[發(fā)明專利]一種基于單片機的智能開發(fā)車

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• 申請日: 2018-09-11
• 公開（公告）號: CN108829114A
• 公開（公告）日: 2018-11-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 楊磊;王鎧;宋欣;王嘉正
• 申請（專利權(quán)）人: 天津農(nóng)學(xué)院
• 主分類號: G05D1/02
• 分類號: G05D1/02
• 代理公司: 天津濱海科緯知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 12211
• 代理人: 劉瑩

本發(fā)明針對控制算法入門較難，單片機初學(xué)者學(xué)習(xí)難度大的問題，設(shè)計出一種基于單片機的智能開發(fā)車。該開發(fā)車平臺在硬件的設(shè)計使用上對傳統(tǒng)的開發(fā)平臺結(jié)構(gòu)進行了優(yōu)化，并應(yīng)用光電編碼器及多個紅外傳感器采集角度、路徑信息，確保控制過程中角度及距離的精確性；在軟件設(shè)計上，對于角度及距離的PID增量式算法的參數(shù)進行了多次矯正。反饋結(jié)果表明，單片機初學(xué)者在使用過程中能夠熟悉并會使用控制算法。本發(fā)明成本較低，且功能豐富，適合在高校電子信息學(xué)生中推廣，可以進一步提高學(xué)生的單片機應(yīng)用水平。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于單片機技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種基于單片機的智能開發(fā)車。

背景技術(shù)

單片機作為一門實踐性很強的課程，很多的學(xué)生和愛好者希望在閑暇時間深入學(xué)習(xí)單片機的開發(fā)，但卻找不到一種比較合適他們學(xué)習(xí)控制算法的實驗板。目前，單片機開發(fā)常常使用單片機仿真器進行硬件，軟件的仿真調(diào)試，再將調(diào)試成功的目標(biāo)代碼用編程器固化到單片機程序存儲器中，但由于單片機仿真器及編程器價格比較貴，使用還受到一定的限制，特別是對學(xué)生和單片機初學(xué)者來說有一定的困難。雖然單片機教學(xué)中使用的教學(xué)實驗箱具有很多功能，但其中大部分體積大，成本高，甚至有些需要模擬器的支持。因此，對于學(xué)生在課后設(shè)計進行培訓(xùn)有一定的局限性。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明旨在提出一種基于單片機的智能開發(fā)車，以進一步提高學(xué)生的單片機應(yīng)用水平。

為達到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的：

一種基于單片機的智能開發(fā)車，包括車本體，所述車本體內(nèi)設(shè)有開發(fā)板，所述開發(fā)板上設(shè)有單片機，所述單片機連接光電開關(guān)傳感器、光電編碼器、電子羅盤模塊、電源模塊、矩陣鍵盤、電機驅(qū)動模塊以及串口電路。

進一步的，所述電源模塊包括7805穩(wěn)壓器，穩(wěn)定供應(yīng)直流5V電壓，7805穩(wěn)壓器的輸出端還連接關(guān)斷控制開關(guān)S1，用于為開發(fā)板提供安全可靠的電流。

進一步的，所述電子羅盤模塊包括LSM303DLH芯片和加速度計、磁力計、A/D轉(zhuǎn)換器和信號調(diào)制電路，通過IIC總線與單片機進行通信。

進一步的，所述光電開關(guān)傳感器采用E3F-DS10C4光電開關(guān)傳感器模塊。

進一步的，所述電機驅(qū)動模塊采用L298N。

進一步的，所述鍵盤模塊采用4X4矩陣。

進一步的，所述開發(fā)板包括兩種工作模式：在巡線模式下，系統(tǒng)根據(jù)紅外光電傳感器及光電編碼器回傳的數(shù)據(jù)對直流電機進行控制，實現(xiàn)精準(zhǔn)巡線功能；在坐標(biāo)模式中，在輸入坐標(biāo)值后，系統(tǒng)以小車中心為原點，根據(jù)電子羅盤、編碼器獲得的數(shù)據(jù)通過增量式PID算法控制小車達到預(yù)定點。

進一步的，在巡線模式下進行路徑規(guī)劃具體包括，智能開發(fā)車?yán)霉怆婇_關(guān)傳感器識別行程路徑上的引導(dǎo)物，在對收集到的信號進行分析處理并進行邏輯判斷后，獲得智能車的行駛方向，通過左右兩側(cè)的速度差驅(qū)動直流電機，實現(xiàn)智能車的跟蹤過程。

進一步的，光電開關(guān)傳感器采用八字形布局，分別設(shè)置在智能開發(fā)車前端的中部和兩側(cè)，其中，設(shè)置在中部的傳感器為巡線基準(zhǔn)傳感器，默認(rèn)初始狀態(tài)必須有信號，巡線過程中一直進行循環(huán)檢測，若信號丟失，則按照上次路徑規(guī)劃所得的角度及距離信息進行原路返回，重新進行路徑規(guī)劃；設(shè)置在兩側(cè)的傳感器用于轉(zhuǎn)彎以及減速控制。

進一步的，在坐標(biāo)模式下，單片機在得到輸入的坐標(biāo)信息后，轉(zhuǎn)換成角度及距離信息，角度和距離由增量PID算法控制，電子羅盤和光電編碼器返回的數(shù)據(jù)作為PID算法的輸入，直流電機作為PID算法的輸出。

相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明所述的一種基于單片機的智能開發(fā)車具有以下優(yōu)勢：

(1)本發(fā)明成本較低，且功能豐富，適合在高校電子信息學(xué)生中推廣，可以進一步提高學(xué)生的單片機應(yīng)用水平；