简易智能电动车.ppt
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简易电磁循迹智能小车ppt课件
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总体设计方案
电磁传感器
电
信号采集及处理
源
模
块
逻辑控制
电机驱动
左电机
右电机
电磁传感器
由于赛道路径上铺设的漆包线通有20KHz的方波，传感器采用传统的 电磁感应线圈方案，它具有原理简单，体积较小，价格便宜，相应频率快， 电路实现简单等优点。
检测电磁线圈选用10mH的工字电感，这类电感的体积小， Q值高，具有开放的磁芯等特点。
已知感应电动势的频率为f=20 kHz，感应线圈电感为 L= 10 mH ，可以计算出谐振电容的容量为：
标称电容与上述容值最为接近的电容为 6.8nF，所以在 实际电路中我们选用 6.8nF 的独石电容作为谐振电容。该电 容虽然误差比较大，测试中15个电容里面误差最小的都有 1453pF，但价格便宜。
磁感线是以导体为圆心的一系列同心圆，由上述公式可知，当电 流I一定时，磁感应强度与距离导线中心的长度成反比。变化的磁 场通过感应线圈会产生感应电动势。因此在小车前方放置感应线 圈，根据磁场的大小产生相应感应电动势，驱动小车行进。根据 法拉第电磁感应定律可知，假设线圈半径为r，感应电动势为：
过渡页
过渡页
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1
制作过程 2
3
第一阶段：课程设计题目分析、文献查询和 咨询阶段
第二阶段：电路设计、元器件采购及电路板 PCB设计阶段
第三阶段：焊接电路及调试阶段
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通过在跑道上测试，本设计基本达到了课程设计要求。 但其中也有不足之处。首先小车在行进途中会出现左 右晃动的情况，通过分析，是由于对感应部分的放大 电路没有达到要求，当导线位于两电感线圈中间时， 产生的感应电动势极其微小，放大倍数不高，以至于 后面的逻辑判断不能准确定位。其次对于小车行驶速 度也有待提高，起初为了防止小车因速度过快不能及 时反应而脱离跑道，因此在电机驱动电路上选择稍大 电阻，以减小电流。整体而言，整个设计所需成本较 低，功能也基本完善，在后续的学习和工作中，我将 进一步改进传感器电路，加大探测范围，提升小车速 度，来提升智能车的性能。
简易智能电动车设计1ppt
1.2.2 发挥部分 （1）电动车在“直道区”行驶过程中，存储并显示每个薄 铁片（中心线）至起跑线间的距离。 （2）电动车进入停车区域后，能进一步准确驶入车库中， 要求电动车的车身完全进入车库。 （3）停车后，能准确显示电动车全程行驶时间。 （4）其它。
1.3 题目分析
一、目标 设计制作一个智能小车、具有循线、金属检测、避障、寻光
2.4 软件设计
• 2.4.1 循线算法设计
•
采用传感器阵列，可以将黑线位置用
数字标记。采用6个传感器阵列可以给出13
级的黑线位置。
2.4.1 循线算法设计
取得黑线位置后，可以根 基黑线偏离的程度控制舵 机的转角，从而调整小车 的转向，使其回到中间的 位置。 使用的纠偏方法：
将舵机的转角直接与黑 线位置构成比例。
红外测障接收电路
2.3 硬件设计
• 2.3.5 电机驱动 • 采用L298集成H桥驱动芯片。在循线、
避障和入库时需要采用不同的速度，使用 PWM 方式可以很容易实现调速。 •
2.3.5 电机驱动
2.3 硬件设计
• 2.3.6 电源电路 • 小车上使用动力镍氢电池组，给电机提供
电力。经过稳压后可以给控制系统提供电 源。
简易智能电动车设计
2003年全国大学生电子设计竞赛E题
1. 设计任务和要求
1.2 设计要求
1.2.1 基本要求
（1）电动车从起跑线出发（车体不得超过起跑线），沿引 导线到达B点。在“直道区”铺设的白纸下沿引导线埋有 1~3块宽度为15cm、长度不等的薄铁片。电动车检测到薄铁 片时需立即发出声光指示信息，并实时存储、显示在“直道 区”检测到的薄铁片数目。
2.4 软件设计
• 2.4.2 避障算法设计
1.3 题目分析
一、目标 设计制作一个智能小车、具有循线、金属检测、避障、寻光
2.4 软件设计
• 2.4.1 循线算法设计
•
采用传感器阵列，可以将黑线位置用
数字标记。采用6个传感器阵列可以给出13
级的黑线位置。
2.4.1 循线算法设计
取得黑线位置后，可以根 基黑线偏离的程度控制舵 机的转角，从而调整小车 的转向，使其回到中间的 位置。 使用的纠偏方法：
将舵机的转角直接与黑 线位置构成比例。
红外测障接收电路
2.3 硬件设计
• 2.3.5 电机驱动 • 采用L298集成H桥驱动芯片。在循线、
避障和入库时需要采用不同的速度，使用 PWM 方式可以很容易实现调速。 •
2.3.5 电机驱动
2.3 硬件设计
• 2.3.6 电源电路 • 小车上使用动力镍氢电池组，给电机提供
电力。经过稳压后可以给控制系统提供电 源。
简易智能电动车设计
2003年全国大学生电子设计竞赛E题
1. 设计任务和要求
1.2 设计要求
1.2.1 基本要求
（1）电动车从起跑线出发（车体不得超过起跑线），沿引 导线到达B点。在“直道区”铺设的白纸下沿引导线埋有 1~3块宽度为15cm、长度不等的薄铁片。电动车检测到薄铁 片时需立即发出声光指示信息，并实时存储、显示在“直道 区”检测到的薄铁片数目。
2.4 软件设计
• 2.4.2 避障算法设计
电动自行车产品标准PPT教学课件
电动车产品标准
2020/12/10
1
电动自行车的定义
电动自行车是以蓄电池作为辅助能源，具有 两个车轮，能实现人力骑行，电动和电助 动功能的特种自行车。
2020/12/10
2
简易款电动车是指具有人力骑行的电动车。 非豪华款电动车是指保留人力骑行功能，
具有摩托车样式鞍座的电动车。 豪华款电动车是指不具有或取消了人力骑
2020/12/10
21
把立管安全线
按GB3565—1993中6.2的规定,把立管上应有一个 永久性标记,清楚地表示把立管插入前叉立管的最 少深度。或用一个可靠的永久性装置来保证其最 少插入深度。插入深度或插入标记，从把立管末 端起应不小于管径的2.5倍,在标记下面至少应有 一个管径长度的管子材料没切槽,插入标记不应损 伤把立管的强度。
行功能，具有摩托车样式鞍座的电动车。 分为小型豪华款、豪华款和超豪华款。
2020/12/10
3
电动车产品分类原则及代号
电动自行车按电动机与驱动轮之间的传动方式 分为：
轴传动，代号为Z； 链传动，代号为L； 皮带传动，代号为P； 摩擦传动，代号为M； 其他传动，代号为Q。
2020/12/10
SP － 代表双频
SQ － 代表双驱
2020/12/10
12
○ :为动力类型，为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ 型车， 分别对应1、2、3、4、5等5个数字。
□□□ ：为仪表显示方式，，普通仪表该位省略。
LCD － 代表液晶仪表显示方式
2020/12/10
13
示例
DAT－N178CTWSP－3－LCD DAT－C538CVSP－4－LCD
够承受10N的拉脱力）电器配线应与电流量
相适应，以确保电动骑行时的安全可靠。
2020/12/10
1
电动自行车的定义
电动自行车是以蓄电池作为辅助能源，具有 两个车轮，能实现人力骑行，电动和电助 动功能的特种自行车。
2020/12/10
2
简易款电动车是指具有人力骑行的电动车。 非豪华款电动车是指保留人力骑行功能，
具有摩托车样式鞍座的电动车。 豪华款电动车是指不具有或取消了人力骑
2020/12/10
21
把立管安全线
按GB3565—1993中6.2的规定,把立管上应有一个 永久性标记,清楚地表示把立管插入前叉立管的最 少深度。或用一个可靠的永久性装置来保证其最 少插入深度。插入深度或插入标记，从把立管末 端起应不小于管径的2.5倍,在标记下面至少应有 一个管径长度的管子材料没切槽,插入标记不应损 伤把立管的强度。
行功能，具有摩托车样式鞍座的电动车。 分为小型豪华款、豪华款和超豪华款。
2020/12/10
3
电动车产品分类原则及代号
电动自行车按电动机与驱动轮之间的传动方式 分为：
轴传动，代号为Z； 链传动，代号为L； 皮带传动，代号为P； 摩擦传动，代号为M； 其他传动，代号为Q。
2020/12/10
SP － 代表双频
SQ － 代表双驱
2020/12/10
12
○ :为动力类型，为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ 型车， 分别对应1、2、3、4、5等5个数字。
□□□ ：为仪表显示方式，，普通仪表该位省略。
LCD － 代表液晶仪表显示方式
2020/12/10
13
示例
DAT－N178CTWSP－3－LCD DAT－C538CVSP－4－LCD
够承受10N的拉脱力）电器配线应与电流量
相适应，以确保电动骑行时的安全可靠。
电动小车最终方案版
电动小车最终方案版(总28页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--一、任务设计并制作一个简易智能电动车，其行驶路线示意图如下：二、要求1、基本要求（1）电动车从起跑线出发（车体不得超过起跑线），沿引导线到达B 点。
在“直道区”铺设的白纸下沿引导线埋有1~3块宽度为15cm、长度不等的薄铁片。
电动车检测到薄铁片时需立即发出声光指示信息，并实时存储、显示在“直道区”检测到的薄铁片数目。
（2）电动车到达B点以后进入“弯道区”，沿圆弧引导线到达C点（也可脱离圆弧引导线到达C点）。
C点下埋有边长为15cm的正方形薄铁片，要求电动车到达C点检测到薄铁片后在C点处停车5秒，停车期间发出断续的声光信息。
（3）电动车在光源的引导下，通过障碍区进入停车区并到达车库。
电动车必须在两个障碍物之间通过且不得与其接触。
（4）电动车完成上述任务后应立即停车，但全程行驶时间不能大于90秒，行驶时间达到90秒时必须立即自动停车。
2、发挥部分（1）电动车在“直道区”行驶过程中，存储并显示每个薄铁片（中心线）至起跑线间的距离。
（2）电动车进入停车区域后，能进一步准确驶入车库中，要求电动车的车身完全进入车库。
（3）停车后，能准确显示电动车全程行驶时间。
（4）其它。
三、评分标准比较、设计与论证，理论分析与计算，电路图及有关设计文件，测试方法与仪器，测试数据及测试结果分析实际完成情况50发挥部分完成第（1）项15 完成第（2）项17 完成第（3）项8 其它10四、说明1、跑道上面铺设白纸，薄铁片置于纸下，铁片厚度为～。
2、跑道边线宽度5cm，引导线宽度2cm，可以涂墨或粘黑色胶带。
示意图中的虚线和尺寸标注线不要绘制在白纸上。
3、障碍物1、2可由包有白纸的砖组成，其长、宽、高约为50cm12cm6cm，两个障碍物分别放置在障碍区两侧的任意位置。
4、电动车允许用玩具车改装，但不能由人工遥控，其外围尺寸（含车体上附加装置）的限制为：长度≤35cm，宽度≤15cm。
2024版智能小车控制PPT课件
作用原理
不同类型的传感器具有不同的作用原理。例如，超声波传感器通过发射超声波 并接收其反射波来测量距离；红外线传感器则利用红外线的反射或吸收特性来 检测物体；摄像头则通过捕捉图像信息来实现视觉感知。
电机驱动方式及性能比较
电机驱动方式
智能小车的电机驱动方式主要有直流电机、步进电机、伺服电机等。这些电机具有不同的特点和适用场景，需要 根据智能小车的实际需求来选择合适的电机。
要点一
深度学习在路径规划中的应用
要点二
强化学习在路径规划中的应用
随着深度学习技术的发展，越来越多的研究将深度学习技术 应用于路径规划中，通过训练神经网络模型来学习路径规划 策略，提高路径规划的智能化水平。
强化学习是一种通过与环境交互来学习策略的机器学习方法， 可以应用于路径规划中，通过不断试错来学习最优路径规划 策略。
实施效果评估
通过实际测试和数据分析，评估避障策略的实施效果，并进行优 化和改进。
06
智能小车调试与性能评估
硬件组装注意事项
选择合适的组件和配件，确保其 质量和性能符合设计要求。
按照电路图和说明书正确连接各 个模块，避免出现短路或断路现
象。
注意电源线的接线方式，确保正 负极正确连接，避免反接或虚接。
传感器数据采集与处理策略
传感器类型选择
根据智能小车功能需求，选择合适的 传感器，如超声波、红外、陀螺仪等。
数据采集与处理
设计合理的数据采集电路和信号处理 算法，提高传感器数据的准确性和稳 定性。
电机控制算法实现与优化
电机控制算法
实现基本的电机控制算法，如PID控制、 模糊控制等，确保小车能够稳定、准确地 行驶。
04
路径规划与导航技术探讨
不同类型的传感器具有不同的作用原理。例如，超声波传感器通过发射超声波 并接收其反射波来测量距离；红外线传感器则利用红外线的反射或吸收特性来 检测物体；摄像头则通过捕捉图像信息来实现视觉感知。
电机驱动方式及性能比较
电机驱动方式
智能小车的电机驱动方式主要有直流电机、步进电机、伺服电机等。这些电机具有不同的特点和适用场景，需要 根据智能小车的实际需求来选择合适的电机。
要点一
深度学习在路径规划中的应用
要点二
强化学习在路径规划中的应用
随着深度学习技术的发展，越来越多的研究将深度学习技术 应用于路径规划中，通过训练神经网络模型来学习路径规划 策略，提高路径规划的智能化水平。
强化学习是一种通过与环境交互来学习策略的机器学习方法， 可以应用于路径规划中，通过不断试错来学习最优路径规划 策略。
实施效果评估
通过实际测试和数据分析，评估避障策略的实施效果，并进行优 化和改进。
06
智能小车调试与性能评估
硬件组装注意事项
选择合适的组件和配件，确保其 质量和性能符合设计要求。
按照电路图和说明书正确连接各 个模块，避免出现短路或断路现
象。
注意电源线的接线方式，确保正 负极正确连接，避免反接或虚接。
传感器数据采集与处理策略
传感器类型选择
根据智能小车功能需求，选择合适的 传感器，如超声波、红外、陀螺仪等。
数据采集与处理
设计合理的数据采集电路和信号处理 算法，提高传感器数据的准确性和稳 定性。
电机控制算法实现与优化
电机控制算法
实现基本的电机控制算法，如PID控制、 模糊控制等，确保小车能够稳定、准确地 行驶。
04
路径规划与导航技术探讨
智能循迹小车精讲PPT课件
2024/1/27
22
地图构建技术探讨
增量式地图构建
随着机器人的移动不断更新地图信息。
多机器人协同建图
利用多个机器人的感知信息共同构建环境地 图。
2024/1/27
23
导航策略优化方向
动态避障
实时感知环境中的动态障碍物，并调整路径规划以避免碰撞。
2024/1/27
24
导航策略优化方向
多目标点导航
代码实现
在循迹算法的基础上，增加避障逻辑。当检测到障碍物时，根据避障策略调整小车的运动状态，同时更新路径信 息，确保小车能够安全地绕过障碍物并继续沿着预定路径行驶。
2024/1/27
15
调试技巧与经验分享
调试技巧
使用仿真工具进行前期验证，可以大大缩短开发周期；在实际调试过程中，可以采用分模块调试的方 法，逐一验证各个模块的功能和性能。
智能循迹小车精讲 PPT课件
2024/1/27
1
目 录
2024/1/27
• 智能循迹小车概述 • 智能循迹小车硬件组成 • 软件编程与算法实现 • 路径规划与导航策略 • 无线通信与远程控制 • 性能测试与评估指标 • 总结与展望
2
01
智能循迹小车概述
2024/1/27
3
定义与发展历程
2024/1/27
适用于无权图，能找到最短路径。
A*算法
引入启发式函数，提高搜索效率。
18
路径规划方法比较
RRT（快速扩展随机树）
通过随机采样构建路径，适用于高维空间和 复杂环境。
2024/1/27
PRM（概率路线图法）
构建连通图后进行路径搜索，适用于静态环 境。
19
电动自行车精品PPT课件
蓄电池的正确使用方法
充电
充电工作是蓄电池日常维护工作中的非常重要的 一个环节。充电工作不及时、不到位将严重缩短蓄电池的
使用寿命。
蓄电池的正确使用方法
1、不要随便更换充电器，不要去掉控制器的限速 各个制造商的充电器一般都有个性化需求，在
没有把握的时候不要随意更换充电器。如果续行 里程要求比较长，就必须为了异地充电而配备多 个充电器，把白天补足充电的充电器采用另外补 充的充电器，而晚间采用原配的充电器。去掉控 制器的限速，虽然可以提高一些车的速度，但除 了会降低车的安全性以外，也会降低电池的使用 寿命。
电解液的密度对蓄电池的工作有重要影响，
密度大，可减少结冰的危险并提高蓄电池的容量
，但密度过大，则粘度增加，反而降低蓄电池的
容量，缩短使用寿命。电解液密度应随地区和气
候条件而定，下表列出了不同地区和气温下的电
解液的密度。另外，电解液的纯度也是影响蓄电
池性能和使用寿命的重要因素之一。
壳体
壳体用于盛放电解液和极板组，应该耐酸、耐热、耐震。壳体多采用 硬橡胶或聚丙烯塑料制成，为整体式结构，底部有凸起的肋条以搁置 极板组。壳内由间壁分成3个或6个互不相通的单格，各单格之间用铅 质联条串联起来，如右图所示。壳体上部使用相同材料的电池盖密封 ，电池盖上设有对应于每个单格电池的加液孔，用于添加电解液和蒸 馏水，以及测量电解液密度、温度和液面高度
电动车常用的铅酸电动车电池的结构主要由电动车电池壳，正极 板，负极板，隔板，电解液，端子，密封胶，安全阀等部件构成
电动车电池的种类可分为：锂离子电动车电池，镍氢电动车电池， 胶体电动车电池和免维护型铅酸电动车电池。其中常用的是胶体电动 车电池和铅酸电动车电池。
根据电压可分为6V,12V,24V,36V,48V,60V,64V等。电动车 最常用的是48V。
智能小车概述ppt课件
特点
具有自主导航、避障、搬运、定位、 无线通信等多种功能，可广泛应用 于工业自动化、智能物流、服务机 器人等领域。
发展历程及现状
发展历程
智能小车经历了从遥控车到自主导航车的演变，随着传感器、计算机视觉、人 工智能等技术的不断发展，智能小车的性能和应用范围得到了显著提升。
现状
目前，智能小车已经成为机器人领域的研究热点之一，国内外众多高校和企业 都在积极开展相关研究，并取得了丰硕的成果。
设计电源管理模块，实现电源的充电、 放电、保护等功能。
04
CATALOGUE
软件系统开发与调试
嵌入式操作系统选型及移植
01
常见的嵌入式操作系统 比较：如Linux、 FreeRTOS、uCOS等
02
选定操作系统的理由与 优势分析
03
操作系统移植的步骤与 注意事项
04
移植过程中可能遇到的 问题及解决方案
02
CATALOGUE
智能小车关键技术解析
传感器技术
红外传感器
用于检测障碍物、测距等。
超声波传感器
实现非接触式测量，常用于泊车 辅助系统。
摄像头与图像传感器
用于环境感知、道路识别等视觉 任务。
雷达传感器
提供高精度距离和速度信息，用 于自动驾驶系统。
控制器与执行器技术
微控制器
作为智能小车的“大 脑”，负责数据处理和
机器人教育
智能小车作为机器人教育的载体，可帮助学生了解机器人原理、编 程等知识。
教学实验平台
智能小车可作为教学实验平台，支持学生进行各种创新性实验和项 目实践。
比赛竞技
智能小车比赛可激发学生创新精神和团队协作能力，培养学生综合素 质。
06
具有自主导航、避障、搬运、定位、 无线通信等多种功能，可广泛应用 于工业自动化、智能物流、服务机 器人等领域。
发展历程及现状
发展历程
智能小车经历了从遥控车到自主导航车的演变，随着传感器、计算机视觉、人 工智能等技术的不断发展，智能小车的性能和应用范围得到了显著提升。
现状
目前，智能小车已经成为机器人领域的研究热点之一，国内外众多高校和企业 都在积极开展相关研究，并取得了丰硕的成果。
设计电源管理模块，实现电源的充电、 放电、保护等功能。
04
CATALOGUE
软件系统开发与调试
嵌入式操作系统选型及移植
01
常见的嵌入式操作系统 比较：如Linux、 FreeRTOS、uCOS等
02
选定操作系统的理由与 优势分析
03
操作系统移植的步骤与 注意事项
04
移植过程中可能遇到的 问题及解决方案
02
CATALOGUE
智能小车关键技术解析
传感器技术
红外传感器
用于检测障碍物、测距等。
超声波传感器
实现非接触式测量，常用于泊车 辅助系统。
摄像头与图像传感器
用于环境感知、道路识别等视觉 任务。
雷达传感器
提供高精度距离和速度信息，用 于自动驾驶系统。
控制器与执行器技术
微控制器
作为智能小车的“大 脑”，负责数据处理和
机器人教育
智能小车作为机器人教育的载体，可帮助学生了解机器人原理、编 程等知识。
教学实验平台
智能小车可作为教学实验平台，支持学生进行各种创新性实验和项 目实践。
比赛竞技
智能小车比赛可激发学生创新精神和团队协作能力，培养学生综合素 质。
06
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2.2 各模块方案的选择和论证
2.2.3 障碍物探测模块 作用：判断前进方向是否有障碍物，并确定小车与障碍物 的距离。 方案1：激光测距技术 优点：方向性强、亮度高、单色性好、传输速度快、抗干 扰性强、测量精度高，反映速度快等。 缺点：小车与障碍物的距离短最大不超过2m，而激光以光 速传播导致检测技术上的困难。
缺点：速显模度示块相对较低。
状态标 志模块
电机驱 动模块
本设计拟采用此方案。 单片机控制的原理框图
简易智能电动车设计
2.2 各模块方案的选择和论证
2.2.1 控制器模块
作用：各传金感属器探信号计时的显接收路和程测辨认障，碍控物探制小光车源的探 电路机面动探作、 显示车速、测运模行块时间示模以块及小量车模块停车测时模发块出的测声模光块 信测号模等块。
1（54c）m其的它正。方形薄铁片，要求电动车到达C点检测到薄铁片后 在C点处停车5秒，停车期间发出断续的声光信息。
简易智能电动车设计
1.2.3 题目分析
对题目进行充分的分析和思考，将其中的目标、任务、指标归纳如下：
一、目标
设计制作一个智能小车，具有循线、金属检测、避障、寻光入库等功能。
二、任务
1.进行循线行进，包括直行和弧形，并要检测线下安装的金属块。 2.避障，且障碍物的摆设不固定。 3.寻光源入库。 4.路程计算。
2.2 各模块方案的选择和论证
2.2.4 行程测量模块 作用：测量小车从启动到任意时刻所走的路程。 测量原理：S=n×C （S为行程，C为车轮周长，n 为圈数） n可以用透射式或反射式光电传感器获得计数脉冲。
简易智能电动车设计
2.2 各模块方案的选择和论证
2.2.5 路面轨迹探测模块
传感器
作用：实现小车跟踪黑色轨小道车行状使态。
态A
B
C
光源与车之间的位置
小车动作
1作用：0 引导小0车朝光源0 行驶，使小非车常远具有跟踪光源的－功能。
三、指标
1.检测出所有的金属块，以及他们的位置。 2.顺利避障，不应碰撞障碍物，尽可能不刮擦障碍物。 3.顺利入库，车体停放于车库黑线之内。 4.总耗时不超过90s，并尽可能减少耗时。
简易智能电动车设计
2. 系统方案选择和论证 2.1 系统设计流程
由题意可以得知整个 系统运作流程大致如下：
简易智能电动车设计
作用：各传金感属探器信计号时的显接收路和程测辨认，障控碍制物小探 车光的源电探机动路面作探、 显示车速、测运模块行时示间模以块及小量车模块停车时发测模出块的声测光模信块号等测模。块
方案2：采用CPU（51MCU)方案。 优点：算术运算M功CU能1强，软件编程灵活，自MC由U度2 大，技术
成熟，体积小，成本低，容易实现仿真、调试和功能扩展。
方案3：采用嵌入式处理器（ARM)方案。 优点：运算功能强大，嵌速入度式较处快理，器编AR程M灵活，自由度大，
外围器件少，成本适中，容易实现仿真、调试和功能扩展。
缺点：PCB设计显模示块及焊接技术要状志态模求标块高。
电机驱 动模块
本设计可采也用此方案，取决于对相关技术的熟悉程度。 嵌入式处理器控制的原理框图
方案1：采用热探测器
脱离导引线
优点：电路简单。
正常行驶
缺点：易受外界干扰。
轻微偏左
方案2：采用红外光电探测器 严重偏左
优点：抗干扰能力较强。
轻微偏右
缺点：结构较复杂，需2～3对传感严器重。偏右
321
000 010 011 001 110 100
简易智能电动车设计
2.2 各模块方案的选择和论证
状2.2.二3 极光管源探二测极模管块二极管
简易智能电动车设计
方案2：超声波测距技术 优点：方向性较强、传输速度V=345m/s，在s≤2m时，T ≤11.6ms，远大于MCU的机器周期，便于逻辑判断。 因此采用方案2。其原理框图如下：
M
C
40kHz 脉冲
U
发射器 超声波 接收器
应用MCU发射和接收超声波传感器信号的框图
简易智能电动车设计
方案1：采用FPGA或CPLD作为系统的控制器。 优点：可以实现复杂逻辑功能，规模大，速度快，密度高，
体积小，稳定性高，容易实现仿真、调试和功能扩展。
缺点：成本高，引脚多，PCB布线复杂。 本设计对数据的处理要求不高，此方案的优势得不到充分 体现。
简易智能电动车设计
2.2 各模块方案的选择和论证
2.2.1 控制器模块
简易智能电动车设计
2.2 各模块方案的选择和论证
2.2.2 金属探测模块
作用：跑道中金属块的探测。
金属探测原理：采用电涡流式传感器，利用电涡流对L、Q、 Z的影响探测金属。
测量电路：Q值测量电路，Z测量电路，L测量电路
本设计选择电感测量电路。
正弦波
方波
LC振荡回路
整形比较电路
金属传感器原理框图
简易智能电动车设计
简易智能电动车
怀化学院物理与电子信息科学系
简易智能电动车设计
1. 设计任务和要求
简易智能电动车设计
1.2 设计要求 （3）电动车在光源的引导下，通过障碍
1.2.1 基本要求 区进入停车区并到达车库。电动车必须
（1.21.）2 发电挥动部车分从起跑在线两出个发障（碍车物体之不间得通超过过且起不跑得线与）其，接沿触引。 导线到达B点。在“（直4道）区电”动铺车设完的成白上纸述下任沿务引后导应线立埋即有停1车~3， 块（宽1）度电为动15车c在m“、直长但道度全区不程”等行行的驶驶薄时过铁间程片不中。能，电大存动于储车9并检0显测秒到，薄行铁驶片时 时示需每立个即薄发铁出片声（光中指心间示线达信）到息至9，起0秒并跑时实线必时间须存的立储距即、离自显 。动示停在车“。直道区” 检（测2）到电的动薄车铁进片入数停目车。区域后，能进一步准确驶入 （车库2）中电，动要车求到电达动B车点的以车后身进完入全“进弯入道车区库”。，沿圆弧引导线到 达（C3）点停（车也后可，脱能离准圆确弧显引示导电线动到车达全C点程）行。驶C时点间下。埋有边长为
2.2 系统基本方案
金属探 测模块
路面探 测模块
光源探 测模块
障碍物探 测模块
控制器模块
路程测 量模块
电机驱 动模块
计时显 示模块
状态标 志模块
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2.2 各模块方案的选择和论证
2.2.1 控制器模块
作用：各传感器信号的接收和辨认，控制小车的电机动作、 显示车速、运行时间以及小车停车时发出的声光信号等。
2.2.3 障碍物探测模块 作用：判断前进方向是否有障碍物，并确定小车与障碍物 的距离。 方案1：激光测距技术 优点：方向性强、亮度高、单色性好、传输速度快、抗干 扰性强、测量精度高，反映速度快等。 缺点：小车与障碍物的距离短最大不超过2m，而激光以光 速传播导致检测技术上的困难。
缺点：速显模度示块相对较低。
状态标 志模块
电机驱 动模块
本设计拟采用此方案。 单片机控制的原理框图
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2.2 各模块方案的选择和论证
2.2.1 控制器模块
作用：各传金感属器探信号计时的显接收路和程测辨认障，碍控物探制小光车源的探 电路机面动探作、 显示车速、测运模行块时间示模以块及小量车模块停车测时模发块出的测声模光块 信测号模等块。
1（54c）m其的它正。方形薄铁片，要求电动车到达C点检测到薄铁片后 在C点处停车5秒，停车期间发出断续的声光信息。
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1.2.3 题目分析
对题目进行充分的分析和思考，将其中的目标、任务、指标归纳如下：
一、目标
设计制作一个智能小车，具有循线、金属检测、避障、寻光入库等功能。
二、任务
1.进行循线行进，包括直行和弧形，并要检测线下安装的金属块。 2.避障，且障碍物的摆设不固定。 3.寻光源入库。 4.路程计算。
2.2 各模块方案的选择和论证
2.2.4 行程测量模块 作用：测量小车从启动到任意时刻所走的路程。 测量原理：S=n×C （S为行程，C为车轮周长，n 为圈数） n可以用透射式或反射式光电传感器获得计数脉冲。
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2.2 各模块方案的选择和论证
2.2.5 路面轨迹探测模块
传感器
作用：实现小车跟踪黑色轨小道车行状使态。
态A
B
C
光源与车之间的位置
小车动作
1作用：0 引导小0车朝光源0 行驶，使小非车常远具有跟踪光源的－功能。
三、指标
1.检测出所有的金属块，以及他们的位置。 2.顺利避障，不应碰撞障碍物，尽可能不刮擦障碍物。 3.顺利入库，车体停放于车库黑线之内。 4.总耗时不超过90s，并尽可能减少耗时。
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2. 系统方案选择和论证 2.1 系统设计流程
由题意可以得知整个 系统运作流程大致如下：
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作用：各传金感属探器信计号时的显接收路和程测辨认，障控碍制物小探 车光的源电探机动路面作探、 显示车速、测运模块行时示间模以块及小量车模块停车时发测模出块的声测光模信块号等测模。块
方案2：采用CPU（51MCU)方案。 优点：算术运算M功CU能1强，软件编程灵活，自MC由U度2 大，技术
成熟，体积小，成本低，容易实现仿真、调试和功能扩展。
方案3：采用嵌入式处理器（ARM)方案。 优点：运算功能强大，嵌速入度式较处快理，器编AR程M灵活，自由度大，
外围器件少，成本适中，容易实现仿真、调试和功能扩展。
缺点：PCB设计显模示块及焊接技术要状志态模求标块高。
电机驱 动模块
本设计可采也用此方案，取决于对相关技术的熟悉程度。 嵌入式处理器控制的原理框图
方案1：采用热探测器
脱离导引线
优点：电路简单。
正常行驶
缺点：易受外界干扰。
轻微偏左
方案2：采用红外光电探测器 严重偏左
优点：抗干扰能力较强。
轻微偏右
缺点：结构较复杂，需2～3对传感严器重。偏右
321
000 010 011 001 110 100
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2.2 各模块方案的选择和论证
状2.2.二3 极光管源探二测极模管块二极管
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方案2：超声波测距技术 优点：方向性较强、传输速度V=345m/s，在s≤2m时，T ≤11.6ms，远大于MCU的机器周期，便于逻辑判断。 因此采用方案2。其原理框图如下：
M
C
40kHz 脉冲
U
发射器 超声波 接收器
应用MCU发射和接收超声波传感器信号的框图
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方案1：采用FPGA或CPLD作为系统的控制器。 优点：可以实现复杂逻辑功能，规模大，速度快，密度高，
体积小，稳定性高，容易实现仿真、调试和功能扩展。
缺点：成本高，引脚多，PCB布线复杂。 本设计对数据的处理要求不高，此方案的优势得不到充分 体现。
简易智能电动车设计
2.2 各模块方案的选择和论证
2.2.1 控制器模块
简易智能电动车设计
2.2 各模块方案的选择和论证
2.2.2 金属探测模块
作用：跑道中金属块的探测。
金属探测原理：采用电涡流式传感器，利用电涡流对L、Q、 Z的影响探测金属。
测量电路：Q值测量电路，Z测量电路，L测量电路
本设计选择电感测量电路。
正弦波
方波
LC振荡回路
整形比较电路
金属传感器原理框图
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1. 设计任务和要求
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1.2 设计要求 （3）电动车在光源的引导下，通过障碍
1.2.1 基本要求 区进入停车区并到达车库。电动车必须
（1.21.）2 发电挥动部车分从起跑在线两出个发障（碍车物体之不间得通超过过且起不跑得线与）其，接沿触引。 导线到达B点。在“（直4道）区电”动铺车设完的成白上纸述下任沿务引后导应线立埋即有停1车~3， 块（宽1）度电为动15车c在m“、直长但道度全区不程”等行行的驶驶薄时过铁间程片不中。能，电大存动于储车9并检0显测秒到，薄行铁驶片时 时示需每立个即薄发铁出片声（光中指心间示线达信）到息至9，起0秒并跑时实线必时间须存的立储距即、离自显 。动示停在车“。直道区” 检（测2）到电的动薄车铁进片入数停目车。区域后，能进一步准确驶入 （车库2）中电，动要车求到电达动B车点的以车后身进完入全“进弯入道车区库”。，沿圆弧引导线到 达（C3）点停（车也后可，脱能离准圆确弧显引示导电线动到车达全C点程）行。驶C时点间下。埋有边长为
2.2 系统基本方案
金属探 测模块
路面探 测模块
光源探 测模块
障碍物探 测模块
控制器模块
路程测 量模块
电机驱 动模块
计时显 示模块
状态标 志模块
简易智能电动车设计
2.2 各模块方案的选择和论证
2.2.1 控制器模块
作用：各传感器信号的接收和辨认，控制小车的电机动作、 显示车速、运行时间以及小车停车时发出的声光信号等。