今年的黑龙江省电子设计大赛 D题 自动搬运小车

1 系统硬件电路设计
整个系统结构框图如1所示。

图1 系统框图
1.1寻迹电路设计
本设计需要检测直线行驶区和沿弧线行驶区具有一定黑白对比度的黑线。图2为寻迹发射和接收电路,共有两套,分别检测左侧车轮和右侧车轮的偏转情况。采取的是反射取样式,高亮度的发光二极管与光敏二极管呈V字型放置。光敏三极管接收到的信号用LM358进行电压比较与放大。图2的电路在+5V电压下工作,根据发射管和接收管所需的工作压降和工作电流,选取的负载电阻如图中所示。此部分电路的设计具有灵敏度高、可调节等特点。

图2 寻迹发射和接收电路
1.2 金属探测及报警电路设计
本设计需要检测在轨道下的未知位置处埋藏的金属片,并且在检测到金属片时,发出声光告警。如图3所示。图中的探头为J2D-5NB常闭型接近开关。其输出电压可直接送给单片机进行处理。当检测到金属片后,单片机马上输出信号,控制由NE555时基电路构成的多谐振荡器开始振荡,驱动发光二极管D1闪亮,蜂鸣器B1断断续续的鸣叫。

图3 金属探测器检测及报警电路
1.3 平行光管方向探测电路设计
此部分设计采用两对光敏三极管,用于检测车库外的200W的灯泡发出的光线,放在车前部的中间位置。当两个光敏三极管同时检测到光时,直线前进。当光敏三极管检测不到光时,处于截止状态,双运算放大器LM358输出低电平给单片机的P2.3、(P2.4)后,由程序处理;若左路未检测到光,则向右拐弯;若右路未检测到光,则向左拐弯。
当光敏三极管接收到光后导通,相应的LM358输出低电平给单片机,将继续让小车前进。

图4 驶向车库时光检测电路
1.4电机驱动电路设计
电源电路的设计在整个系统中起着至关重要的作用。由于采用的是双驱动的小车,这部分电路必须能够输出两个不同的电压值,分别去控制小车的左、右两个驱动电机,使小车的两个履带的转速相同或不同,从而来控制它的前进和转弯。主要应用四双向模拟开关CD4066、8缓冲器及线驱动器74LS244、三端可调整输出稳压器LM317及稳压块7805来完成单片机和小车之间的控制和驱动信号的连接。为了保证每个单元电路都能够稳定的供电,采取分别供电的方法,控制各个电路的启动。

图5 电源模块电路

1.5显示电路
显示电路的设计采用串行口方式0输出,静态显示。显示电路中使用4位数码管,由四块移位寄存器74LS164实现串行传送。其中,第一位显示检测到的金属块数,为了便于区分,它与其他三个隔开一定的距离,后三位用于分时显示时间或距离。硬件接口电路如下图所示。

图6 单片机接口及显示电路
1.6 停车部分
此部分的电路利用了前边的寻迹部分的电路,这里只使用了P2.1检测位,让它检测车库的黑边。在驶向车库时的程序中,若P2.1输出高电平,则意味着小车已经完全进入车库内部;若输出低电平,则继续寻光前进。电路图参照图1寻迹发射和接收电路图。
2、软件设计体系结构
(1) 时序管理:采用时间控制的方法,在程序中设定各种时间参数值(这些参数值由反复实际测量得到),通过比较是否已达到或超过预定时间,来控制各段运行。
(2) 中断管理:采用多中断方式,因为优先级的设置,避免了多级中断的相互干扰。其中,T0中断的优先级最高。
(3) 多种控制方式复合:用时间信号与各种检测信号共同控制车的运行。
程序整体流程图:

图7 程序流程图
3 可靠性设计
在前向通道中的寻迹电路和平行光管光强度传感器电路中所使用的,是高亮度的发光二极管和灵敏度适当的光敏二极管,这样可使光敏三极管接收到的光强度足够大,而且为了进一步提高其可靠性,采用了LM358电压比较器进行噪声切割。在程序设计中,当外部中断1和外部中断0中断不用后,将其关断,这样就避免了干扰信号的产生。
4 系统测试结果
小车进入车库停车时间为60秒左右。在探测到金属块时,能准确显示距起点的时间,同时有声光显示。小车基本上能按照预定路线行进,进入车库,且时间未超过90秒。在声光报警电路中,采用的是蜂鸣器和高亮度的发光二极管。在每次检测到有金属块时,都能发出声光指示信息,显示清晰。
5 结论
整个系统的设计以单片机为核心,利用了多种传感器,在中断管理、时序管理的复合控制方式下,将软件和硬件相结合。本系统能实现如下功能:
(1) 自动沿预设轨道行驶
小车在行驶过程中,能够自动检测预先设好的轨道,实现直道和弧形轨道的前进。若有偏离,能够自动纠正,返回到预设轨道上来。
(2) 自动检测轨道下的金属片
小车在按照轨道行进过程中,可以检测埋在轨道下的金属片,并且可以显示检测到的金属片的数目。
(3) 检测到指定点后自动停车
小车可以自动检测到指定点的标志,并且自动停车。
(4) 自动躲避障碍物
小车可以自动躲避障碍物,当小车探测到前进前方的障碍物时,可以自动调整,躲避障碍物,从无障碍区通过。
(5) 自动寻引导源进入车库
小车通过障碍区后,能够在光源的引导下,自动进入车库,当车体完全进入车库后可以自动停车。
(6) 自动报警和显示时间
小车在每次探测到金属片后能够自动发出声光报警信息,显示金属片距起点的时间。
(7) 在规定时间内完成整个运行过程
通过参数设定可以使小车在规定的时间内完成运行任务。
本文作者创新观点:利用高性能的单片机,辅以各种传感器来检测路面、障碍物等周围环境,通过高可靠性的软件设计,可以实现小型电动车的智能控制。此控制方法有很大的应用价值,例如可以应用于智能机器人及自动倒车、停车的设计。

这个主要运用自动控制的知识 加上单片机或者arm控制等综合知识的运用

黑龙江属于哪个省~

黑龙江本身就是省行政区划,简称“黑”。
黑龙江省是中国位置最北、最东,纬度最高,经度最东的省份,西起121°11′E,东至135°05′E,南起43°26′N,北至53°33′N,东西跨14个经度,南北跨10个纬度,2个热量带;东西跨14个经度,3个湿润区。
北部和东部与俄罗斯相邻,边境线长3045千米,是亚洲与太平洋地区陆路通往俄罗斯远东地区和欧洲大陆的重要通道,西部与南部分别与内蒙古和吉林省相邻,东部近日本海。

黑龙江风景名胜:
黑龙江省有10座中国优秀旅游城市,重点文物保护单位227处,其中全国重点文物保护单位15处、省级重点文物保护单位212处。国家级自然保护区15处,省级自然保护区35处,其中扎龙国家级自然保护区是中国第一个大型水禽保护区。
著名风景名胜区有34处,其中国家重点风景名胜区2处,省级风景名胜区32处。黑龙江省有森林公园96处,其中国家级森林公园54处、省级42处。地质公园有15个,其中世界地质公园1个、国家地质公园5个、省级地质公园9个。

#18915898667# 黑龙江今年导游资格证的报名时间是什么时候呀?考的是省导还是国导呀?每年的教材都一样吗?参加考试培训班过关率会有保障吗? ******
#明何# 你要考今年的话得等夏天的时候考了、七月中旬考、每年教材内容基本都是那些、改也是换汤不换药、你可以报国导也可以报省导、但是我觉得你还是报国导加上英语或者韩语、报班也不会保障过关率、但是这里也是有水份的、据说一万多块钱就能办…

#18915898667# 现在黑龙江省的黄豆的价格是怎样的 ******
#明何# 为你提供今日最新2月20日大豆价格行情信息: 产品名称 货品所在地 单价(不含运费) 起批量 大豆 安徽宿州市 4100.00/吨 35吨 大豆 黑龙江北安市 4000/吨 60吨 高蛋白大豆 黑龙江依安县 6.00/千克 1千克 优质大豆 安徽宿州市 4100.00/吨 30吨...

#18915898667# 黑龙江省漠河以北的黑龙江主航道中心线,是我国领土的()A.最西端B.最东端C.最北端D.最南 - ******
#明何# 我国最北端在漠河以北黑龙江主航道中心. 故选:C.

#18915898667# 夏至日(6月22日前后),下列地点白昼最长的是( )A.黑龙江省B.曾母暗沙C.帕米尔高原D.漠 - ******
#明何# 地球在绕太阳公转时,太阳光的直射点在南北回归线之间有规律的移动着.当北半球的夏至日来临时,太阳光直射在北回归...

#18915898667# 河南省户口和档案回原籍的问题. - ******
#明何# 有些地方确实存在这种问题.如果你想把你的户口都迁回河南还有几种途径:1、在河南周口市找一份工作,签合同的那种,如果是国家事业单位或者金融系统那你就更不用担心了.2、在周口市以你的名义买套房,这样恭喜你又可以重新获得本市户口了.3、至于你的档案问题,可以在工作后,由工作单位向档案寄存机关发放档案商调函,将你的档案转到周口,这样应该可以解决问题了.4、至于你的派遣证问题,一般过期需要重新改派,太麻烦,一般人办不了.建议不要纠结了.是的,作为机关单位开商调函是很慎重的,除非你在本地有工作,这样才可以.如果你在周口工作了,单位不保存档案由人才中心托管的情况下,你可以有单位开具证明,委托人才中心开具调档函.

#18915898667# TI杯电子设计大赛四川赛区和江苏赛区的题是不是一样的 - ******
#明何# 适用于TI参考题(TI参考题于8月12日公布),选用TI参考题的省市有:上海,江苏,浙江,陕西,湖北,四川,重庆,黑龙江,辽宁,天津.

#18915898667# 哈尔滨剑桥学院的学前教育怎么样?我是今年黑龙江省的考生,我打了376分,能上这个学校的学前教育专业么? - ******
#明何# 上是能上,但是这个学校是三表,学费贵不说,还是民办的,不过学前教育专业以后就业肯定容易!你不一定非去那不可,省内还有挺多专科,以你的分上一些专科绝对比剑桥强!

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