自動往返小汽車
發(fā)布時間:2011/8/18 10:06:08 訪問次數(shù):5638
1．任務(wù)與要求
設(shè)計(jì)并制作一個能自動往返于起跑線與終點(diǎn)之間的小汽車。允許用玩具汽車改裝，但不能用人工遙控（包括有線遙控和無線遙控）。
賽道寬度為0.5 m，表面貼有白紙，兩側(cè)有擋板，擋板與地面垂直，其高度不低于20cm。在跑道的B、C、D、E、F、G各點(diǎn)處畫有2 cm寬的黑線，各段的長度如圖3- 41所示
(1)設(shè)計(jì)要求
①基本部分的要求
·車輛從起跑線出發(fā)前，車體不得超出起跑線（允許倒車返回）。到達(dá)終點(diǎn)線后停留10s鐘，然后自動返回起跑線（允許倒車返回）。往返一次的時間應(yīng)力求最短（從合上汽車電源開關(guān)開始計(jì)時）。
·到達(dá)終點(diǎn)線和返回起跑線時，停車位置離起跑線和終點(diǎn)線偏差最�。ㄒ攒囕v中心點(diǎn)與終點(diǎn)線或車輛中心點(diǎn)與起跑線中心點(diǎn)之間的距離作為偏差的測量值）。
·D～E之間為限速區(qū)，車輛往返均要求以低速通過，通過時間不得小于8s．但不允許在限速區(qū)內(nèi)停車。
②發(fā)揮部分的要求
·自動記錄、顯示一次往返時間（記錄顯示裝置要求安裝在車上）。
·自動記錄、顯示一次行駛距離。
·其他特色與創(chuàng)新。
(2)說明
①不允許在跑道內(nèi)外區(qū)域另外設(shè)置任何標(biāo)志或檢測裝置。
②車輛（含在車體上附加的任何裝置）外圍尺寸的限制：長度l≤35cm，寬度6≤15cm。
③必須在車身頂部明顯標(biāo)出車輛中心點(diǎn)位置，即橫向與縱向兩條中心線的交點(diǎn)。
2、設(shè)計(jì)分析
根據(jù)設(shè)計(jì)要求，要實(shí)現(xiàn)小車運(yùn)動過程的自動控制，其關(guān)鍵在于選擇合適的、性能優(yōu)良的電動機(jī)。步進(jìn)電動機(jī)或伺服電動機(jī)啟動特性和運(yùn)行特性良好，準(zhǔn)確度高，易于控制。但這種電動機(jī)價格太高，用于本設(shè)計(jì)使性價比增高。而選用啟動特性較好，帶負(fù)載能力強(qiáng)的玩具用電動機(jī)同樣可以達(dá)到本設(shè)計(jì)的要求，且性價比相對較低。因此，本設(shè)計(jì)選用玩具用電動機(jī)作小車的動力裝置。
要完成設(shè)計(jì)任務(wù)的要求，系統(tǒng)必須同時具有模擬電路和數(shù)字電路兩部分。其中數(shù)字部分完成系統(tǒng)的控制算法及各項(xiàng)顯示等任務(wù)，模擬部分完成信號的檢測及對信號的放大、驅(qū)動電動機(jī)等任務(wù)。
(1)電動機(jī)調(diào)速
直流調(diào)速方式有電平調(diào)速、脈頻調(diào)速( PFM)及脈寬調(diào)速(PWM)等多種方式。電平調(diào)速原理比較簡單，但要實(shí)現(xiàn)較好的控制會使電路比較復(fù)雜。如果需要通過數(shù)模轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)步進(jìn)控(PFM)計(jì)中需要的并行數(shù)據(jù)線太多，接線麻煩，實(shí)際調(diào)試復(fù)雜，故不用此方案。脈頻調(diào)速(PFM)一般用于大電動機(jī)，對于本設(shè)計(jì)要求并不適合。而脈寬調(diào)速( PWM)接線方便、控制簡單，采用光電耦合隔離，系統(tǒng)干擾在三種方式中也最小。因此，本設(shè)計(jì)中選用了PWM調(diào)速方式。
(2)檢測電路
在本設(shè)計(jì)中，需要即時檢測小車的行駛速度和三個典型位量。為了實(shí)現(xiàn)上述功能，雖有采用光電二極管、光電晶體管的光敏檢測和紅外檢測兩種方案可供選擇。但通過分析，可知光敏方式容易受到外界干擾，在本設(shè)計(jì)要求的環(huán)境情況下，會使檢測工作極不可靠；而紅外反射檢測方式的信號處理電路簡單，工作穩(wěn)定，檢測的可靠性高，因此，選用后者來實(shí)現(xiàn)速度和位置檢測。另外，對于行駛距離的檢測，則可通過測速轉(zhuǎn)盤和紅外對管來實(shí)現(xiàn)。
(3)控制系統(tǒng)
控制系統(tǒng)可以有多種方案，可以采用單片機(jī)、DSP或中小規(guī)模集成電路來實(shí)現(xiàn)，在此不再著重闡述。
3．設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)
(1)系統(tǒng)硬件框圖
-42據(jù)上述分析，同時考慮系統(tǒng)的抗干擾能力和驅(qū)動功率等問題，所選系統(tǒng)的硬件框圖如圖3—42所示。
(2)系統(tǒng)原理簡介
圖3 - 42由兩大DSP組成：數(shù)字系統(tǒng)部分和模擬系統(tǒng)部分。數(shù)字系統(tǒng)部分可以有多種實(shí)現(xiàn)方法,例如單片機(jī)、DSP或用傳統(tǒng)的中小規(guī)模集成器件組成，在此采用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的控制算法，這里不詳細(xì)敘述。
模擬系統(tǒng)部分和前面所介紹的內(nèi)容類似，包括一個輸入信道、一個輸出信道。下面分別介紹。 EL2244CS
1．任務(wù)與要求
設(shè)計(jì)并制作一個能自動往返于起跑線與終點(diǎn)之間的小汽車。允許用玩具汽車改裝，但不能用人工遙控（包括有線遙控和無線遙控）。
賽道寬度為0.5 m，表面貼有白紙，兩側(cè)有擋板，擋板與地面垂直，其高度不低于20cm。在跑道的B、C、D、E、F、G各點(diǎn)處畫有2 cm寬的黑線，各段的長度如圖3- 41所示
(1)設(shè)計(jì)要求
①基本部分的要求
·車輛從起跑線出發(fā)前，車體不得超出起跑線（允許倒車返回）。到達(dá)終點(diǎn)線后停留10s鐘，然后自動返回起跑線（允許倒車返回）。往返一次的時間應(yīng)力求最短（從合上汽車電源開關(guān)開始計(jì)時）。
·到達(dá)終點(diǎn)線和返回起跑線時，停車位置離起跑線和終點(diǎn)線偏差最�。ㄒ攒囕v中心點(diǎn)與終點(diǎn)線或車輛中心點(diǎn)與起跑線中心點(diǎn)之間的距離作為偏差的測量值）。
·D～E之間為限速區(qū)，車輛往返均要求以低速通過，通過時間不得小于8s．但不允許在限速區(qū)內(nèi)停車。
②發(fā)揮部分的要求
·自動記錄、顯示一次往返時間（記錄顯示裝置要求安裝在車上）。
·自動記錄、顯示一次行駛距離。
·其他特色與創(chuàng)新。
(2)說明
①不允許在跑道內(nèi)外區(qū)域另外設(shè)置任何標(biāo)志或檢測裝置。
②車輛（含在車體上附加的任何裝置）外圍尺寸的限制：長度l≤35cm，寬度6≤15cm。
③必須在車身頂部明顯標(biāo)出車輛中心點(diǎn)位置，即橫向與縱向兩條中心線的交點(diǎn)。
2、設(shè)計(jì)分析
根據(jù)設(shè)計(jì)要求，要實(shí)現(xiàn)小車運(yùn)動過程的自動控制，其關(guān)鍵在于選擇合適的、性能優(yōu)良的電動機(jī)。步進(jìn)電動機(jī)或伺服電動機(jī)啟動特性和運(yùn)行特性良好，準(zhǔn)確度高，易于控制。但這種電動機(jī)價格太高，用于本設(shè)計(jì)使性價比增高。而選用啟動特性較好，帶負(fù)載能力強(qiáng)的玩具用電動機(jī)同樣可以達(dá)到本設(shè)計(jì)的要求，且性價比相對較低。因此，本設(shè)計(jì)選用玩具用電動機(jī)作小車的動力裝置。
要完成設(shè)計(jì)任務(wù)的要求，系統(tǒng)必須同時具有模擬電路和數(shù)字電路兩部分。其中數(shù)字部分完成系統(tǒng)的控制算法及各項(xiàng)顯示等任務(wù)，模擬部分完成信號的檢測及對信號的放大、驅(qū)動電動機(jī)等任務(wù)。
(1)電動機(jī)調(diào)速
直流調(diào)速方式有電平調(diào)速、脈頻調(diào)速( PFM)及脈寬調(diào)速(PWM)等多種方式。電平調(diào)速原理比較簡單，但要實(shí)現(xiàn)較好的控制會使電路比較復(fù)雜。如果需要通過數(shù)模轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)步進(jìn)控(PFM)計(jì)中需要的并行數(shù)據(jù)線太多，接線麻煩，實(shí)際調(diào)試復(fù)雜，故不用此方案。脈頻調(diào)速(PFM)一般用于大電動機(jī)，對于本設(shè)計(jì)要求并不適合。而脈寬調(diào)速( PWM)接線方便、控制簡單，采用光電耦合隔離，系統(tǒng)干擾在三種方式中也最小。因此，本設(shè)計(jì)中選用了PWM調(diào)速方式。
(2)檢測電路
在本設(shè)計(jì)中，需要即時檢測小車的行駛速度和三個典型位量。為了實(shí)現(xiàn)上述功能，雖有采用光電二極管、光電晶體管的光敏檢測和紅外檢測兩種方案可供選擇。但通過分析，可知光敏方式容易受到外界干擾，在本設(shè)計(jì)要求的環(huán)境情況下，會使檢測工作極不可靠；而紅外反射檢測方式的信號處理電路簡單，工作穩(wěn)定，檢測的可靠性高，因此，選用后者來實(shí)現(xiàn)速度和位置檢測。另外，對于行駛距離的檢測，則可通過測速轉(zhuǎn)盤和紅外對管來實(shí)現(xiàn)。
(3)控制系統(tǒng)
控制系統(tǒng)可以有多種方案，可以采用單片機(jī)、DSP或中小規(guī)模集成電路來實(shí)現(xiàn)，在此不再著重闡述。
3．設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)
(1)系統(tǒng)硬件框圖
-42據(jù)上述分析，同時考慮系統(tǒng)的抗干擾能力和驅(qū)動功率等問題，所選系統(tǒng)的硬件框圖如圖3—42所示。
(2)系統(tǒng)原理簡介
圖3 - 42由兩大DSP組成：數(shù)字系統(tǒng)部分和模擬系統(tǒng)部分。數(shù)字系統(tǒng)部分可以有多種實(shí)現(xiàn)方法,例如單片機(jī)、DSP或用傳統(tǒng)的中小規(guī)模集成器件組成，在此采用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的控制算法，這里不詳細(xì)敘述。
模擬系統(tǒng)部分和前面所介紹的內(nèi)容類似，包括一個輸入信道、一個輸出信道。下面分別介紹。 EL2244CS
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