简易智能电动车设计(6)

本简易智能电动车采用简单的人工智能技术,以单片机为核心,根据位置反馈传感器、红外对射、反射传感器、光电传感器以及金属探测传感器所探测到的信号,可以自动寻迹,变速行驶,前轮转动控制,正向逆向行驶,记忆状态,车辆弯道寻迹运行,绕过障碍物行驶,准确进入车库并停车,实时探测金属薄片存储相关信息并发出声光信号,以及测量全程时间、全程路程等功能。

图1.4 自动寻迹状态图

（2）.正逆向行驶

使用L293B控制后轮电机的正转和反转，L293B的内部结构是一个桥式电路，有两个可选择的导通通道，直流电机所需要的工作电流的极性就由不同的导通方式来决定[1]。这两个通道的导通分别决定后轮电机正转和反转两种状态。 （3）脉宽调制调控速度 如图1－7所示电路

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图1.7脉宽调制电路

计算频率公式推导

本简易智能电动车采用简单的人工智能技术,以单片机为核心,根据位置反馈传感器、红外对射、反射传感器、光电传感器以及金属探测传感器所探测到的信号,可以自动寻迹,变速行驶,前轮转动控制,正向逆向行驶,记忆状态,车辆弯道寻迹运行,绕过障碍物行驶,准确进入车库并停车,实时探测金属薄片存储相关信息并发出声光信号,以及测量全程时间、全程路程等功能。

此处用到施密特触发器，因为它具有上限阈值电压V2、下限阈值电压V1的特性，且受电源VDD限制。

上边电路产生的信号周期的频率满足式（1）[2]

———－（1）

令 V2(VDD－V1) / V1(VDD－V2)＝k然后算出参数k 公式（1）化简为 f = k / RC ————（2） 整理得 T=(1/k) RC

当VDD=5V时，下限阈值电压V1=1.4V ，上限阈值电压V2=3.6V 所以有 k = 1.89

进而由脉冲产生图有公式

1.89 ( R1∥R2 + R2 ) C = T ————(3) （T表示方形脉冲的一个周期大小）

（R1∥R2）: （R1∥R2 + R2 ) = 1 : 5 ————(4)

可以通过调节电阻和电容的大小改变振荡电路的周期。利用可控电位计x9312的变阻功能，实现定频调制脉宽。速度是由驱动电压的大小决定的，当驱动电压的高电平时间长时，电机转动速度快，反之，速度就慢。本作品能实现脉冲信号占空比在1：100～100：1的范围内的任意可调。从而高低电平的变化控制后轮电机的转速，实现了变速调制。 （4）准确停车

停车问题主要需要考虑行车速度、后轮电机的机械特点等等，一般停车方案主要靠自由停车，由于车速不同，难以控制。本小车后轮不具备机械锁死功能，停车显然不能依靠简单的自由停车，经实验验证，采用电压反接制动方式能迅速使后轮电机停转，车速下降为零。准确停车问题得到解决。 （5）绕开障碍物行驶

当小车车头前方的激光传感器接收到信号后会迅速将反馈信息传递给单片机，单片机根据信号的强弱会作出相应摆角的调整。这样，当小车前方出现障碍物时，小车会立即改变转动幅度和方向适应新的道路。 （6）光诱导行驶

经特殊改制的光敏传感器接受到200w白炽灯泡发出的强光时，小车将在强光源的引

本简易智能电动车采用简单的人工智能技术,以单片机为核心,根据位置反馈传感器、红外对射、反射传感器、光电传感器以及金属探测传感器所探测到的信号,可以自动寻迹,变速行驶,前轮转动控制,正向逆向行驶,记忆状态,车辆弯道寻迹运行,绕过障碍物行驶,准确进入车库并停车,实时探测金属薄片存储相关信息并发出声光信号,以及测量全程时间、全程路程等功能。

导之下向前行驶。小车前头三个光电传感器成扇形分布（其结构见图小车传感器位置俯瞰图），中间光管与两边光管的夹角都为60度，左右接收光管都经过了特殊处理，基本上相互之间没有干扰，三个光管在不同位置采集到光源信号后会发出不同的返回信号，这就为小车的转向提供了可靠的保证。 （7）拨码开关选择方式

考虑到刚开始启动时小车不能测到寻迹线，而且小汽车在拐弯的过程中可能会出现拐的程度过大的情况，这时候拨码开关就发挥出他的价值了。拨码开关的状态有两种，一种是刚开始的小车启动，只要开关打到这一种状态，小车就会从起跑线起跑，恰好解决了起跑时小车测不到寻迹线的缺陷，另外一种是小车在行驶过程中的自检，任何拐弯的准确程度都是 难以预料的，而在行驶过程中小车始终保持自检就能解决这个问题，小车的自检包括调整车轮的转动幅度、调整小车的速度以及调整采样时间等。 （8）声光信号提示

小汽车在引导线的引导下前进时，会陆续检测到金属薄片，金属探测器把信号传递给单片机之后，单片机立即把命令发给简单的声光系统，如下图示：

图1－8 金属探测器测试情况 该装置简单可靠，而且容易控制，是一种比较理想的检测装置。 （9）电源连接方式

考虑到电机消耗功率大，容易对微机等产生干扰，所以我们采用双电源供电的方式。芯片和传感器共用一个，并经稳压电路把电压稳定调节在5v左右，这样做可以保证芯片正常工作，足以满足为多种传感器供电的目的。

2.2.2.2 外围传感器

在该作品中，传感器是必不可少的信号接收和发射装置，它们负责采集所有外部环境的各种信息，基本上小车的每一个动作都和传感器有着密切的关系。 图1.9是各传感器布局图：