论文研究-基于AVR单片机车用模型方向控制装置的研究 .pdf

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基于AVR单片机车用模型方向控制装置的研究,申伟,孟祥光,随着汽车科技技术的飞速发展,汽车控制正在向着智能化发展,汽车的方向控制装置趋于自动控制,而无人驾驶也会在不久实现。本文以
中国科花论义在 传感器模垬安装如图3所示,所有尺寸经过前期设计计算,D点为前轮舵机可调电阻 转向中心,A点为小车转向中心。当1号传感器检测到黑线时,前轮转向角度以及与前轮转 向角度对应的前轮舵机中可变电阻转向角度计算为: a= arctan = arctan 2] Ⅴ3值线性正比于前轮舵机中可变电阳角度α1,因此,不同的传感器探测位置,可以 计算得出不同的理想前轮转向角度,不同的理想转向AD电压,通过单片机测ⅴ3,即可换 算前轮舵机中可变电阻转向角度α1,并与理想转向AD电压比较,当V3达到理想转向A/D 电压,单片机控制给舵机低电平,舵机停转,保持转向,从而实现在不同的转弯半径处,寻 迹札器人实现不同角度的精确转向。同吋可以看出,反射式光电传感器愈多,分级转向愈精 桷,机器人愈能够在线路上沇畅行驶。但要注意电路线束冇置和传感器之间「扰2。 R310K可调电阻 LH324 TCET反射式 光电传感帮○1 E 输出 发光二极管 图4反射式光电传感器测量原理图 参照图4,电路采用的元器件为TCRT50反射式光电传感器、比较器LM324、10K9 可调电阻R3、发光二极管、120g电阻R1、10Kg电阻R2和120g电阻R4组组成,TCRT 反射式光电传感器中1为信号发射端,2为信号接收端,当2接收到1发射出的光线,即赛 道为反射光线的白底时,LM423的6号管脚接收到的电压比LM423的5号管脚接收到的电 压低,根据LM423比较器的特点,当6号管脚电压低于5号管脚电压时,7号管脚输出低 电平,同时显示信号输出的发光二极管灯点亮,相反,当1CRI5000反射式光电传感器中2 没有接收到1发出的光线时,即赛道为吸收光线的黑线时,LM423的7号管输出高电平, 同时显示信号输出的发光极管灯不亮。 中国科花论义在 tucc R1100 E2100g T1 T2 单片 R3 1k a R4 1ES 直流电机 单片 机 T 机信 号端 RB 50032 图5H桥行驶驱动电路原理图 参照图5,电路由2个8550三极管T1、T2,2个9013三极管T3、T4,2个8050三极 管T5、T6,2个1009电阻R1、R2,2个1K9电阻R3、R4和2个50092电阻R5、R6组 成。当单片机信号端1给高电平信号时,三极管13、12、T5导通,电动机中电流方向为从 右到左,相反,当单片机信号端2给高电平信号时,三极管14、11、16导通,电动机中电 流方向为从左到石。 分级转向模块 叙述完整的寻迹过程 参照图5,系统上电,单片机初始化,7个反射式光电传感器上电,开始工作,结合图 l,1-7号反射光电传感器从左至右安装于车体前端,当1号传感器探测到黑线时,即黑线 位于车行驶中央线左侧,1号传感器向PB6管脚输入高电平,此时单片机控制PDO管脚输 出高电平,舵机左转,向左转向;当2号传感器探测到黑线时,即黑线位于车行驶中央线左 侧,2号传慼器向PB5管脚输入高电平,此时单片机控制PD0管脚输出高电平,舵枧左转, 向左转向;当3号传感器探测到黑线时,即黑线位于车行驶中央线左侧,3号传感器向PB4 管脚输入高电平,此时单片机控制PD0管脚输出高电平,舵机左转,向左转向;当4号传 感器探测到黑线时,即黑线位于车行驶中央线上,4号传感器向PB3管脚输入高电平,此时 单片札控制PD0管脚输岀低电平,舵杋保持转向;当5号传感器探测到黑线时,即黑线位 于车行驶中央线右侧,5号传感器向PB2管脚输入高电平,此时单片机控制PDl管脚输出 髙电平,舵机右转,向右转向;当6号传感器探测到黑线时,即黑线位于车行驶中央线右侧, 6号传感器向PB0管脚输入高电平,此时单片机控制PDI管脚输出髙电平,舵机石转,向 右转向;当7号传感器探测到黑线时,即黑线位于车行驶中央线右侧,7号传感器向PBI 管脚输入高电平,此时单片机控制pD1管脚输出高电平,舵机右转,向右转向;从而实现 寻迹,按照赛道上的线型不断变化的黑线自主寻迹行驶。 中国科花论义在 上电,糸统初始化 号传感器检测到信号? Y 舵机左转,后轮 驱动电机转动 2号传感器检测到信号? 3号传感器检测到信号? 4号传感器检测到信号? 休持转向,后轮 驱动电机转动 N 5号传感器捡测到信号 6号传感器检测到信号 舵机在转,后轮 驱动电机转动 7号传感器捡测到信号? 图6车模寻迹流程图 参照图7,单片机中10号管脚为电源正输入端,31号管脚为电源负输入端,PBO-PB6 分别接7个反射式光电传感,编号为1-7,PD0为舵机左转信号端,PDl为舵机石转信号端, Pn4为电枳正转前进信号端,PD5为电机倒转后退信号端。系统运行时,PD4管脚始终输 出高电平,电机正转,车模始终是向前行驶的。 中国科花论义在 PDIP (XCKTo)PB0 40 PAO (ADCO 39PA1 INT2/A ND)PB203 38 PA2 LADC2 口coAN1)PB34 37 B PA3 (ADC3 3)PB4 6F PA4(ADC4 (MOSI)PB506 PAS ADC5 (MISO)PB607 34 PA6 LADC61 SCK)PB7[8 33 PAT (ADCT RES于T口9 32 AREE VCC 410 31 GND GND 30 AvCC XTAL2口12 29 PC7 TOSC2 XTAL1 2B PC6(TOSC1 RXD)PDO[ 14 7 PC5(TDI) TXD)PD1日15 26 PC4(TDO 的而)PD216 5 PC3 TMS (NT1)PD3 17 24 PC2(TCK) Oc1)PD4日18 3 PC1(EDA OC1APD5[19 22 F PCo (SCL (CP1)PD620 21 PD7 (OC2 图7AVR单片机 软件程序设计方面: 采用C←语言在ICC-AVR开发环境下进行编程调试。采用开环控制,其程序流程 #include siom16v.h> #include <macros, h> void port init() DDRB=OxIC. PORTB=OXO DDRD- OXO0 PORTD=OX00 void delay(unsigned int L int while( Int 1 for(i-0;i<60;i++); void maino unsigned char readb; int 1 port inito 中国科花论义在 wilco readb-PIND switch(readb&ob01111111) casc oboli|| 1 |: Portb=0b00000000 brcak default if(readb&ob00000010) {for(i=0;k=10;1++) { PORTB=0b00001000; delay(10) PORTB=0b00101000; delay (10 else if(readb&ob00000001) {for(i=0;i<=10;i++) PORTB_0b00001000 delay(lo) PORTE=0b00101000 delay(10); else if(readb &0b00010000 Bread=PIND if(readb&0b00010000 {for(i=0;i<=10;i++) PORTB=0b00001000: PORTE=0b00101000: else ir(readb&0b00000100) PORTD=0b001000003} else if(readb &0b01000000) dread=PIND if(readb&ob00010000) {Ior(i=0;i<=10:i++) (PORTB=0b00000010 PORTB=0b00100010 中国科花论义在 else if(readb&0b00100000) PORTB-0b0000010 lay(lO) PORTB=0b00100010; delay(10): clsc if(rcadb&ob00001000) {for(i=0;i<=10;1++) PORTB=Ob00000010 delay(10) PORTE=0b00100010: 结束语 通过对模型车的自动寻迹原理的饼究,分析AVR单片机的应用和分级转向的计算,利 用感光传感器来控制智能车的自动转向。根据此布置方案,实现了寻迹杋器人的分级精确转 向。这为将米研究智能玩具车和无人驾驶乍提供了一种新的方法。 参考文献 [1]卓時,黄开胜等,学做智能车-挑战“飞思卡尔”杯M。北京:北京航空航天大学出版社,2007。 [2]韩毅,张雪峰一和低成本寻迹机器人的实现。微计算机信息,2008.14 [3]汽车线控转向系统的技术探讨,htp:www.chinabaike.com [4]广东奧飞动漫文化股份有限公司,雷遮登1:24比赛级遥控车[EBOL] [S]赵德安等,单片机原理与应用。机械工稈出版社,2005.8 6仝秋红,C语言教程。人民交通出版社,204.8 Shen wei, Meng Xingguang Department of Automobile College, Chang an University, Xian, PRC(710054) With the rapid development of automotive technology, vehicle control is towards intelligent development, the direction of vehicle control devices tend to automation which will also soon be unmanned. In this paper, tracing FreeScale Smart cars in relying on analysis of an intelligent vehicle to achieve the principle of auto-tracing and strategies. The control unit for intelligent toy car or on track to achieve the development of unmanned vchicles to provide a way AVR microcontroller, computer control, auto-tracing turned

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