智能小车设计加入电磁、激光、摄像头入门资料

张衍波

目录
第一章 初识智能小车 .................................................................................................................................. 1
1.1 常见的两种类型 ............................................................................................................................... 1
1.2 智能小车的基本结构 ....................................................................................................................... 1
第二章 车体设计 .......................................................................................................................................... 3
2.1 小车的拆卸 ...................................................................................................................................... 3
2.2 舵机的安装 ...................................................................................................................................... 3
2.3 车体的整体布局 ............................................................................................................................... 4
第三章 硬件设计 .......................................................................................................................................... 5
3.1 电源模块设计 ................................................................................................................................. 5
3.1.1 智能车电源设计要点 ........................................................................................................... 5
3.1.2 低压差稳压芯片LM2940 简介 ............................................................................................ 5
3.2 单片机最小系统设计 ...................................................................................................................... 6
3.2.1 单片机最小系统简介 ........................................................................................................... 6
3.2.2 51 单片机最小系统设计 ....................................................................................................... 6
3.3 循迹模块设计 ................................................................................................................................. 9
3.3.1 红外光电管的工作原理 ....................................................................................................... 9
3.3.2 检测电路设计 ..................................................................................................................... 10
3.3.3 光电检测部分的发挥设计 ................................................................................................. 12
3.4 舵机转向模块设计 ........................................................................................................................ 12
3.4.1 舵机的工作原理 ................................................................................................................. 12
3.4.2 常见舵机简介及使用注意事项 ......................................................................................... 13
3.5 后轮电机驱动模块设计 ................................................................................................................ 14
3.5.1 H 桥驱动电路的工作原理 ................................................................................................... 14
3.5.2 常用H 桥集成电路芯片L298 ............................................................................................ 16
3.6 测速模块 ....................................................................................................................................... 17
第四章 程序设计 ........................................................................................................................................ 18
4.1 PWM 的相关知识 ........................................................................................................................... 18
4.1.1 PWM 简介以及实现 ............................................................................................................ 18
4.1.2 51 单片机产生PWM 波 ...................................................................................................... 19
4.2 舵机的控制 ................................................................................................................................... 21
4.3 后轮电机的控制 ............................................................................................................................ 22
4.4 程序总体的设计 ............................................................................................................................ 22
4.5 程序设计的发挥与拓展 ................................................................................................................ 23
第五章 测试与调试 .................................................................................................................................... 24
5.1 测试与调试 ................................................................................................................................... 24
5.2 智能车的测试步骤 ........................................................................................................................ 24
第六章 车速的测量 .................................................................................................................................... 26
6.1 车速测量的重要性 ........................................................................................................................ 26
6.2 车速测量的几种方式 .................................................................................................................... 26
6.2.1 霍尔传感器检测 ................................................................................................................. 26
6.2.2 反射式光电检测 ................................................................................................................. 26
6.2.3 透射式光电检测 ................................................................................................................. 26
6.3 车速测量的单片机实现 ................................................................................................................ 27
第七章 摄像头的使用 ................................................................................................................................ 28
7.1 摄像头工作原理及简介 ................................................................................................................ 28
7.2 模拟摄像头视频分离电路设计 .................................................................................................... 29
7.3 摄像头选型 ................................................................................................................................... 30
7.4 摄像头安装 ................................................................................................................................... 32
7.5 基本视频信号采集 ........................................................................................................................ 32
7.5.1 使用单片机内部A/D 转换。 ............................................................................................ 34
7.5.2 使用外部A/D 转换器 ......................................................................................................... 35
7.5.3 使用模拟电路对PAL 信号进行转化（参考北京科技大学CCD 一队） ....................... 36
第八章 电磁传感器的使用 ......................................................................................................................... 38
8.1 智能汽车电磁组简介： ................................................................................................................ 38
8.2 20KHz 电源参考设计方案 .............................................................................................................. 38
8.2.1 电源技术指标要求 ............................................................................................................. 38
8.2.2 电源组成 ............................................................................................................................. 39
8.2.3 功率输出电路 ..................................................................................................................... 40
8.2.4 恒流控制 ............................................................................................................................. 42
8.2.5 参考设计电路 ..................................................................................................................... 42
8.2.6 电源调试 ............................................................................................................................. 43
8.2.7 注意事项 ............................................................................................................................. 44
8.3 电磁组传感器及模路径检测设计参考方案 ................................................................................ 44
8.3.1 设计原理 ............................................................................................................................. 44
8.3.2 磁场检测方法 ..................................................................................................................... 45
8.3.3 电路设计 ............................................................................................................................. 48
8.3.4 传感器的设计与调试 ......................................................................................................... 52
8.3.5 检测方案 ............................................................................................................................. 54
8.4 软件部分的简要流程图 ................................................................................................................ 56
8.5 结束语 ........................................................................................................................................... 57
第九章 激光传感器的使用与设计 ............................................................................................................. 58
9.1 激光传感器的工作原理和驱动 .................................................................................................... 58
9.2 激光传感器的选用与注意事项 .................................................................................................... 58
9.3 激光管的布局和安装 .................................................................................................................... 58
第十章 算法设计 ........................................................................................................................................ 60
10.1 摄像头组处理算法 ...................................................................................................................... 60
10.1.1 黑线提取算法 ................................................................................................................... 60
10.2 车体控制算法 .............................................................................................................................. 62
10.2.1 PID 算法 ............................................................................................................................. 62
10.2.2 预判算法 ........................................................................................................................... 63
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