1、中国海洋大学 郭长玉 许林林 闫芳芳1E9 简易智能电动车设计报告中国海洋大学 郭长玉 许林林 闫芳芳摘要本智能小车采用凌阳单片机 SPCE061A 作为控制器，利用感光、感铁及红外接近传感器来感知外界信号的变化，实现了小车能够沿着黑线走，并且越过障碍物通过光源的引导顺利的达车库，途中记录了遇到的铁块数目并且显示出来。一、方安论证与比较1 方案比较方案一：用继电器来控制电机的停与转，但是转速不可调。用红外传感器实现避障，红外传感器发出了红外光，障碍物反射光，距离障碍物远近不同，传感器输出的信号不同，将信号送入单片机进行 A/D 转换，控制小车的左传、右转。方案二：用单片机的 PWM 信号控制电
2、机的转速，即可实现电机转弯，用红外接近传感器实现避障，当距离障碍物 10cm 时，红外接近传感器由低电平变为高电平。由单片机控制小车转弯，用磁接近开关检测铁片，有铁片即使开关由常开变常闭，单片机进行声光报警，有光敏三极管检测 200w 光源。有光敏电阻来检测白纸上的黑线，是小车顺黑线运动。2 方案的确定比较两种方案，运用方案一，信号的处理比较复杂，不容易实现对小车的控制。方案二运用了比较先进的传感器，使问题的处理变得相对简单。通过比较我们最终选用了方案二，并基本完成了题目设计要求二、工作原理、框图及电路设计1、 工作原理利用光敏电阻来感知黑线，能够使小车沿着黑线的轨迹走；利用感金属的接近开关来
3、感知铁块，使小车遇到铁块时发出信号；当碰到障碍物时，光电开关由低电平变为高电平；利用光敏三极管来感知光源，引导小车进入车库。2、 电路方框图感金属接近传感器接近传感器光敏三极管单片机SPCE061A声音电机运转显示中国海洋大学 郭长玉 许林林 闫芳芳23、单元电路设计及分析（1） 光敏电阻部分利用光敏电阻可以感知颜色的深浅，并根据颜色的深浅的不同而输出不同的电压信号，从而使小车区分白纸和黑线。具体实现电路如下所示图 1。图 1 图 2（2） 感金属的接近传感器和红外接近传感器部分利用感金属的接近传感器可以检测到铁皮向单片机发送出信号，使单片机可以记录下铁块的数目；在小车的前、左、右方各放置一红
4、外接近传感器，当小车遇到障碍物时，可以由传感器向单片机发出电压信号，使小车能够根据信号的不同做出相应的反应，从而实现避开障碍物。（3） 小车经过障碍区以后通过光源的导向，利用光敏三极管来感知光源，引导小车进入车库。具体实现见软件程序设计，电路图如下：（附电路图）（4） 单片机系统单片机系统整个硬件系统的核心，它既是协调整机工作的控制器，又使数据处理器，其功能如下：（附图）1 单片机 SPCE-061(晶振频率 32.768K，FLASH32K,3.3 伏供电)2 32 位可编程并行 I/O 接口3 2 个 16 位可编程定时/计数器，可以自动预置计数初值4 具有运行/睡眠方式下的看门狗维护功能
5、中国海洋大学 郭长玉 许林林 闫芳芳3（5） 电机驱动部分各种传感器信号经过单片机处理后，经过驱动芯片 L293D，驱动小车的两轮电机进行相应的动作。一片驱动芯片 L293D 可以驱动两个电机，利用 PWM 控制实现小车的加 减速，电路原理图如下：（6） 语音播放部分当小车遇到铁块时，小车会发出声音信号。凌阳 SPE06A 单片机自带双通道 DAC 音频输出，DAC1、DAC2 转换输出的模拟量电流中国海洋大学 郭长玉 许林林 闫芳芳4信号分别通过 AUD1 和 AUD2 管脚输出，DAC 输出为电流型输出，经 LM386 音频放大，即可驱动喇叭放音，放大电路如图。在 DAC1、DAC2 后面
6、接一个简单的音频放大电路和喇叭，就实现语音播放功能。（7） 电源部分该系统使用的电压是由，单片机电压 3。3 伏，电机驱动电压 12 伏特，各种传感器使用的电压是 5 伏特，电源使用 12 伏特的蓄电池供电。具体电路如下：三、程序框图程序框图见：中国海洋大学 郭长玉 许林林 闫芳芳5开始单片机初始化（时钟，中断）电机初始化循轨迹行走5 秒暂停 / 发光红外避障光电检测 进入车库结束主程序框图N中断初始化铁块数加 1是否是 4Y进入红外避障模式清中断返回外部中断 1（检测铁块）中国海洋大学 郭长玉 许林林 闫芳芳6中断初始化返回计数值加一是否 90 秒YN系统停止 3清中断4Hz 实时中断四、测试方法及结果1、 测试方法根据实验环境要求，布置了实验环境，反复使小车在环境中进行实验2、 设计与测试使用的仪器计算机，SPCE-061A 编程器，示波器，数字万用表3、 误差分析及措施由于条件有限，存在传感器误差；电机转速的误差使两个相同型号的电机的转速不可能保持完全同步4 结果经过反复实验，我们用凌阳十六位单片机使小车基本上完成了题目所要求实现的功能，小车在 90 秒内成功的到达车库。在下列两方面具有比较突出的优点：(1) 多种传感器的数据融合处理能力(2) 利用了凌阳单片机的集成性，极大的简化了外围电路。
