòng)及轉(zhuǎn)向電機(jī)的運(yùn)動(dòng)控制和相關(guān)信息的處理、顯示和聲光報(bào)警。