全国大学生电子竞赛E题——简易智能小车

简易智能电动车

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本系统是采用普通玩具小车和红外传感器、光敏元件、金属探测器、光电开关以及霍尔元件结合，通过16位MCU——SPCE061A来调控的智能小车。

在小车行进的过程中，用SPCE061A带有的PWM功能，配合霍尔元件测速度，做到2个驱动电机的自动调速；用2个红外传感器感测地面行走轨迹；用4个光电开关的相应动作，规避正面、左右侧前方以及后面的障碍，并且控制定点倒车；利用双电机驱动的优势控制小车原地转动，用光敏元件追踪定点光源；当金属探测器感测到金属物品以后会报警示意。

本系统采用16位单片机SPCE061A做CPU，运算速度快，结构简单，电机控制快速准确，行走稳定，并带有语音播放的特色功能。

关键词：

智能小车SPCE061A

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一、方案比较及论证：

2.1系统构建

1)采用凌阳公司16位单片机SPCE061A做核心控制；

2)3个I/O口控制双刀双掷继电器从而控制电机的正向和反向转动；

3)2个黑白线传感器，用来控制小车寻线行走；

4)3个光电传感器控制小车寻找光源，进入车库；

5)1个金属传感器用来检测金属铁片；

6)4位LED动态显示检测到的金属铁片，并在到达终点以后显示总的路程和时间；

7)4个障碍传感器，用来躲避障碍区的障碍物；

8)1个霍尔元件用来记录小车的行进距离和时间；

9)小车采用双电机，4轮驱动；电源为12节5号电池，分别为CPU，传感器和电

机提供电源；

小车的选择是关键，如下图：

2.2 小车驱动

用SPCE061A 的PWM 功能，配合3个双刀双掷的继电器，控制2个电机的转动

方向以及转动速度

2.3 传感器

1、 寻线传感器：2个，并在一条直线上，安装在小车的头部底盘上，中间间隔3cm ，

距离地面1cm 。如下图：

2、金属传感器：1个，安装在车尾的底盘中间，距离地面2mm。这个传感器比较娇

气，它的供电一定不能和电机的供电在一起。安装位置如下图：

3、光敏开关：3个,车头一个，车位2个，遮光板我们没有单独做，仅仅用黑胶布代

替了，胶布的贴法如下图，就是将感光头包的只有一个小缝了。

这里有个关于停车的方案：

将一个提供连续模拟量的光电检测器包上2层黑色塑料袋，固定在车头位置，当车入库以后越接近光源，光电检测器会在一个光最强点给出一个高，如此停车。

4、避障传感器：4个，头尾和2个侧面各一个。如下图为侧面的：

该传感器可以检测距离小车20cm左右的障碍物，及时改变小车的行进路线。

5、霍尔元件：

左前轮加上一个霍尔元件，检测小车的行使距离，用于显示和确定金属铁片的位置以及总路程。

2.4行进方式：

☆有2种行走方式：

A、顺序方式：开始——>寻线模式（包含寻找金属铁片模块）——>避障碍模式——>

寻找光源模式（包含倒车入库模式）——>结束

B、并列方式：/ ——寻线模式

/ ——避障碍模式

开始—>模式参数I ——寻找金属铁片模块

\ ——倒车入库模式

\ ——寻找光源模式

经过考虑采用B的行走方式，但是将寻找金属的模块单独执行，因为金属传感器的误动作比较多。

☆一点补充：小车从C点进入车库的方案

当小车到达C点以后，小车停5秒，然后继续前进，这时就是避障模式了哦。

前进当中一定会遇到障碍物1（是1号障碍物哦），这个时候要躲避障碍<现在到了关键的地方了！！>：

1、障碍物的位置决定了在障碍区中间地带有很大空间并且这个空间是固定的哦。

1的时候，小车倒退一定距离L ，L 的长度需要在场地上实际

测试得到（用延时很好控制的）。

3、 小车倒退L 以后停止，马上左转45度，再前进距离M 停，M 的长度也需要

实地测试得到，原则是小车车体刚好到达障碍区的中间位置。

4、 到达中间位置以后利用光敏开关校正小车的前进方向。这个光敏开关不同于上

面提到的，就是这个光敏开关的遮光板将感光角限制在10度以内 这里有一点提示的就是，当小车到达中间位置的时候，马上进入寻找光源的模式，基本上就不再躲避障碍了。

5、 利用光敏开关将小车摆正，到正对车库的时候前进，利用车头的第2个光敏电

阻的变化来控制小车在车库的预定位置停车，这个位置可以事先用光敏电阻在灯泡前面测试得到。

6、 以上的方案主要是针对对4轮驱动的小车，因为它可以原地转动。其他后轮驱

动，前轮转向的小车需要再做调整。

二、

系统设计：

三、调试结果：

调试结果比较满意：

1、可以检测到位于直道上的金属片，并声光报警；

2、可以完全按照轨道前进，进入弯道后可以自己矫正角度；

3、到达C点以后可以报警提示，并停留5秒；

4、可以躲避障碍物；

5、可以通过光源的引导，摆正小车的姿态，倒车进入车库预定位置；

6、全程时间没有超过90秒（经测试时间为60±2秒）；

7、全程演示录象如后

四、总结：

用凌阳公司提供的16位芯片可以圆满的实现本题目的要求，并且发挥部分的要求也可以达到。几个技术比较突出的地方在于，首先我们的小车是采用SPCE061A 自带的PWM功能来控制电机的转动速度，并且配合霍尔元件可以进一步实现自动调速；其次利用了一个不敏感的黑白线传感器来判断小车进入车库以后停车的位置；再次是具有语音报警的特色；最后是利用了遮光板将光敏开关的感光面限制在一个很小的方位，以达到为小车调整入库角度的目的。