基于单片机的太阳能红外遥控小车的设计开题报告

 2022-09-24 10:13:00

1. 研究目的与意义

近年来,随着科学技术的发展与时代的进步,给人们带来了更高的生活需求,智能小车的使用越来越普及。利用红外遥控器代替传统开关按键,能够实现小车的启动、停止、左转、右转、前进和后退等功能。无线遥控小车作为一种新型的智能小车在军事侦察、防火、防爆以及在一些污染危险的场所代替人工作业发挥着重要的作用。

另外,在现今时代,可再生能源的挖掘和利用已经成为了各国持续发展的最好解决方法。随着可再生能源如太阳能、风能、核能、水能以及地热能等的利用,地球可再生能源消耗比例也在逐步的提高。而太阳能作为最为便利的可持续能源,正在逐渐成为新世纪最理想的新能源。太阳能小车是一种环保型设备,它利用光伏效应,通过太阳能电池把太阳光转化为电能,存储在高能蓄电池中,并利用该电能驱动行驶车辆,实现节能环保。

单片机具有强大的控制功能和灵活的编程实现特性,它已经溶入现代人们的生活中,成为不可替代的一部分。本课题要求以单片机为核心控制器,完成太阳能红外遥控小车硬件电路设计和软件程序的设计。

2. 课题关键问题和重难点

1.智能小车用到的传感器怎样与单片机连接,以及传感器的选型,配备几个传感器比较合适,在设计中要进行试验比较,才能确定最后的选择。

2.在实验中对于小车的速度控制,选择什么算法也比较关键,直接决定了小车的转向及平稳性能。

3.在程序设计中要有相应的程序算法控制电机带动车轮,所以电机驱动模块可能是难点。

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3. 国内外研究现状(文献综述)

在参考了这些文件资料以及老师的辅导之后,对于这次毕业设计有了一定的认识,关于单片机的太阳能红外遥控小车的设计,总结一下可以分成几个模块去完成,小车的电机采用两个直流电机驱动车轮,电源部分采用太阳能供电,可以节约能源,其他的部分采用模块化方式去完成,其中最重要的是红外接收模块,障碍物检测和寻迹模块,直流电机驱动模块,显示模块,其中红外线接收模块使用一体化红外接收头,瓷片电容为去耦合电容,DOUT 即解调信号的输出端,直接与单片机的P3.2 口相连。有红外编码信号发射时,输出为检波整形后的方波信号,并直接提供给单片机,这样就能用遥控器控制小车的行驶方向,并且在小车的前面加上红外传感器用来检测前面是否有障碍物,起到避障的效果,在小车的底盘部分也加上光敏传感器用来寻找黑线的轨迹,可以自寻轨迹的运动。

在小车的前方各安装一个直流电机,分别控制左右轮子的转动,从而带动整个车体的运动,以电机驱动芯片为核心的电机驱动模块,通过单片机编程从而控制输出高低电平信号,将单片机输出信号加在电机驱动模块上,在通过电机驱动模块驱动电机,从而实现对电机转动的控制。该模块主要以单片机为控制,以电机驱动芯片为核心,再加上有光敏感应器可以检测到黑线,从而使小车能沿着画好的跑道行走并能自动纠偏,整机可靠性提高。

障碍物检测和寻迹模块障碍物检测和轨迹检测原理是相同的,从经济的角度考虑,该模块选用了反射式光耦合,反射式光耦合由一个红外发射管和一个光敏三极管组成。LM324 是电压比较器,当3 脚的电平大于2脚时,输出端1 脚输出高电平,反之输出为低电平。高低电平值取决于LM324 的2 脚电平,调整电位器R23可使LM324 的2 脚电压为3V。避障电路安装在小车头部的左右两边,分别用于检测左右障碍物。工作过程是:当无障碍物时,不反射红外线,光敏三极管截止,LM324 的3 脚在R16的上拉作用下为高电平(5V), 大于2 脚电压(3V),输出高电平;当遇到障碍物时,反射红外线,光敏三极管导通,比较器3 脚接地,小于2 脚电压(3V),输出为低电平。单片机根据电平的变化判断有无障碍物,当左边遇到障碍物时小车右转,当右边遇到障碍物时小车左转。循迹电路安装在小车底部的左右两边,循迹是通过辨别黑白色来行走。工作过程是:红外发射管发出红外光,当遇到黑色,不反射红外光,比较器输出为高电平;当遇到白线,红光反射回来,比较器输出为低电平。当左边检测到白色时小车右转,当右边检测到白色时小车左转;当两边检测到的都是黑色时小车前进,当两边检测到的都是白色时小车停止。

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4. 研究方案

本次设计以单片机为核心的控制电路,采用模块化的设计方案,利用红外遥控器控制小的启动和停止,实现小车的启动停止、左转、右转和前进后退以及小车通过红外感应器识别黑色轨迹自动驾驶等功能,电源部分采用太阳能供电,智能小车的显示部分采用液晶显示屏,直观的显示出小车的运行状况。设计总体方案如图1所示。(图1见附件)

5. 工作计划

第1周:确定毕业设计题目,查阅相关资料,掌握太阳能蓄电、红外遥控技术、智能小车等工作原理;

第2周:继续查阅相关资料,并翻译不少于3000字的外文文献,论证设计的可行

性,研究设计方案和设计思路;

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