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1、智能小汽車論文摘要本設計為以AVR mega128為主控制器的智能小車控制系統(tǒng)。小車系統(tǒng)由紅外線循跡模塊、L298N電機控制模塊、電源模塊組成、小車轉速計數(shù)模塊。小車供電系統(tǒng)采用電池組供電。小車循跡模塊4個RPR220光電對管構成，左面兩個RPR220光電對管檢測左車車道邊沿信號，使小車的左輪一直沿著左面的黑色跑道行駛；中間的RPR220光電對管檢測跑道黑線累加計數(shù)并在相應的跑道處轉彎，而右面RPR220光電對管是防止小車從右面沖出跑道，所以總體4個傳感器相結合使小車實現(xiàn)循跡功能。轉速計數(shù)模塊實現(xiàn)小車的轉彎的程度。本次設計的小車系統(tǒng)經(jīng)過測試運行比較穩(wěn)定，基本達到預期目的。關鍵詞：AVR meg
2、a128、循跡、轉彎The design for the main controller to AVR mega128 smart car control system. Trolley system consists of infrared tracking module, L298N motor control module, power module, the car speed counting module. Car power supply system using battery pack. Car tracking module 4 RPR220 photoelectric t
3、ube structure, left two RPR220 photoelectric tube left car lane edge detection signal to the car's revolver had been traveling along the left side of the black runway; intermediate RPR220 photoelectric detection runway black line on the tube and at the turn in the appropriate runway, while the r
4、ight RPR220 photoelectric tube is to prevent the car from the right runway, so the overall four sensors combine to make the car to achieve tracking functionality. Speed counting module to achieve the degree of turning the car. The design of the car after the test run the system more stable, basicall
5、y achieve the desired objectives.Keywords: AVR mega128, traction, cornering目錄0引言11 系統(tǒng)方案設計分析21.1 控制器的選擇1.2 光電開關檢測模塊31.3 7.2V直流電機與L298N電機控制模塊的論證與選擇31.4電源模塊的選擇42 理論分析與計算42.1 RPR220檢測計算與控制52.2節(jié)能63 硬件設計63.1 RPR220檢測電路63.2 L298N驅動電路74 程序設計與流程84.1程序功能描述與設計思路84.1.1 程序功能描述84.1.2 程序設計思路84.2程序流程圖 95 測試方法與測試結果1
6、15.1測試方案115.2 測試條件與儀器115.3 測試數(shù)據(jù)與結果分析115.3.1 PWM調速115.3.2 超車時間控制126 總結126.1 設計小結12參考文獻13附錄1：系統(tǒng)原理圖14附錄2：部分源程序150引言在本設計中，要求車頭緊靠起點標志線，在跑道中黑線的2、3、8、9處轉彎，在1、4、5、6、7處正常循跡，在10處停止。跑道如圖1 。0 IntroductionIn this design, requiring the front line against the starting flag, the black line on the runway at the turn
7、 of 2,3,8,9, 1,4,5,6,7 place in normal driving, stop at 10. Figure 1 runway.圖0-1 小車跑道具體要求如下所示：1. 基本要求（1）小車從起點標志線開始，在行車道各正常行駛一圈。（2）在跑道中黑線的2、3、8、9處轉彎，在1、4、5、6、7處正常行駛，在10處停止。1 系統(tǒng)方案設計分析小車系統(tǒng)由光電循跡模塊、L298N電機控制模塊、電源模塊組成。系統(tǒng)總體框圖如圖1-1所示。圖1-1 小車系統(tǒng)框圖下面分別對這幾個模塊的進行選擇：1.1 控制器的選擇在本設計系統(tǒng)中中，我們選擇AVRmega128為小車的控制器。因為AVRm
8、ega128單片機處理數(shù)據(jù)的速度是普通單片機的8-12倍，內(nèi)部自帶SPI、ADC、EEPROM PWM及雙UART高性能、 先進的 RISC 結構和強大的外圍設施等。1.2 光電循跡模塊的論證與選擇方案一：采用4個RPR220循跡。此方案運用4個RPR220檢測轉彎標志及跑道兩側的邊沿標志。，它測量距離近，但反應靈敏、準確。方案二：采用光電開關循跡。小車跑道兩側均有一定的高度差，可以通過控制光電開關的靈敏度實現(xiàn)邊沿檢測，實現(xiàn)小車的循跡。在本設計中在轉彎處都有兩厘米寬度的黑膠帶，無論小車前端走到何處，都可以利用RPR220很靈敏的檢測到轉彎標志，由于跑道兩側的高度差不是很大，故RPR220更容易
9、控制小車，防止小車沖出跑道。因此，綜合以上兩種種方案，選擇方案一。1.3 5V直流電機與L298N電機控制模塊的論證與選擇方案一：采用繼電器對電機的開關進行控制，可以完成電機的正轉，反轉，調速，但繼電器響應時間慢，使小車運動靈敏度降低，增加了避障的難度。而且機械結構易磨損，可靠性不高。它適用于大功率電機的驅動，對于中小功率的電機則極不經(jīng)濟。方案二：采用L298N控制芯片，通過單片機I/O口輸入改變控制端的電平，即可實現(xiàn)5V直流電機正反轉、停止的操作。運用此方案可以很好的利用單片機程序控制達到控制電機的目的。基于以上兩種的方案的比較，選擇方案二。1.4電源模塊的選擇整個電路系統(tǒng)我們采用電池組供電
10、，能夠滿足系統(tǒng)要求。5V電池為控制器及外圍電路供電，7.2V電池為兩個電動機供電。2 理論分析與計算2.1信號檢測與控制2.1.1 光電開關檢測計算與控制 在本設計中我們運用的光RPR220是一種靈敏度可調，可以根據(jù)不同的環(huán)境的光線強度進行調節(jié)以使其準確的響應檢測信號。控制方法原理：把RPR220接入TTL電平，根據(jù)RPR220光電對管的發(fā)出和返回的紅外線的多少來識別檢測信號，即RPR220光電對管是否壓到黑線。具體做法是先讓4個RPR220未壓到黑線，通過調節(jié)與其相連的電位器使4盞相對應的二極管點亮，然后讓4個RPR220壓到黑線，看4盞相對應的二極管是否全部熄滅，否則通過調節(jié)與其相連的電位
11、器使相對應的二極管熄滅。如此反復調試最終達到4個RPR220未壓到黑線時，4盞相對應的二極管全部熄滅；當4個RPR220壓到黑線，4盞相對應的二極管全部點亮，讓控制如圖2-1所示圖2-1 RPR220光電對管工作原理圖圖2-1 RPR220與地面垂直高度2.2節(jié)能電機功耗計算：直流電機功率=機械效率*電壓*電流扭矩=9.55*（功率/轉速）機械效率=輸出功率/輸入功率輸入功率=電壓*電流我們需要運用的電機是直流，并且為了使小車有足夠的動力，選電壓值為7.2V。要求電機的扭矩在一定值范圍內(nèi)。由于小車要循跡和超車，小車的速度要求也比較小，通過以上直流電機功率計算公式可知：選用7.2V直流電機，電機
12、的功率小，并且機械效率高。3 硬件設計 3.1 RPR220檢測電路當紅外傳感器檢測到黑膠帶時，會傳送給控制器一個跳變信號，從而使控制器實行相關操作。電路如圖3-1所示圖3-1 RPR220檢測電路3.2 L298N驅動電路電路如圖3-2所示，即可通過單片機I/O直接口至電機轉動。圖3-2 L298N驅動電路4 程序設計與流程4.1程序功能描述與設計思路4.1.1程序功能描述1、 當單片機接收到RPR220的檢測到信號后，控制電機左轉右轉;以此實現(xiàn)循跡4.1.2 程序設計思路1、 循跡轉彎設計思路當左右兩邊RPR220都接收檢測到信號時，兩光電開關都輸出低電平，小車直行；當左右RPR220分別
13、為接收不到信號、接收到信號時，左右光電開關分別輸出高、底電平，小車右拐；當左右RPR220分別為接收到信號、接收不到信號時，左右光電開關分別輸出底、高電平，小車左拐；當中間RPR220檢測到拐彎標志線時，輸出為高電平，并實現(xiàn)對標志線計數(shù)功能，作為小車起始、拐彎，實現(xiàn)小車的起始、拐彎。4.2程序流程圖1、 主程序流程圖圖4-1 主程序流程圖2、 循跡子程序流程圖圖4-2 循跡子程序流程圖圖4-3 超車子程序流程圖5 測試方法與測試結果5.1測試方案一、硬件模塊測試：系統(tǒng)本身由兩個獨立的模塊構成，所以分兩部分進行調試。 1、接入5V電源，把光電開關與RPR220固定在小車上，單獨調試，調整其靈敏度
14、2、接入7.2V電源，調試L298N電機驅動電路。二、軟件模塊測試：采用自下而上的調試方式，先進行模塊測試程序的調試，待全部通過之后將所有的軟件程序串接起來并結合硬件電路進行整體調試。5.2 測試條件與儀器測試條件：檢查多次，仿真電路和硬件電路必須與系統(tǒng)原理圖完全相同，并且檢查無誤，硬件電路保證無虛焊。測試儀器：數(shù)字萬用表、秒表，計算器、直尺。5.3 測試數(shù)據(jù)與結果分析5.3.1 PWM調速測試數(shù)據(jù)如表5-1所示：表5-1 小車前進10s行駛的距離（單位：cm）次數(shù)占空比1：3占空比1：2占空比1：1占空比1：0.5占空比1：0.310.40.71.32.23.420.50.71.123.33
15、0.40.61.22.13.340.40.51.12.13.4拐彎誤差太大較小可以較小較大結果分析：當車速過快過慢時，小車容易沖出軌道。當占空比為1:1時，小車行駛最穩(wěn)定，可以作為小車正常行駛速度。當占空比為1:2與1:0.5時拐彎誤差較小，所以可選用占空比1：0.4與1:1.8應用于小車的加速與減速。6 總結6.1 設計小結本設計每輛小車利用光電開關與RPR220光電對管實現(xiàn)循跡功能，通過調整能夠使小車沿著跑道行駛一圈。在循跡的過程中，RPR220光電對管反應靈敏，能夠非常正確的捕獲信號，實現(xiàn)循跡。本系統(tǒng)性能穩(wěn)定，達到了設計目標。參考文獻1童詩白. 模擬電子技術基礎 第三版. 北京：高等教育
16、出版社，2001.12孫肖子. 實用電子電路手冊（模擬分冊）.北京：高等教育出版社，19923譚浩強. C語言程序設計(第二版). 北京：清華大學出版社，2000 4黃智偉. 全國大學生電子設計競賽訓練教程. 北京：電子工業(yè)出版社，2005附錄1：系統(tǒng)原理圖附錄2：部分源程序我的大學愛情觀目錄：1、 大學概念2、 分析愛情健康觀3、 愛情觀要三思4、 大學需要對愛情要認識和理解5、 總結1、什么是大學愛情：大學是一個相對寬松，時間自由，自己支配的環(huán)境，也正因為這樣，培植愛情之花最肥沃的土地。大學生戀愛一直是大學校園的熱門話題，戀愛和學業(yè)也就自然成為了大學生在校期間面對的兩個主要問題。戀愛關系處
17、理得好、正確，健康，可以成為學習和事業(yè)的催化劑，使人學習努力、成績上升；戀愛關系處理的不當，不健康，可能分散精力、浪費時間、情緒波動、成績下降。因此，大學生的戀愛觀必須樹立在健康之上，并且樹立正確的戀愛觀是十分有必要的。因此我從下面幾方面談談自己的對大學愛情觀。2、什么是健康的愛情：1) 尊重對方，不顯示對愛情的占有欲，不把愛情放第一位，不癡情過分；2) 理解對方，互相關心，互相支持，互相鼓勵，并以對方的幸福為自己的滿足; 3) 是彼此獨立的前提下結合；3、什么是不健康的愛情：1)盲目的約會，忽視了學業(yè);2)過于癡情，一味地要求對方表露愛的情懷，這種愛情常有病態(tài)的夸張;3)缺乏體貼憐愛之心，只
18、表現(xiàn)自己強烈的占有欲;4)偏重于外表的追求;4、大學生處理兩人的在愛情觀需要三思：1. 不影響學習：大學戀愛可以說是一種必要的經(jīng)歷，學習是大學的基本和主要任務，這兩者之間有錯綜復雜的關系，有的學生因為愛情，過分的忽視了學習，把感情放在第一位；學習的時候就認真的去學，不要去想愛情中的事，談戀愛的時候用心去談，也可以交流下學習，互相鼓勵，共同進步。2. 有足夠的精力：大學生活，說忙也會很忙，但說輕松也是相對會輕松的！大學生戀愛必須合理安排自身的精力，忙于學習的同時不能因為感情的事情分心，不能在學習期間，放棄學習而去談感情，把握合理的精力，分配好學習和感情。3、 有合理的時間；大學時間可以分為學習和
19、生活時間，合理把握好學習時間和生活時間的“度”很重要；學習的時候，不能分配學習時間去安排兩人的在一起的事情，應該以學習為第一；生活時間，兩人可以相互談談戀愛，用心去談，也可以交流下學習，互相鼓勵，共同進步。5、大學生對愛情需要認識與理解，主要涉及到以下幾個方面：（1） 明確學生的主要任務“放棄時間的人，時間也會放棄他。”大學時代是吸納知識、增長才干的時期。作為當代大學生，要認識到現(xiàn)在的任務是學習學習做人、學習知識、學習為人民服務的本領。在校大學生要集中精力，投入到學習和社會實踐中，而不是因把過多的精力、時間用于談情說愛浪費寶貴的青春年華。因此，明確自己的目標，規(guī)劃自己的學習道路，合理分配好學習
20、和戀愛的地位。（2） 樹林正確的戀愛觀提倡志同道合、有默契、相互喜歡的愛情：在戀人的選擇上最重要的條件應該是志同道合，思想品德、事業(yè)理想和生活情趣等大體一致。擺正愛情與學習、事業(yè)的關系：大學生應該把學習、事業(yè)放在首位，擺正愛情與學習、事業(yè)的關系，不能把寶貴的大學時間，鍛煉自身的時間都用于談情說有愛而放松了學習。 相互理解、相互信任，是一份責任和奉獻。愛情是奉獻而不時索取，是擁有而不是占有。身邊的人與事時刻為我們敲響警鐘，不再讓悲劇重演。生命只有一次，不會重來，大學生一定要樹立正確的愛情觀。（3） 發(fā)展健康的戀愛行為 在當今大學校園，情侶成雙入對已司空見慣。抑制大學生戀愛是不實際的，大學生一定要
21、發(fā)展健康的戀愛行為。與戀人多談談學習與工作，把戀愛行為限制在社會規(guī)范內(nèi)，不致越軌，要使愛情沿著健康的道路發(fā)展。正如馬克思所說：“在我看來，真正的愛情是表現(xiàn)在戀人對他的偶像采取含蓄、謙恭甚至羞澀的態(tài)度，而絕不是表現(xiàn)在隨意流露熱情和過早的親昵?！保?） 愛情不是一件跟風的事兒。很多大學生的愛情實際上是跟風的結果，是看到別人有了愛情，看到別人幸福的樣子（注意，只是看上去很美），產(chǎn)生了羊群心理，也就花了大把的時間和精力去尋找愛情（5） 距離才是保持愛情之花常開不敗的法寶。愛情到底需要花多少時間，這是一個很大的問題。有的大學生愛情失敗，不是因為男女雙方在一起的時間太少，而是因為他們在一起的時間太多。相反
22、，很多大學生戀愛成功，不是因為男女雙方在一起的時間太少，而是因為他們準確地把握了在一起的時間的多少程度。（6） 愛情不是自我封閉的二人世界。很多人過分的活在兩人世界，對身邊的同學，身邊好友漸漸的失去聯(lián)系，失去了對話，生活中只有彼此兩人；班級活動也不參加，社外活動也不參加，每天除了對方還是對方，這樣不利于大學生健康發(fā)展，不僅影響學習，影響了自身交際和合作能力?？偨Y：男女之間面對戀愛，首先要擺正好自己的心態(tài)，樹立自尊、自愛、自強、自重應有的品格，千萬不要盲目地追求愛，也不宜過急追求愛，要分清自己的條件是否成熟。要樹立正確的戀愛觀，明確大學的目的，以學習為第一；規(guī)劃好大學計劃，在不影響學習的條件下，要對戀愛認真，專一，相互鼓勵，相互學習，共同進步；認真對待戀愛觀，做健康的戀愛；總之，我們大學生要樹立正確的戀愛觀念，讓大學的愛情成為青春記憶里最美的風景，而不是終身的遺憾！
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