主办单位: 共青团中央   中国科协   教育部   中国社会科学院   全国学联  

承办单位: 贵州大学     

基本信息

项目名称:
智能红外避障小车
小类:
机械与控制
简介:
本车采用用简单的电路实现小车高精度、快速的对障碍物的检测及规避,使小车在自主行驶过程中实现对障碍物的自动规避。小车沿直线行驶,当探测到前方有障碍物时停车,再后退,然后转弯,最后继续前进,如此反复。实现电路功能模块化,以单片机作为检测和控制核心,用红外发射接收传感器。。
详细介绍:
一.设计思想与总体方案 1,设计思想   小车沿直线行驶,当探测到前方有障碍物时停止,再后退,然后右转弯,最后继续前进,如此反复。 2,总体设计方案和框图   本设计以AT89C2051单片机作为检测和控制核心,用红外光电开头探测障碍物,RP5履带式坦克底盘作车体。 二.系统硬件组成及设计原理   本系统硬件部分由单片机单元,红外传感器单元,电机驱动单元,蜂鸣器单元,键盘输入单元及电源单元组成。 1,单片机单元   本系统采用AT89C2051单片机作为中央处理器,其主要任务是扫描键盘输入的信号启动小车,读P3.5判断前方有无障碍物,并执行相关动作(本设计中P3.5=0时,前方有障碍;P3.5=1时前方无障碍),P1.4----P1.7是电机驱动口;P3.7是蜂鸣器信号输出;P3.5接红外传感器。 2,电机驱动单元 PR5履带式坦克底盘为双电机驱动,转弯非常灵活,本系统用常用的电机驱动集成电路L293D控制两只电机。L293D内含2个H桥的高电压大电流双全桥式驱动器,接收标准的TTL逻辑电平信号,可驱动36V,2A以下的电机。2,7,10,15接输入控制电平;3,6和11,14脚分别接两只电机,1,9脚接控制使能端,控制电机停转,单片机输出两组PWM信号,每一组PWM信号用来控制一个电机的转速。 3,蜂鸣器单元 设计为上电蜂鸣,按启动按键和有障碍物时蜂鸣一次。由三极管,蜂鸣器和电阻组成。 4,键盘输入单元 设计两只按键,S2启动,由单片机扫描P3.4,此脚为低电平时启动;S1是停止,把S1装在复位电路中。 5,电源电路 系统采用两组电压供电,+8.4V是电机驱动电压,+5V供给单片机,L239D及蜂鸣器电路等。 三.软件设计 由于系统要实现的功能比较简单,所以程序也比较简单。想要实现小车的前进,停止,后退和右转弯,单片机在各个阶段P1口的状态如下: P1=01100000=60H(十六进制),  P1.7=0      P1.6=1      P1.5=1      P 1.4=0 , 小车前进 P1=10010000=90H(十六进制),  P1.7=1      P1.6=0      P1.5=0      P1.4=1,    小车后退 P1=00000000=00H(十六进制),  P1.7=0      P1.6=0      P1.5=0      P1.4=0,     小车停止 P1=01010000=50H(十六进制),  P1.7=0      P1.6=1      P1.5=0      P1.4=1,     小车右转 2,源程序      ORG  000H                    ,开机初始化      MOV A,#00H                  MOV P1,A                     ,P1口清零      LCALL BING                ,上电蜂鸣START:MOV C, P3.4      MOV 22H,C      JB 22H,START            ,按键扫描   LCALL BING                   ,按下按键时蜂鸣      JNB 22H,QIDONG      ,按下按键转QIDONGQIDONG:LCALL DEL      ,延时启动       LCALL DEL             LCALL DELDETECT:MOV C,P3.5     ,检测程序       MOV 24H,C    JB 24H,ADVAN                JNB 24H,STOPADVAN:MOV A,#60H       ,前进子程序      MOV P1,A   LCALL DEL   AJMP DETECT              ,返回检测程序STOP:LCALL BING          ,停止子程序,调蜂鸣程序     MOV A,#00H     MOV P1,A  LCALL DEL                      ,此处可设置停止时间  LCALL DEL  LCALL DEL  LCALL DEL  LCALL DELRETRE:MOV A,#90H       ,后退子程序      MOV P1,A   LCALL DEL                     ,此处可设置后退时间   LCALL DEL   LCALL DEL   LCALL DEL    LCALL DEL   LCALL DELRIGHT:MOV A,#50H         ,右转子程序      MOV P1,A   LCALL DEL                    ,此处可设置右转弯时间   LCALL DEL   LCALL DEL   LCALL DEL    LCALL DEL   AJMP DETECT              ,一个避障动作结束,返回检测程序BING:CLR P3.7                 ,蜂鸣器蜂鸣子程序     LCALL DEL1  SETB P3.7  RET                                   DEL:MOV R7,#220          ,延时子程序 D2:MOV R6,#220    DJNZ R6,$ DJNZ R7,D2 RET DEL1:MOV R4,#200         ,延时子程序 D1:MOV R3,#200     DJNZ R3,$     DJNZ R4,D1  RET  END                                   ,程序结束

作品图片

  • 智能红外避障小车
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作品专业信息

设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标

目的:用简单的电路实现小车高精度、快速的对障碍物的检测及规避,使小车在自主行驶过程中实现对障碍物的自动规避。思路:小车沿直线行驶,当探测到前方有障碍物时停车,再后退,然后转弯,最后继续前进,如此反复。创新点:电路功能模块化,以单片机作为检测和控制核心,用红外发射接收传感器。技术关键:单片机系统;红外方波的发射、检测;H电桥的参数设置。技术指标:障碍物识别距离:0—42cm;前视宽度:8cm。

科学性、先进性

现有的避障小车的传感器大致有微动开关、超声波传感器等,而该小车采用了红外传感器,性能和超声波传感器相当,但成本远低于上述传感。该避障小车采用单片机为控制核心,可以根据实际情况修改程序,方便灵活,并可实现复杂功能。电机驱动电路采用普通的直流电机,价格适宜,电路相对简单,经济实用。整体上来说,采用简单的电路实现了高精度、快速壁障的功能。与以往的同类产品相比,我们采用了简单的电路设计,便于技术推广。

获奖情况及鉴定结果

第七届“雄鹰杯”大学生发明创造竞赛获银奖。

作品所处阶段

实验室阶段

技术转让方式

作品可展示的形式

实物、产品,图纸,磁盘,现场演示,图片,录像,样品 。

使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测

该产品采用了简单的电路设计,可以有效地对前方的障碍物进行检测、规避,速度快、精度高,而且整体成本较低,便于实际应用。应用范围广,配合无线视频、音频传感器可以对危险环境监测,例如反恐现场环境探测、有害毒气泄露场所、野外监测等。也可用于教育、娱乐等,由于采用模块化便于升级,可以以此为基础开发成教育机器人和娱乐机器人。因为采用了简单的电路,整体成本较低,便于推广,可以获得良好的经济效益。

同类课题研究水平概述

现行的避障小车多采用微处理器或单片机作为电路的核心,譬如以AT89SC51/52、AVR或者PIC等作为整个小车的硬件核心,以算法作为软件核心,以单片机仿真、编程作为基础。这些产品多以超声波传感器作为探测传感器,也有采用微动开关的。这样一来,小车的成本就比较高。小车本体的机械结构设计多采用矩形或者方形,双轮独立驱动,但往往配有两个辅助轮,这样就不利于小车实现壁障转弯等动作。
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