卓有成就的阶段:在 20 世纪 80 年代中后期,欧洲和美洲的一些国家主要进行智能车辆的可行性研究和如何让智能车辆实用化的研究,取得了显著成绩。深入、系统、大规模的研究阶段:从 20 世纪 90 年代开始,各个国家尤其是欧洲的德国和美洲的美国等都对智能车辆进行了广泛地、大量地研究。尤为突出的是美国的Navlab系列的自主车的研究,该研究在卡内基-梅陇大学机器人研究所进行,取得的成绩显著。
二、国内智能车辆的研究现状
在中国很多高等院校和科研机构都进行了 ITS 核心技术和设备的研究。在近 30 年的研究过程中,我国已经积累了很多经验和强大的 ITS 技术研究开发的专业技术队伍。
1.4研究内容
当前,许多用于儿童的玩具电动车只能实现基本的功能,即或前进、或后退、或左转、或右转、或停车的功能,或加了遥控实现前述功能。也就是说控制方法上基本没有采取闭环控制。玩具小车的控制方式有:基于单片机的,基于光学传感器的,语音控制的等。
本设计是基于单片机的,主要完成玩具车控制系统硬件电路和软件的设计,控制系统的硬件电路部分主要包括控制器、信号检测电路、电机驱动电路、显示电路、电源电路等,直流电机作为小车的驱动电机。电机驱动利用软件产生不同占空比的 PWM 波来控制直流电机的转向和转速。单片机作为整个玩具电动车的控制系统,控制着与其相连的各个模块。该智能玩具电动车采用的单片机是 STC89C51,通过软件编程控制小车实现前进、后退、加速、减速、左转、右转和车灯闪烁等功能,并在此过程中很好地实现里程、行进方向显示和报警。本设计是把当前一般的玩具电动车作为基础,增加必要的传感器,如光电传感器、红外传感器、超声波传感器等,利用传感器构成的信号检测电路实时检测电动车的运行速度、运行位置、运行状况,单片机接收并处理信号检测电路检测到的各种
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数据,然后由单片机发出指令控制电动小车的运行。该智能玩具小车能够实现的功能有:实时准确地显示时间、显示速度、显示里程,智能调节行驶速度、精确停车的功能。设计方案能实现对电动小汽车的运动状态进行实时控制,控制要灵活、可靠,精度要高,需满足系统的各项要求。
总之,设计的整个系统的电路结构要简单,可靠性能要高。采用的技术主要包括:
1.有效应用传感器。利用感测模块实时监测路面情况并及时传输给单片机,单片机核心模块根据感测模块给予的信息控制小车两电机转动,电机驱动模块驱动两电机转动,实现转向与行走; 2.小车的速度控制利用编程实现; 3.采用新型显示芯片。
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第二章 相关技术
2.1 单片机技术
全名是单片微型计算机(Single Clip Microcomputer)的单片机,主要由中央处理器(CPU)、只读存储器(ROM)、随机存储器(RAM)、定时/计数器、输入输出接口电路等组成,把这些功能部件集成在一块芯片上,便构成了一个完整的微型计算机。
自从1974年12月美国Fairchild公司研制出了世界上第一台单片机F8以来,单片机迅速发展,各种新型、高性能单片机不断推陈出新。迄今为止,单片机的发展经历了4个时期:
第一阶段(1974~1978年):单片机初级阶段
该阶段最具有代表性的单片机就是英特尔生产的MCS-48。该阶段的单片机的运用了落后的制造工艺,其CPU为8位,I/O接口为并行,定时器/计数器为8位。并且,I/O口不能串行通信,寻址范围小(低于 4KB)。其代表产品为仙童公司的单片机F8等。
第二阶段(1978~1983年):单片机完善阶段
以Intel公司的MCS-51系列单片机为代表,该时期的单片机的特点是:“串行I/O口,带有多级中断处理系统,16位的定时器/计数器,片内存储器的容量相对增大,而且且寻址范围可达64KB。 第三阶段(1983~1990年):单片机巩固和推新阶段
此阶段的单片机,既完善第一阶段的单片机,又发展第二阶段的单片机,还推出了新的 32 位的单片机,也出现了专用单片机。
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第四阶段(1990 至今):单片机全面发展阶段
适合于不同领域要求的单片机相继出现。其特点是运算速度快,存储容量大,运算能力强。类型有通用型和专用型。当然也有专用于单一领域的廉价的单片机。
单片机自身的特点决定了其应用非常广泛,它已成为工业、农业、国防、科研、教育以及日常生活等各个领域的智能化工具,对各行业的技术改造以及产品的更新换代起到了极大的推动作用。
2.2 智能玩具电动车技术
随着传感技术、计算机科学、人工智能及其它相关学科的迅速发展,玩具小车正向着智能化的方向发展。智能玩具电动车控制系统包括了计算机、控制技术、传感技术、机械和人工智能等多方面的知识,它是一个综合系统,它有单片机控制控制方式,有光学传感器控制控制方式,也有语音控制方式等多种控制方式。其功能是可以进行环境感知,也可以进行动态决策和规划,还可以进行行为控制和执行等。
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第三章 系统需求分析
3.1 功能分析
根据设计要求和设计内容,采用基于单片机的控制方案,设计出系统框图如图3-1所示,包括主控模块、检测模块、电机驱动模块、显示模块和电源模块等。
启停控制 时钟电路 看门狗电路 主 控 模 块 电机驱动模块 位移模块 调速模块 复位电路 显示电路 报警电路 电源电路 图3-1 系统框图
3.1.1 主控模块
现在,具有智能功能的电子产品通常用的控制器为单片机,它具有集成度高、体积小,可靠性高、实用温度范围宽,有优良的性能价格比,控制功能强,外部总线丰富,功能扩展性强及低功耗等特有的优良性能,因而得到了广泛应用。它推动了嵌入式系统的发展并深入到各个领域,已经成为工业、农业、国防、科研、教育以及日常生活的各个领域的智能化工具,也是现代电子系统中重要的智能化工具,对各行各业的技术改造以及产品的更新换代起到了极大的推动作用。但是,
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