自动往返小车设计报告.docx

【自动往返小车设计报告】 本报告主要介绍了一项基于Verilog语言的Basys 3 FPGA平台的自动小车设计项目。设计的目标是构建一辆能够自动往返于设定起点和终点的小车，具备黑带检测、测速、超声波测障及报警功能。小车在行驶过程中需遵守特定规则，例如在限速区DE段减速至10m/min以下，同时显示实时行驶时间和总行驶时间。此外，设计还包括了避障、声控、行驶路程检测、温湿度监测等附加功能。 **电源模块设计** 小车的动力来源是两节充电电池，电压约为7.4V。为了适应一般芯片5V的工作电压，采用了LM7805三端稳压器进行降压，确保稳定的5V电源供应。通过Protues 8软件进行了电源仿真，结果显示电路能正常工作。 **检测模块** 1. **红外线检测（黑带检测）**：使用TCRT5000红外传感器检测小车行驶路径上的黑线，实现速度调节和停车。通过对比LM324和LM393运放的仿真结果，选择了LM393，因为它在负值输入时仍有良好的工作表现。 2. **光电检测模块**：使用槽型光耦ITR9606和码盘组合，用于测速和路程检测。原电路中LM393作为AD转换器，但修改为负输入端接收信号后，电路工作效果更佳。 3. **超声波模块**：采用TCT40-16超声波传感器实现避障功能。发射电路由FPGA编程生成40kHz方波驱动，接收电路通过TIP122单管共射放大电路将信号放大后，再通过LM393转换为40kHz方波。 **驱动模块** 小车的驱动方案选择了PWM配合L298N芯片进行调速。FPGA编程产生控制信号和PWM波，通过L298N驱动电机，实现速度控制。 **其他功能** 1. **避障功能**：超声波传感器检测到障碍物时，小车紧急刹车并发出声光报警。 2. **声控功能**：通过声音指令控制小车的启动和停止。 3. **行驶路程检测**：结合光电检测模块，实时显示车速或行驶里程。 4. **温湿度检测**：安装温湿度传感器，测量并显示环境的温度和湿度。 整体方案综合考虑了小车的运动控制、环境感知和交互性，旨在提供一个智能、安全且具有趣味性的自动小车系统。通过实际测试，所有模块均能正常工作，实现了设计目标。