【導(dǎo)讀】網(wǎng)友有福啦！這里分享的是一個由一個電動玩具車改造而成的簡易智能電動車的詳細(xì)設(shè)計過程，設(shè)計主要包括基本要求，發(fā)揮部分及其它創(chuàng)新部分。同時每一部分的電路設(shè)計，都給出了不同的設(shè)計方案，包準(zhǔn)樂到你眼淚汪汪。
本系統(tǒng)要求設(shè)計并制作一個簡易智能電動車，設(shè)計方案包括基本要求，發(fā)揮部分及其它創(chuàng)新部分。
基本要求
① 電動車從起跑線出發(fā)（車體不得超過起跑線）、沿寬度為2cm的黑色引導(dǎo)線到達(dá)B點(diǎn)。
在“直道區(qū)”鋪設(shè)的白紙下沿引導(dǎo)線埋有1~3塊寬度為15cm、長度不等的薄鐵片。電動車檢測到薄鐵片時，立即發(fā)出聲光指示信息，并實時存儲、顯示在“直道區(qū)”檢測到的薄鐵片數(shù)目。
在“直道區(qū)”鋪設(shè)的白紙下沿引導(dǎo)線埋有1~3塊寬度為15cm、長度不等的薄鐵片。電動車檢測到薄鐵片時，立即發(fā)出聲光指示信息，并實時存儲、顯示在“直道區(qū)”檢測到的薄鐵片數(shù)目。
② 電動車到達(dá)B點(diǎn)后進(jìn)入“彎道區(qū)”，沿圓弧引導(dǎo)線到達(dá)C點(diǎn)（也可脫離圓弧引導(dǎo)線到達(dá)C點(diǎn)）。
C點(diǎn)下埋有邊長為15cm的正方形薄鐵片，要求電動車到達(dá)C點(diǎn)檢測到薄鐵片后在C處停車5秒，停車期間發(fā)出斷續(xù)的聲光信息。
C點(diǎn)下埋有邊長為15cm的正方形薄鐵片，要求電動車到達(dá)C點(diǎn)檢測到薄鐵片后在C處停車5秒，停車期間發(fā)出斷續(xù)的聲光信息。
③ 電動車在光源的引導(dǎo)下，通過障礙區(qū)進(jìn)入停車區(qū)并到達(dá)車庫。電動車必須在兩個障礙物之間通過且不得與其接觸。
④ 電動車完成上述任務(wù)后立即停車，全程不得超過90秒，行駛時間達(dá)到90秒時立即自動停車。
圖2 系統(tǒng)總體框圖
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線路跟蹤電路
方案一：采用CCD單色攝像頭，配計算機(jī)主板及圖像采集卡。對白背景下，黑線的識別，目前做的比較成熟，效果相當(dāng)好。但成本高，很難找到合適的載體。
方案二：采用顏色傳感器。目前顏色傳感器的應(yīng)用，越來越廣泛，效果也可以。但幾百元的價格及相對復(fù)雜的處理電路，并且還需要光源，所以也不是一個很好的選擇。
方案三：采用一左一右兩個紅外發(fā)射接收對管。該傳感器不但價格便宜，容易購買，而且處理電路（如圖3所示），簡單易行，實際使用效果很好，能很順利地引導(dǎo)小車到達(dá)C點(diǎn)。
在該電路中，加比較器LM311的目的，是使模擬量轉(zhuǎn)化為開關(guān)量，便于處理。為使發(fā)射有一定的功率，發(fā)射回路要求不小于20mA的電流。
根據(jù) ，故可選擇R1=150Ω。
啟動時，小車跨騎在黑線上。兩個紅外發(fā)射接收對管，分別安裝在黑線的兩側(cè)的白色區(qū)域，輸出為低電壓，當(dāng)走偏，位于黑線上時，輸出為高電壓。因黑線較窄（2cm），為及時調(diào)整車的方向，選擇比較器的閥值為2.5v，即黑白相間的位置，即開始調(diào)整。實驗表明，效果較理想
圖3 紅外發(fā)射接收對管處理電路
避障電路
方案一：采用激光傳感器測距。能非常準(zhǔn)確地測出小車與障礙物的距離，但價格也高，處理復(fù)雜，不符合我們的要求。
方案二：采用超聲傳感器。進(jìn)口的超聲傳感器，換能器薄，并且?guī)幚黼娐罚敵雠c距離成比例的模擬信號，通過AD轉(zhuǎn)換，可獲得距離信息，價格貴。也有一些較簡單的超聲傳感器及處理電路，能輸出開關(guān)量信息，價格也不貴，是一個好的選擇，但由于沒買到現(xiàn)成的處理電路，平常又沒有做過這種電路，時間緊，故未采用。
方案三：采用左右兩個紅外傳感器。紅外傳感器，是目前使用比較普遍的一種避障傳感器，其處理電路如圖4所示，通過調(diào)節(jié)R23、R24兩個電位器，可調(diào)節(jié)兩個紅外傳感器的檢測距離為10—80cm，開關(guān)量輸出（TTL電平），簡單、可靠。我們采用這種電路，能可靠地檢測左前方、右前方、前方的障礙情況，為成功避障提供了保證。
圖4 紅外發(fā)射及接收處理電路
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光源檢測電路
為了檢測光線的強(qiáng)弱，我們在小車左前方、右前方加了2只光敏傳感器，即光敏電阻。電路如圖5所示。光敏傳感器根據(jù)照射在它上面的光線的強(qiáng)弱，阻值發(fā)生變化，輸出電壓隨之變化，通過ADC0809后，得到與光強(qiáng)相對應(yīng)的數(shù)字量，從而引導(dǎo)小車，向光源靠近。不同型號的光敏電阻，暗電阻及亮電阻差別較大，需根據(jù)不同參數(shù)的光敏電阻，選用不同大小的分壓電阻。
圖5 光源檢測電路
金屬檢測電路
采用了一只渦流型鐵金屬探測傳感器，型號：LJ18A3-8-Z/BX。可靠探測距離，小于8cm。
電機(jī)驅(qū)動電路
電動小車的本身自帶的換向及驅(qū)動電路，相當(dāng)粗糙，電機(jī)的特性也很不好，不能調(diào)速。電壓低了，速度慢，驅(qū)動力矩小，走不動；電壓高時（剛換上電池時），速度又很快，難以調(diào)整。在這上面，花費(fèi)了不少的時間，效果很不好。最后，決定對小車的電機(jī)及驅(qū)動電路，進(jìn)行了更換。后輪采用了一對減速直流電機(jī)，其驅(qū)動電路如圖6所示。采用PWM控制，可較方便的對電機(jī)進(jìn)行調(diào)速。
圖6 電機(jī)驅(qū)動電路
簡易智能電動車由一個電動玩具車改造而成。系統(tǒng)的控制部分以單片機(jī)為核心，通過對前向通道各種傳感器信號的采集、處理，較好地實現(xiàn)了后向通道驅(qū)動及轉(zhuǎn)向電機(jī)的運(yùn)動控制和相關(guān)信息的處理、顯示和聲光報警。
