硬件電路的設(shè)計(jì)

　　小車所能實(shí)現(xiàn)的功能：主動(dòng)識(shí)別障礙物，并對(duì)障礙物自動(dòng)做出反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)避障功能。整個(gè)系統(tǒng)大致分為以下五個(gè)主要部分：電源模塊、微控制器單元模塊、電機(jī)控制模塊、傳感器模塊、機(jī)身模塊。以下就各部分進(jìn)行詳細(xì)的說(shuō)明。

　　電源模塊

　　本系統(tǒng)選擇了8.2V的直流電壓源為整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行供電，電機(jī)部分需要7～12V的直流電源，采用電壓源直接為其控制驅(qū)動(dòng)芯片來(lái)供電，傳感器模塊需要5V的直流電源，采用SPX1117M3_5V的穩(wěn)壓芯片來(lái)輸出恒定的5V電壓，微控制器模塊需要3.3V的直流電源，我采用SPX1117_M3_3.3V的穩(wěn)壓芯片來(lái)為其提供恒定的電壓源。

　　微控制器模塊

　　整個(gè)系統(tǒng)的控制單元采用LM3S811(與LM3S615全兼容)。LM3S811是32位的基于Cortex_M3 V7M架構(gòu)的微控制器;具有32KB的Flash和8KB的SRAM;可以達(dá)到50MHz的工作頻率;集成了嵌套向量中斷控制器(NVIC)以提供明確的中斷處理，有29個(gè)中斷，帶8個(gè)優(yōu)先級(jí);具有豐富的外設(shè)資源，多達(dá)3個(gè)通用定時(shí)器，2個(gè)UART、1個(gè)SSI、ADC、I2C、3個(gè)PWM發(fā)生器模塊，多達(dá)34個(gè)通用GPIO。本系統(tǒng)主要使用到的部分是JTAG口下載和調(diào)試測(cè)序，PWM模塊以驅(qū)動(dòng)紅外線傳感器，GPIO口以驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)，ADC模塊檢測(cè)電池電壓。

　　電機(jī)控制模塊

　　電機(jī)控制模塊主要負(fù)責(zé)控制電腦鼠的運(yùn)動(dòng)，包括電機(jī)和電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路兩部分。電機(jī)為兩個(gè)兩相四線制步進(jìn)電機(jī)，工作電壓為8.2V。電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片采用BA6845FS，每個(gè)芯片包含2個(gè)H橋，它的最大驅(qū)動(dòng)電流為1A，且在輸入邏輯的控制下輸出有3種模式：正向、反向和停止。

　　傳感器模塊

　　傳感器單元選用IRM-8601S紅外線一體化接收頭;普通紅外線發(fā)射管。紅外發(fā)射管SIR563ST3F具有以下特性：最大輻射角約為30°，工作中心頻率38kHz，940nm波長(zhǎng)，PWM調(diào)制。紅外線接受管IRM8601S為一體式紅外線接收頭，其最佳工作波長(zhǎng)為940nm，視角45?，38kHz帶通濾波。使用PWM模塊產(chǎn)生38kHz的紅外調(diào)制信號(hào)經(jīng)紅外發(fā)射管發(fā)出，當(dāng)一體化接收頭接收到38kHz的紅外發(fā)射信號(hào)時(shí)將產(chǎn)生低電平，否則為高電平。采集接收端的信號(hào)狀態(tài)來(lái)判斷是否有墻壁。

　　電腦鼠機(jī)身模塊

　　結(jié)合電腦鼠的外型尺寸、迷宮格的大小以及電腦鼠走迷宮競(jìng)賽的比賽要求，我們對(duì)電腦鼠機(jī)身進(jìn)行了設(shè)計(jì)，并交由工廠加工制作。

　　底層算法的研究

　　搜集查閱相關(guān)資料，對(duì)各部分功能進(jìn)行需求分析，制作程序流程圖，對(duì)各部分代碼進(jìn)行編寫。

　　傳感器驅(qū)動(dòng)

　　通過(guò)調(diào)節(jié)電位器阻值的大小，改變有效發(fā)射信號(hào)強(qiáng)度，當(dāng)接收頭剛好能接收到信號(hào)時(shí)，記錄下此時(shí)發(fā)射的強(qiáng)度，這樣也就可以大致測(cè)算出距離。讓五個(gè)發(fā)射頭輪流發(fā)射38kHz及35kHz的調(diào)制信號(hào)，改變有效發(fā)射信號(hào)的強(qiáng)度，從而能夠粗略判斷障礙物的遠(yuǎn)近距離，指示出有沒(méi)有障礙物。