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较慢,且控制较为复杂。方案二:采用直流电机。直流电机控制不如步进电机精确,但是其速度快,体积小,并且更容易控制。考虑题目的要求,并不需要精确到用步进电机,为了控制的方便,故采用直流电机驱动。3车体的选择方案一:采用RP5履带车底盘,其比较专业驱动能力强,扭矩大,,造型美观,扩展性
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f强,但是比较贵(不过不用自己掏钱)。方案二:用玩具车改造。成本较低,且省去很多制作上的麻烦,但是由于其是已经设计好的产品,扩展性差,许多方面很难达到我们需要的要求。方案三:自己做车体。这样可以制作出完全符合我们要求的小车车体,各部分可以进行专门的设计,但是制作方面费时费力,在整个题目中将占据较多的时间和精力,成本较高。综上考虑,采用方案一,直接选用RP5履带车模型做扩展。
三总体设计总体设计
1方案设计:方案设计:方案设计本系统以51单片机为核心,实现控制小车转速、方向、采集信息,显示等功能。红外传感器避障,可以使小车尽量沿跑道的中线运动,以实现最小偏差。扫描黑线,可以判断小车所在的位置。系统框图:2系统框图:系统框图
3理论分析与参数设计:理论分析与参数设计:理论分析与参数设计(1)转速与距离的计算根据测量,轮子的直径(已经包含履带)D5cm,周长s157cm,测速齿轮与车轮的转速比为41,设行驶距离为S,齿轮转动总圈数为
,则S与
的关系为S157
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(cm)。现假设以车的几何中心为轴线转90°,则每边轮子需走过的距离为的以轮距宽度为直径的圆弧,即942cm,算得计数齿轮需要转3圈。通过一定的换算,就可以计算出转任意角度时计数齿轮所需转的圈数。减速区的长度为2m,需要计数齿轮转动509圈,而停留时间要大于8s,所以齿轮的转速要小于63转每秒。以上均为理论计算,由于摩擦力和打滑现象的存在,转弯角度会跟计算值有
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f些偏差,需要做统计实验进行修正。(2)避障传感器感应距离的计算:跑道的宽度为05m,左右两个避障传感器的间距为10cm,让车在中线时传感器刚好能感应到两侧挡板的情况为最好,因此传感器的感应距离应设定在比20cm略小一点比较合适。
四硬件设计硬件设计
硬件系统俯视图整体系统如上图所示,由MCU、电机驱动模块、黑白线检测模块、红外避障模块、显示模块和键盘模块等构成。单片机及一些基础模块不作介绍。1电机驱动模块:电机驱动模块:电机驱动模块直接选用L298N驱动直流电机,由单片机给它PWM波控制其驱动电机。原理图如下r
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