作品设计报告.docx
![资源得分’ title=](/images/score_1.gif)
![资源得分’ title=](/images/score_1.gif)
![资源得分’ title=](/images/score_1.gif)
![资源得分’ title=](/images/score_1.gif)
![资源得分’ title=](/images/score_05.gif)
《作品设计报告.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《作品设计报告.docx(70页珍藏版)》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、作品设计报告作品设计报告 本文关键词:报告,作品,设计作品设计报告 本文简介:序号:编码:燕山高校第五届DIY达人赛作品申报书作品名称:多功能智能小车所属学院:电气工程学院申报者姓名:(集体名称):时钟树共青团燕山高校委员会2022年4月说明1、申报者应在仔细阅读此说明各项内容后按要求具体填写。2、申请书请用A4纸单面印制,申请书左侧装订。3、表内项目填写时请以4号作品设计报告 本文内容:序号:编码:燕山高校第五届DIY达人赛作品申报书作品名称:多功能智能小车所属学院:电气工程学院申报者姓名:(集体名称):时钟树共青团燕山高校委员会2022年4月说明1、申报者应在仔细阅读此说明各项内容后按要求
2、具体填写。2、申请书请用A4纸单面印制,申请书左侧装订。3、表内项目填写时请以4号楷体_GB填写,务必保证上交材料格式工整,不符合要求一律发回修改。、参赛作品及有关材料必需是中文(若是外文,请附中文本),请以12号打印在A4纸上,附于“参赛作品打印处”。行距:固定值26,页边距:左右2.5cm,上下2.5cm。、作品申报书须按要求以学院为单位统一报送。报送地址:东大活108无协试验室、西区电气C楼432试验室。时间:4月15、16日、申请书序号、编码由无协工作人员统一写。、其他参赛事宜向沟通群无协工作人员询问。联系人:薛亚絮联系电话:13102523723A1申报者状况(个人项目)作品负责人状
3、况姓名性别诞生年月学院名称专业年级作品题目宿舍地址手机宿舍电话电子邮箱合作者状况姓名性别年龄学院年级专业电话A2申报者状况(集体项目)申报者代表状况姓名性别诞生年月学院专业年级作品名称论文题目宿舍地址手机宿舍电话电子邮箱其他作者状况姓名性别年龄学院专业年级电话书目1.作品简介32.设计要求33.主要模块说明.33.1电源供电模块.33.2电机驱动模块.43.3红外线放射及接收模块53.4超声波放射及接收模块.63.5红外遥控模块.73.6液晶屏显示模块.83.7温度检测模块.83.8无线通信模块.93.9重力感应模块.104.主要功能明.104.1循迹功能.104.1.1循迹功能具体说明.10
4、4.1.2系统构成.104.1.3循迹原理114.1.4软件设计.114.2避障功能.114.2.1避障功能具体说明.114.2.2系统构成.114.2.3避障原理124.2.4软件设计124.3红外遥控功能134.3.1红外遥控功能具体说明.134.3.2系统构成.134.3.3红外遥控原理.134.3.4软件设计.134.4超声波测距功能.154.4.1超声波测距功能具体说明.154.4.2系统构成.154.4.3测距原理.154.4.4软件设计.154.5重力感应遥控功能.164.5.1重力感应遥控功能具体说明.164.5.2系统构成.164.5.3重力感应遥控原理.174.5.4软件设
5、计.175.所遇困难及解决过程.186.反思与总结.181.作品简介在智能限制技术高速发展的今日,人类生活的各方各面都渐渐走向了智能化。智能限制技术是一门跨学科的综合性技术,当代探讨非常活跃,应用的领域也日益广泛。智能作为现代社会的新产物,是以后极为重要的发展方向,它可以根据预先设定的模块在一个特定的环境里自动地运行,无需人为的管理,便可以完成预期的目标。如今,对于很多不宜有人干脆担当的任务,均可交给智能机器人完成。不同的智能机器人可以适应不同的环境,可不受温度、湿度等很多环境因素的影响,并高效地完成一些危急任务,智能小车正是其中的一个体现。本设计是以STC89C52单片机为限制核心组建的可实
6、现循迹、避障、红外遥控、超声波测距、重力感应遥控的多功能智能小车。小车由几大模块构成,其分别为电源供电模块、电机驱动模块、红外线放射及接收模块、超声波放射及接收模块、红外遥控模块、液晶屏显示模块、温度检测模块、无线通信模块、重力感应模块。电机驱动模块用于小车的前进、后退、转向限制;红外线放射及接收模块用于检测小车相对于地面黑线的位置及检测小车前方是否有障碍;超声波放射及接受模块用于获得小车与前方物体的距离;红外遥控模块向小车发送红外信号以对小车进行限制;液晶屏显示模块用于显示小车检测到的各项数据;温度检测模块用于检测环境温度;无线通信模块用于无线遥控功能的信号传输;重力感应模块用于感应姿态。2
7、.设计要求小车能沿着地面黑线顺当行驶完全程。小车在遇到前方障碍时能自动以转向或后退的方式进行躲避。能够通过红外信号远程限制小车的前进、后退、转向、加速、减速。能够利用超声波精确测量小车与前方障碍物的距离。能够依据手中MPU6050的倾斜姿态遥控小车的运动。3.主要模块说明3.1电源供电模块供电电池总电压为7.2V,利用LM7805稳压芯片得到5V电压。7.2V电压用于电机驱动模块,5V电压用于单片机及其他模块。电源供电系统电路图3.2电机驱动模块选择L293D电机驱动芯片来驱动直流电机。芯片内部为H桥电路原理。EN1和EN2为使能端,高电平使能,通过限制高电平的占空比,可对电机进行PWM调速。
8、芯片使能后,对IN1置高电平,IN2置低电平,OUT1与OUT2便分别输出凹凸电平,将OUT1与OUT2接在直流电机两端,即可驱动电机旋转。将IN1与IN2电平反转,则相应电机反向转动。IN3与IN4同理。L293D芯片内部逻辑电机驱动模块电路图3.3红外线放射及接收模块轨迹探测通过红外对管实现。放射管放射出肯定频率的红外线,当检测方向遇到障碍物(反射面)时,红外线反射回来被接收管接收,经过比较器电路处理之后,绿色指示灯会亮起,同时信号输出接口输出数字信号(一个低电平信号),由单片机检测到后即可进行相应操作。可通过电位器旋钮调整检测距离。红外线放射及接收模块电路图3.4超声波放射及接收模块超声
9、波是一种频率比较高的声音,指向性强。超声波测距的原理是利用超声波在空气中的传播速度为已知,测量声波在放射后遇到障碍物反射回来的时间。依据放射和接收的时间差计算动身射点到障碍物的实际距离。由此可见,超声波测距原理与雷达原理是一样的。测距的公式表示为:L=CT。式中L为测量的距离长度;C为超声波在空气中的传播速度;T为放射到接收时间数值的一半。已知超声波速度C=344m/s(20室温)。超声波模块时序图由以上时序图可知,我们只须要供应一个10us以上的脉冲触发信号,该模块内部将发出8个40kHz的周期电平并检测回波。一旦检测到有回波信号,便输出回响信号。回响信号的脉冲宽度与所测的距离成正比。由此通
10、过放射信号到收到回响信号的时间间隔即可以计算出距离。距离=高电平常间*声速/2。相应于单片机的操作,我们须要用一个限制口发一个10us以上的高电平,然后在接收口等待高电平输出。一有输出就可以开定时器计时,当此口变为低电平常就可以读定时器的值,此值就为此次测距的时间,然后便可算出距离。如此不断地周期检测,就可以达到移动时测量距离的目的了。超声波放射及接收模块电路图3.5红外遥控模块在可视范围内遥控设备最廉价的方式是通过红外线。目前几乎全部的视频和音频设备都可以通过这种方式遥控。由于该技术应用广泛,相应的应用器件都非常廉价,因此红外遥控是我们日常设备限制的志向方式。在我们的生活中,红外光的发光源实
11、在是太多了,为了保证我们的红外遥控传送的信息精确无误的放射到接收器上,我们在放射信号前须要对信号进行调制。调制是我们使须要的信号区分于噪音的方法。通过调制我们可以使红外光以特定的频率闪耀,红外接收器会适配这个频率,其它的噪音信号都将被忽视。信号放射与接收原理图上图左边,调制信号通过驱动放大由红外LED放射;上图右边,信号通过接收器检测输出。红外信号接收器电路图3.6液晶屏显示模块本设计运用LCD1602液晶屏显示各项需显示的数据。液晶屏显示模块电路图3.7温度检测模块温度的检测运用DS18B20单总线数字温度计。DS18B20数字温度计供应9位温度读数,指示器件的温度。信息经过单线接口送入DS
12、18B20或从DS18B20送出,因此中心处理器到DS18B20仅须要连接一条线。温度检测模块电路图3.8无线通信模块无线通信功能通过NRF24L01实现。NRF24L01是NORDIC公司最近生产的一款无线通信芯片,采纳FSK调制,内部集成NORDIC自己的EnhancedShortBurst协议。可以实现点对点或是1对6的无线通信。无线通信速度可以达到2M(bps)。NORDIC公司供应通信模块的GERBER文件,可以干脆加工生产。我们只须要为单片机系统预留5个GPIO,1个中断输入引脚,就可以很简单实现无线通信的功能,特别适合用来为MCU系统构建无线通信功能。NRF24L01单端50射频
13、输出原理图3.9重力感应模块重力感应模块运用MPU-6050。MPU-6050是全球首例9轴运动处理传感器。它集成了3轴陀螺仪,3轴加速度计,以及一个可扩展的数字运动处理器DMP(DigitalMotionProcessor),可用I2C接口连接一个第三方的数字传感器,比如磁力计。扩展之后就可以通过其I2C接口输出一个9轴的信号。MPU-6050也可以通过其I2C接口连接非惯性的数字传感器,比如压力传感器。MPU-6050对陀螺仪和加速度计分别用了三个16位的ADC,将其测量的模拟量转化为可输出的数字量。为了精确跟踪快速和慢速的运动,传感器的测量范围都是用户可控的,陀螺仪可测范围为250,50
14、0,1000,2000/秒(dps),加速度计可测范围为2,4,8,16g。我们可以用单片机读出MPU6050的加速度传感器和角速度传感器的原始数据。不过这些原始数据对我们用处不大,我们更期望得到的是姿态数据,也就是欧拉角:航向角(yaw)、横滚角(roll)和俯仰角(pitch)。要得到欧拉角数据,就得利用我们的原始数据,进行姿态融合解算,不过这个比较困难。而MPU6050自带了数字运动处理器,即DMP,并且,InvenSense供应了一个MPU6050的嵌入式运动驱动库,结合MPU6050的DMP,可以将我们的原始数据,干脆转换成四元数输出,而得到四元数之后,就可以很便利的计算出欧拉角,从
15、而得到yaw、roll和pitch。运用内置的DMP,大大简化了四轴的代码设计,且MCU不用进行姿态解算过程,大大降低了MCU的负担,从而有更多的时间去处理其他事务,提高系统实时性。4.主要功能说明4.1循迹功能4.1.1循迹功能具体说明小车能稳定地沿着地面黑线前进。当小车相对黑线偏左时,会自动进行小幅度的右转,当小车相对黑线偏右时,会自动进行小幅度的左转,以订正小车的运动轨迹。4.1.2系统构成循迹功能的整个电路系统分为检测、限制、驱动三个模块。首先利用红外对管对路面信号进行检测,经过比较器处理之后,送给软件限制模块进行实时限制,输出相应的信号给驱动芯片驱动电机转动,从而限制整个小车的运动。
16、系统框图如下所示。限制小车驱动电机软件分析检测黑线寻迹功能系统框图4.1.3循迹原理利用红外线在不同颜色的物理表面具有不同的反射性质的特点,在小车下方的左右两端均安装上红外对管。行驶过程中不断地向地面放射红外光,当红外光遇到白色地面时发生漫放射,反射光被装在小车上的接收管接收。假如遇到黑线则红外光被汲取,则小车上的接收管接收不到信号。小车前进时,应始终保持黑线在两组红外对管之间,当小车偏离黑线时,传感器就能检测到黑线,把检测的信号送给小车的中心处理系统,系统即发出信号对小车轨迹予以订正。若是左边红外接收管未接收到红外光,说明小车相对于黑线偏右,则应限制小车左转;若是右边红外接收管未接收到红外光
17、,说明小车相对于黑线偏左,则应限制小车右转。4.1.4软件设计小车启动后进入循迹模式,起先不停地扫描与传感器连接的单片机I/O口,一旦检测到某个I/O口有信号改变,就进入推断程序,把相应的信号发送给直流电机从而订正小车的状态。部分程序:while(1)if(Left_led=0elseif(Left_led=1if(Right_led=14.2避障功能4.2.1避障功能具体说明小车在行驶过程中能自动躲避障碍。当左前方出现障碍时,小车右转;当右前方出现障碍时,小车左转;当正前方出现障碍时,小车先后退一段距离,然后左转。4.2.2系统构成避障功能与循迹功能类似。首先由红外对管检测到前方障碍物,信号
18、经过比较器处理之后,送给软件限制模块进行实时限制,输出相应的信号给驱动芯片驱动电机转动,从而限制整个小车的运动。系统框图如下所示。限制小车驱动电机软件分析检测障碍避障功能系统框图4.2.3避障原理避障原理与循迹原理类似。利用红外线能在物理表面反射的特点,在小车前方的左右两端均安装上红外对管。行驶过程中不断地向前方放射红外光,当红外光遇到障碍时发生放射,反射光被装在小车上的接收管接收。依据障碍的不同方位,传感器把检测的信号送给小车的中心处理系统,系统分析后即发出信号对小车运动方向进行调整。若是左边红外接收管接收到红外光,说明小车左方遇到障碍,则应限制小车右转;若是右边红外接收管接收到红外光,说明
19、小车右方遇到障碍,则应限制小车左转。4.2.4软件设计小车启动后,不断扫描与传感器连接的单片机I/O口,一旦检测到某个I/O口有信号改变,便进入推断程序,把相应的信号发送给直流电机从而变更小车的状态。部分程序:while(1)if(Left_1_led=1elseif(Left_1_led=1if(Right_1_led=1if(Right_1_led=0delay(50);rightrun();delay(30);4.3红外遥控功能4.3.1红外遥控功能具体说明小车启动后,按下红外遥控器的“2”键,小车前进;按下红外遥控器的“8”键,小车后退;按下红外遥控器的“4”键,小车左转;按下红外遥控
20、器的“6”键,小车右转;按下红外遥控器的“5”键,小车停止;按下红外遥控器的“+”键,小车加速;按下红外遥控器的“-”键,小车减速。4.3.2系统构成红外遥控功能的整个系统由红外信号放射部分、接收部分、限制、电机驱动等几个模块构成。首先由遥控器放射红外信号,接收器接收到信号后传递给中心处理器进行分析,继而驱动电机,限制小车的运动。系统框图如下所示。遥控器发送信号接收器接收信号中心处理器分析信号限制小车驱动电机红外遥控功能系统框图4.3.3红外遥控原理按下遥控器的不同按键,即可通过遥控器的红外信号放射器放射经过调制的特定信号,当小车上的红外信号接收器接收到信号后,便对信号进行解调。单片机分析得到
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 作品 设计 报告
![提示](https://www.taowenge.com/images/bang_tan.gif)
限制150内