简易智能电动车设计(7)

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1.9 电动车传感器布局图

小汽车的各部分功能都与相对应的传感器有着密切的联系，单片机的所有控制信号都依据各传感器采集到的信号来判断。 （1）光电传感器

亦称光敏传感器[3]，它是一种能量转换器件，是利用各种手段将光能量变换成相应的电信号的器件，即把入射电磁辐射能量转换成电能，然后通过对电能信号的测量了解辐射源的大体性质（在本系统中，主要为光源位置）。

图1.10、图1.11分别是光电传感器发射区、接受区的接法：

图1.10 发射电路

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1.11接收电路

如下图1－5所示，固定在车头部位的光电传感器成向外发射状分布，中间光电传感器与两边光电传感器的夹角为60度左右（示意图如图1－10），接收光信号时，三个光电池的状态组合成不同的各种信息，通过比较器返回信息给单片机，由单片机处理和判断方向和转动幅度这部分传感器主要完成循诱导光源（200w白炽灯）行驶的功能；

中间光管接收信号正面行驶

左边光管接收信号左拐

右边光管接收信息右拐

图1.12光敏传感器测量信号简图

（2）红外反射传感器

车前轮附近的三个横向排列的红外反射传感器[3]是用来探测寻迹行驶信号的，两个相连传感器之间有一定的距离，当路面信息改变时，左中右三个传感器将反馈回不同的信息，单片机接收到相应的信号后将会在约定的反应时间里面做出向左、向右转动前轮或者中间锁定前轮的动作；

（3）金属探测传感器

该部分是利用涡流原理来解决的，把产生磁效应的线圈固定在车身底部距地面0.5cm左右的地方，利用振荡电路和选频电路的结合构成金属探测器主体。首先把振荡频率固定在某个值上（本设计拟采用1250hz），然后调整选频电路的中心频率f0，当f0的大小在1250附近时，选频电路的输出脚（LM567的8脚）将会保持低电平输出，当探测器遇到金属薄片时，振荡电路的频率将产生相应的改变，此时选频电路的中心频率与振荡频率不再相匹配，因此输出脚将会由低变高，以示出金属物体（铁片）被检测到。下图是选频电路：

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。

1.13选频电路原理图 （4）红外对射传感器

后轮的红外对射传感器是用来测量小车行驶的速度的传感器。该传感器的对射口与小车后轮电机的一个连动齿轮成90度，该齿轮的齿宽足以挡住对射口，当齿轮随车轴一起转动时，红外对射管就会测到不连续的对射信号，再返回信息给单片机，单片机就可以根据这些信号进行计数了。

（5）激光反射传感器：

激光反射传感器主要利用激光的聚焦和稳定的特点，发射管与接收管调好一定角度后，就能比较准确的测量到前方的障碍物，然后单片机根据信号的强弱程度来控制小车的转动幅度和速度，以达到绕开障碍物目的。 （6）位置反馈传感器：

该传感器安装在前轮附近，能及时把前轮的摆幅方向反馈给单片机，单片机利用位置反馈传感器测到的信息和其他传感器的综合信息及时调整前轮的转动幅度以及协调处理前轮的方向迹摆幅控制。

以下是各传感器与单片机之间简单的关系说明：

图1.14 单片机与传感器之间的关系图

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。

2.2.2.3 液晶显示部分

（1）液晶板简图

图1－15液晶显示屏简图

（2）液晶板原理分析和说明

该液晶显示为8位并行数据模式，分为初始化设置、写命令、写数据、读数据等操作程序，三条控制线RS、RW、E分别对应液晶板控制中的命令字或数据输入的选择控制位、读或写状态的选择控制位和片选信号控制位。该液晶一屏幕能完全显示四行汉字或ASCII码，单片机对其各控制位进行位控，能轻松显示题中要求的各种显示内容.液晶显示的内容主要包括：探测到的金属薄片的数目，每一块金属薄片（中心线）离起跑线的距离以及全程时间和全程路程。

3 系统的软件设计 3.1 系统软件的简单介绍

系统的软件设计分为对双直流电机的控制、对传感器信号的处理和显示控制。其关键部分在于对直流电机的控制，前轮电机的正转和反转分别决定小汽车方向的左拐弯、右拐弯及直线行驶，后轮电机的正转和反转则分别决定小汽车的前进和倒车，在寻迹过程中，单片机始终使用增量控制的方案，即在调整拐弯或速度控制以及纠偏寻迹的过程中，路面信号采样速度、行驶速度、方向调整幅度等都是需要随时调整的，而且都是以一定步进值连续增加或者连续减少这些参数值的。传感器部分的控制主要负责从外界采集信息，不同的信息对应不同的处理方案。液晶部分的控制主要负责实时显示相关有效信息。

3.2系统软件简单结构以及流程图

该系统主要以传感器的探测点为出发点，逐步在寻迹或者探测障碍物的过程中实现各项指定的功能。 如图1－9为系统流程图。