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当红绿灯到达 指定距离时开启红外探头 H
无人车智能识别红绿灯_电子/电路_工程科技_专业资料。本文档介绍基于单片机控制的无人小车自动识别红绿灯的设计方案。
智能车识别红绿灯设计方案 摘要： 现今是一个走过了工业时代、信息时代跨入知识经济的时代，这 个时代对信息高速化，控制智能化的要求越来越高。而智能化同样 已经延伸到生活中，如：智能冰箱，智能热水器，智能空调等等， 其发展速度之快，从身边的这些例子很容易体会到。其发展前景可 谓是相当可观。因为他实现了无人管理，为人类生活带来了方便。 本设计以智能小车为核心模块，实现对红绿灯的自动识别，从而 模拟生活当中的红绿灯交通系统，实现对过往车辆的流通控制。采 用单片机作为小车控制的核心芯片。小车采用直流电机进行驱动。 之所以小车能识别红绿灯，这主要是依靠安装在车体上的一体化红 外接收探头 HS0038 来采集十字路口的红绿灯信号，这个信号反馈 给单片机进行判决。控制 ，从而实现无人车识别红绿灯的功能。红绿灯 设计方案论证 本设计需要设计出一款智能小车，并能够完成前进、停止、等 基本功能，利用超声波测距仪测量小车到十字路口的距离，当到达 指定距离时开启红外探头 HS0038，红绿灯接收红灯信号并自动停止，绿灯 信号继续前行。 基本要求： 1.智能小车须具可以驱动其前行的驱动轮。 2.应该具有编程控制部分。 3.可以按照程序的设定功能完成行走，如前进、停止、通行等。 智能小车模型设计模块 在小车模型上，本次设计采用的是后二轮驱动和万向轮的设计。 小车的轮子选择和布局要考虑稳定性，机动性，可控性 3 方面。 使用后二轮驱动，前向加个万向轮就是本方案所采用的，实质就是 两个标准动力轮差分驱动中置，辅组一个万向轮支撑，此方案也是 目前小车用的较多的设计方案，此设计在一定的环境下，十分适应， 小车行进十分灵活，且操控也比较容易，而且成本也不高，符合小 车设计初衷。 电机模块 对于电机驱动方式的选择在本次设计中采用的是直流电机驱动 直流电机具有优良的调速特性，调速平滑、方便，调整范围广， 过载能力强，能承受频繁的冲击负载，可实现频繁的无极性快速启 动停止，制动和反转。 普通直流电机的控制很简单，性能出众，直流电源也容易实现。 但是在本设计中由于小车的停止和行走要十分，因此为了 控制小车的行走和停止就必须能让直流电机快速启动和停止，而若 不无减速齿轮，那么由于电机本身重量大，启动后惯性也大，就不 能很好的实现行走和停止。 L298N 驱动逻辑功能模块 本次设计采用的 L298N 芯片，通过单片机的 I/O 口输入改变芯 片控制端的电平，就可以实现对电机进行正反转，停止的操作。 L298 可驱动 2 个电机，OUT1、OUT2 和 OUT3、OUT4 之间分别接 2 个 电机。5、7 、10、12 脚接输入控制电平，控制电机的正反转， ENA， ENB 为电机的控制使能端，控制芯片控制信号的有效性，从而达到 控制电机的停转。 控制单元模块 在设计中选择了单片机作为整个控制核心。实现对电机驱动电 路，红外接收电路等进行控制。就现在而言，单片机的种类已经繁 多，本次设计选择了常见的型号 AT89S51。 AT89S51 是一个低功耗， 高性能 CMOS 8 位单片机，片内含 4k Bytes ISP(In-system programmable)的可反复擦写 1000 次的 Flash 只读程序存储器，128 bytes 的随机存取数据存储器（RAM ），32 个外部双向输入/输出 （I/O）口，2 个 16 位可编程定时器/计数器 ，2 个全双工串行通 信口。使用单片机实现本次的设计控制，具有可实时进行编程，调 试，方便实现程序的下载与整机调试的优点，而且单片机价格比较 便宜，技术十分成熟，对于这一块知识的掌握也相对比较扎实，深 知其中原理；使用起来既经济，又达到了设计过程中对硬件电路控 制的要求，所以选择了该芯片来作为控制核心芯片。 一体化红外接收探头 HS0038 模块 红外接收探头 HS0038 将信号的接收、放大、检波、整形集于一 身，并且输出可以让单片机识别的 TTL 信号，这样大大简化了接收 电路的复杂程度和电路的设计工作，方便使用。HS0038 黑色环氧树 脂封装，不受日光、荧光灯等光源干扰，内附磁屏蔽，功耗低，灵 敏度高。在用小功率发射管发射信号情况下，其接收距离可达 35m。 它能与 TTL、COMS 电路兼容。HS0038 为直立侧面收光型。它接收 红外信号频率为 38 kHz,周期约 26 μ s，同时能对信号进行放大、 检波、整形，得到 TTL 电平的编码信号。 超声波发射和接收模块 超声波测距模块集发射和接受为一体，内部超声波传感器谐振频 率 40KHz，模块传感器工作电压 4.5V~9V，模块接口电压 4.5V~5.5V。提供三种测距模式，选择跳线可以选择短距、中距和可 调距。 小车稳压电路模块 由于本次设计采用的是 8V 电池，红绿灯所以给单片机和其他电路供电 时不需要用到整流二极管进行整流，只需要稳压滤波模块就可以实 现 5V 供电，稳压芯片采用 7805 进行稳压，为了方便，设计电路时 另外用插针将 8V，5V 端口和 GND 端接出。 小车总体工作过程 利用超声波测距仪测量小车距离红绿灯的距离，到达指定距离然 后开启 HS0038，感应十字路口的红灯。当为红灯时，小车停止运 行；由红灯变为绿灯时，小车启动通过路口；当 HS0038 感应到绿 灯时，小车直接通过路口。 器件附录：小车底座、车轮（2 个后轮加 1 个万向轮）、直流电 机（2 个）、单片机小系统、一体化红外探头 HS0038、51 单片机、 超声波测距仪。
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