论文研究-基于AVR单片机车用模型方向控制装置的研究 .pdf

AVR单片机是Atmel公司开发的一种基于精简指令集计算机（RISC）原理的高性能、低功耗的8位微控制器。由于其结构简单、编程方便、扩展性强等特点，在各种控制领域得到了广泛的应用。在本研究中，AVR单片机被应用于车用模型方向控制装置中，以实现汽车模型的自动寻迹和转向功能。 本研究的背景是智能汽车技术的迅速发展，尤其是汽车控制技术的智能化趋势。智能汽车是通过电子控制单元（ECU）和各种传感器、接收器的配合使用，通过无限网络获取交通信息，进而指导汽车实现加速、减速和转向控制，其终极目标是实现无人驾驶。AVR单片机控制装置在该领域应用中能够降低开发成本、缩短开发周期，同时提升系统的质量。 该控制装置以模型车为基础，如捷思达1:24仿比例遥控车或雷速登1:24比赛级遥控车，通过拆卸原有的单片机系统，改造并安装自主设计的单片机系统。系统核心是ATMEGA16单片机，它具备四通道PWM输出、8路10位ADC（模拟数字转换器）和8个单端通道等功能，这些功能能够满足复杂的车辆控制需求。 在技术方案中，车辆模型装备了前轮舵机和后轮电机，并且通过H桥电路驱动，实现了对前轮和后轮的精确控制。模型车通过在跑道上的传感器单元采集信息，传感器单元由7个反射式光电传感器组成，这些传感器能够检测跑道上的黑线信息，并将信息传递给AVR单片机处理。AVR单片机通过处理传感器信号后输出控制信号，进而控制模型车的行驶方向和速度。 模型车的转向功能由H桥转向驱动电路实现，该电路负责驱动前轮舵机完成转向动作。为了实现精确的转向控制，研究中提出了分级转向电路的设计，根据不同的传感器信号，单片机能够计算出相应的理想转向角度，并进行精确控制。转向电路的精确性将直接影响模型车在不同转弯半径下的行驶性能。 反射式光电传感器是实现自动寻迹的关键部件，其工作原理基于光电效应，通过发射端发出光线，接收端接收被测量物体（本案例中为跑道上的黑线）反射的光线。当光线被接收端检测到时，会根据反射光线的强度转换成电信号，进而被AVR单片机读取，转换成相应的控制信号。反射式光电传感器数量的增加能够提升系统的转向精度，但也需要合理布置电路，避免传感器间的相互干扰。 本研究的具体实施方式介绍了捷思达1:24仿比例遥控车的技术参数和实现功能，如加速、减速和转向。该模型车通过ATMEGA16单片机的处理能力来实现复杂的控制任务。传感器的安装位置和电路设计对于系统的性能至关重要。例如，传感器安装位置会影响车辆的寻迹能力，而电路设计则涉及到传感器间干扰的最小化以及信号的稳定传输。 研究还提供了传感器模块的安装方法和电路的测量原理图，展示了如何通过电路元件实现信号的采集、转换和处理，以及如何通过AVR单片机对这些信号进行编程处理，以达到模型车自动寻迹和转向的目的。 整体来看，这项研究展示了如何将AVR单片机应用于车用模型的方向控制装置中，详细地阐述了从设计、制造到实际运行的整个过程，对于智能汽车控制系统的研究和开发具有一定的参考价值。通过这种模型的实现，也为未来无人驾驶汽车的控制系统设计提供了创新思路和解决方案。