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玩具小车驱动控制

玩具小车驱动控制
玩具小车驱动控制

智能玩具车控制系统的研制

电气工程及自动化学院:包云泉指导教师:何瑾

摘要:本文的内容是设计一部智能玩具车,能够按照人的意图进行简单的活动,是一种玩具机器人。玩具机器人在儿童早期智力开发方面效果显著,而我国在玩具机器人方面的研究远落后于国际先进水平,因此本文的研究有重要的意义。本智能玩具车是采用凌阳十六位单片机SPCE061A作为控制核心,对多通道多样化传感器综合控制:通过反射式红外线传感器检测路面黑线、光电三极管检测障碍物及光源、霍尔元件检测转速。并以此为基本框架,结合自动控制原理对玩具车转速进行闭环反馈,使小车运行稳定;通过优化软件算法处理传感器信息,实现了具有一定自适应能力的电动车;采用PWM电路控制电机的转速、H型驱动电路控制电机的转向,实现电动小汽车的正反向行驶、快慢速行驶及转弯;利用凌阳单片机强大的语音辨识与播报功能,实现声控。

关键词:玩具机器人;凌阳单片机SPCE061A;直流电机的PWM调速

Abstract:This design is a toy automobile, which is enabled with certain artificial intelligence. So it can be considered as an entertainment robot.Entertainment robot has an impressive function on the development of children’s intelligence.

However our nation drags a lot on the research of entertainment robot. So the work paid for this design means a lot.This intelligent toy automobile is designed based on the SPCE061A as a micro-controller, gauging its position and posture through various sensors. Among them: making use of reflecting type infrared ray sensor, photo-electricity dynatron and Hall sensor to find the black line, the barriers, find the light and check the rotate speed. The system manages to adapt the environment by using all the sensors comprehensively according to the Theory of automatic Control and a certain optimizing arithmetic. Using PWM direct current machine and the H-shape bridge circuit to adjust the speed and orientation of the automobile. Using the SPCE061A’s capacity of voice distinguishing and displaying to control the automobile by voice.

Keywords:entertainment robot; SPCE061A; PWM direct current driving technology

1引言

现代玩具工业在经历了塑料玩具、电子玩具之后,正在向智能机器人玩具时代迈进,并不断地用高科技武装玩具,研发出各种集知识性、趣味性于一体的智能机器人玩具。

玩具机器人的各项技术的研发是高端技术的试验田和基础源泉,玩具机器人的开发研制将在社会中新技术发展,提高人们生活质量中发挥越来越重要的作用。具体表现在:

(1)为机器人应用高端科技提供技术基础支持,学习锻炼的平台;

(2)玩具机器人可开发智力,锻炼技术,提高创新水平。

本文的内容是设计一部智能玩具车,此设计将寻迹、避障、寻光、声控等功能集为一体,尝试了多通道、多传感器的综合应用,采用了精确的方向控制策略和优化的行进过程的速度控制策略,添加了智能容错功能,使整个系统的稳定性达到了比较高的水平。

2硬件系统的设计

2.1凌阳单片机简介

SPCE061A里内嵌32K字的闪存(FLASH)2K字SRAM,CPU时钟0132MHz~491152MHz,工作电压(CPU)VDD为2.4V~3.6V(IPO),VDDH为2.4V~5.5V,拥有2个16位可编程定时器/计数器,2个10位DAC,7通道10位ADC和单通道声音ADC,32位通用可编程输入/输出端口。具有低电压复位(LVR)

功能和低电压监测(LVD)功能。14个中断源可来自定时器A/B ,时基,2个外部时钟源输入,键唤醒。内置在线仿真电路ICE( In Circuit Emulator)接口,具有保密功能,调试与书写程序只需一根并口线与计算机25针并口连接。

AUD2

AUD1MIC_IN

IOB15~IOB0

IOA15~IOA0XO

XI/R V CP

图2-1 SPCE061A 的结构

2.2整机系统构成

从设计要求上分析,小车需要完成寻迹、避障、寻光、声控等功能。在综合比较各种常用传感器基础上,分析得出采用凌阳十六位单片机SPCE061A 作为控制核心,对多通道多样化传感器综合控制:通过反射式红外线传感器检测路面黑线、光电三极管检测障碍物及光源、霍尔元件检测转速。

图2-2 系统整体框图

2.3系统各模块的设计

2.3.1 电机驱动模块

直流电机驱动电路使用最广泛的就是H 型全桥式电路,这种驱动电路可以很方便实现直流电机的四象限运行,分别对应正转、正转制动、反转、反转制动。它的基本原理图如图2-3所示。

全桥式驱动电路的4只开关管都工作在斩波状态,S1、S2为一组,S3、S4 为另一组,两组的状态互补,一组导通则另一组必须关断。当S1、S2导通时,S3、 S4关断,电机两端加正向电压,可以实现电机的正转或反转制动;当S3、S4导通时,S1、S2关断,电机两端为反向电压,

电机反转或正转制动。 图2-3 H 型全桥式电路原理示意图

开关管的选择宜遵循以下原则:由于驱动电路是功率输出,要求开关管输出功率较大;开关管的开通和关断时间应尽可能小;小车使用的电源电压不高,因此开关管的饱和压降应该尽量低。 PWM (脉冲宽度调制)控制,通常配合桥式驱动电路实现直流电机调速,非常简单,且调速范围大,它的原理就是直流斩波原理。如图2-3所示,若S3、S4关断,S1、S2受PWM 控制,假设高电平导通,忽略开关管损耗,则在一个周期内的导通时间为t ,周期为T ,波形如图2-5,则电机两

端的平均电压为:U=Vcct/T=αVcc ,其中,α=t/T 称为占空比,Vcc 为电源电压(电源电压减去两个开关管的饱和压降)。

电机的转速与电机两端的电压成比例,而电机两端的电压与控制波形的占空比成正比,因此电机的速度与占空比成比例,占空比越大,电机转得越快。

图2-4 直流电机H 桥驱动电路 图2-5 PWM 调速原理示意图

凌阳公司的SPCE061A 单片机频率最高达到49MHz ,可提供2路PWM 直接输出,频率可调,占空比16级可调,控制电机的调速范围大,使用方便。SPCE061单片机有32个I/O 口,内部设有2

个独立的计数器,完全可以模拟任意频率、占空比随意调节的PWM 信号输出,用以控制电机调速。

2.3.2 路面黑线检测模块

图2-6 路面黑线检测传感器安装图

循迹是指小车在白色地板上循黑线行走,通常采取的方法是红外探测法。在小车行驶过程中不断地向地面发射红外光,当红外光遇到白色纸质地板时发生漫反射,反射光被装在小车上的接收管接收;如果遇到黑线则红外光被吸收,小车上的接收管接收不到红外光。单片机就是否收到反射回来的红外光为依据来确定黑线的位置和小车的行走路线。红外探测器探测距离有限,一般最大不应超过15cm 。

图2-7 路面黑线检测传感器电路原理图 图2-8 光源检测传感器电路原理图

2.3.3 光源检测模块及障碍检测模块

如图2-8所示,利用光电三极管的光电特性,通过比较器LM324的门限电压作用,不断调节其识别灵敏度,从而得到寻光信号,最终由单片机识别后发出相应的命令,进而完成寻光前进的功能。

2.3.4 车速检测模块

转速测量装置的硬件包括脉冲发生部分以及脉冲信号与微机的接口电路两部分。脉冲的形成是基于霍尔效应原理。在电机的连动轴上粘贴数个小磁片,在连动轴附近固定霍尔传感器,则电机转动时,每个小磁片经过霍尔传感器时,霍尔传感器便产生一个脉冲,检测脉冲数和确定历经时间,即可计算出电机的转速。测量装置的软件由单片机执行M/T 算法实现。

图2-9 速度检测传感器电路原理图

3软件系统设计

3.1 软件的主要特色:

(1) 速度自动调节程序,由于供电电池在不同时刻的电力不同,弯道和直道时的阻力也不同,当给PWM电路相同占空比的方波时,小车的行驶速度可能不同,我们采用软件调节程序,利用车速传感器的返回值自动调节小车的行驶速度。

(2) 不同路段设定不同的行驶速度,在直线行驶和弯道的行驶过程中速度比较快,而在躲避障碍物时我们采用较低的速度行驶,确保行驶的可靠性。

(3) 软件在设计时,采用C语言和汇编语言的调用与嵌套。底层采用汇编语言编写,而在高层则采用C语言进行调用。这样不仅使程序更加简洁,同时也提高了程序的可靠性。

3.2 主程序流程

图3-1主程序流程图

3.3 电机驱动子程序流程

图3-2电机及驱动子程序流程图

3.4 车速检测子程序流程

机轮的转速通过测量一定时间内测速传感器输出的脉冲信号的个数来求取。因为SPCE061A的IOB2和IOB3除作为普通I/O口外,还可通过设置定时器A或B的控制单元使IOB2(EX2Tl)和IOB3(EXT2)作为外部频率量(外部中断源)输入,故在本系统中将IOB2设置为外部频率量输入引脚,接转速传感

器输出的脉冲信号。为了满足控制性能和实时性的要求,每隔2s更新一次转速值,并据此转速进行控制。

3.5 车速反馈控制子程序流程

图3-6 车速反馈控制系统原理图

图3-7 车速反馈控制子程序流程图

无线遥控玩具小车设计与制作

“发明杯”大学生创新大赛作品题目: 无线遥控玩具小车设计与制作

目录 摘要 (1) 引言 (3) 1 方案设计与论证 (4) 1.1 直流调速系统 (4) 1.2 防碰撞系统 (5) 1.3 显示系统 (5) 2 硬件设计 (5) 2.1 小车系统框图 (5) 2.2 单片机最小系统设计 (6) 2.3 电机驱动电路设计 (7) 2.4 遥控发射接收电路设计 (9) 2.4.1 无线发送电路 (10) 2.4.2 无线接收电路 (11) 2.5 检测系统设计 (11) 2.5.1 速度检测设计 (11) 2.5.2 防跌落系统设计 (12) 2.5.3 防碰撞系统设计 (13) 2.6 显示电路设计 (13) 2.7 单片机I/O口的分配 (14) 2.8 电源设计 (14) 2.9 小车车体设计 (14) 3 软件设计 (15) 3.1 主程序设计 (15) 3.2 PWM子程序设计 (17) 3.3 遥控子程序 (18) 3.4 防跌落、碰撞子程序 (20) 3.5 显示子程序 (21) 4 结果分析及结论 (22) 5 谢辞 (23)

6 参考文献 (23) 附件1 程序清单 (24) 附件2 硬件电路图 (33) 附件3 电路PCB图 (34)

无线遥控玩具小车设计与制作 摘要:80C51单片机是一款八位单片机,他的易用性和多功能性受到了广大使用者的好评,该课题的基本思想是设计一台能够遥控行走并自动回退防止跌落的机器小车。遥控接收端以 80C51 单片机为控制核心,其中数据的发射和接收部分通过无线通讯模块完成。可通过发射端来控制小车的直流电机实现无极调速, 遥控小车进行转向, 并能在液晶上显示出小车的实时速度值。小车还能自动检测落差较大的落差,遇到楼梯等低处会自动回避,以防止小车由高处摔落。 关键词:80C51单片机、PWM调速、遥控小车

新能源汽车电机驱动系统关键技术展望[J]. 科学导报·学术, 2019年第32期

新能源汽车电机驱动系统关键技术展望新能源汽车电机驱动系统关键技术展望[J]. 科学导报·学术, 2019年第32期摘要:本文探讨了新能源汽车电机驱动系统的关键技术及发展趋势,包括驱动控制器中的功率半导体器件及封装、智能门极驱动、基于器件的系统集成设计,以及驱动电机中的扁铜线、多相永磁电机、永磁同步磁阻电机等关键技术。其中,着重介绍了当前车用电机驱动技术的发展趋势,并指出永磁同步电机在未来10年内将依然是新能源汽车市场的主流驱动电机。同时,通过横向比较指出当前我国在驱动电机发展道路上所面临的关键问题,可以为我国未来新能源汽车技术发展提供一定参考。 关键词:新能源汽车;电机驱动系统;永磁同步电机 1、前言 随着人们生活水平的提高,汽车逐渐走进千家万户,但是环境污染问题也随之加重。发展的问题只能靠发展来解决。汽车尾气是影响空气质量的重要因素,为了缓解能源紧缺,减少环境污染,新能源汽车应运而生。但是新能源汽车发展受到技术的掣肘,新能源汽车电机驱动系统控制技术作为新能源机车发展的关键技术,尚未成熟,仍需继续探索和优化。 2、新能源汽车技术的发展前景 2.1新能源汽车质量发展 未来,新能源汽车技术必然会向环保方向逐渐演变和深化,于是减少能耗就要求减少小汽车本身的质量。有研究数据显示,内燃机汽车减少10%的汽车质量就能减少燃油消耗量的7%,这也决定了新能源汽车将向轻量化发展,以提高新能源汽车续航能力与动力性。新能源汽车轻量化发展指的是汽车的车身设计,此外还有电池、传动设备等,今后的汽车制造还需使用更多新型的轻质材料,如铝合金、高性能钢、其他复合材料,而相关企业也要从新能源汽车结构上进行改进,确保轻量化的基础上保障汽车结构的完整和性能强度提升,进而提高新能源汽车生产率,使其受到更多消费者的青睐。 2.2新能源汽车电池发展 电池是新能源汽车的核心,其产生的动力均依靠电池,对电池的制造要注重工艺与成本的结合。实际上,不少电池制造企业在工艺与成本的新能源电池提供

车辆智能控制技术的研究与应用

车辆智能控制技术的研究与应用 车辆1003 20104043 李琳

车辆智能控制技术的研究与应用 自从汽车被发明以来,人类对于驾驶汽车的看法就一直存在分歧,一部分人热衷于让汽车变得越来越好开,强调驾驶乐趣,让你的双手舍不得离开方向盘;然而另一部分人则更热衷于让汽车变得越来越“傻瓜化”,甚至要将驾驶者的双手从方向盘上解放出来……上世纪80年代开始热播的美剧《霹雳游侠》当中的KITT,正是后者思想的集大成者。正在读这篇文章的您也许就曾经被无敌的KITT 所深深吸引吧?当然人类的科技还根本无法达到科幻电视剧当中的效果,KITT 无与伦比的人工智能、让主人公高枕无忧的自动驾驶、车身超级耐打击的能力以及几乎不用加油的动力科技看上去几乎都是天方夜谭。然而随着汽车技术的发展,现实版“KITT”正在向人们走来,近些年来许多厂商都致力于无人自动驾驶技术的研发,宝马在这领域走在时代的前边。 现阶段的技术成果虽然无法实现《霹雳游侠》或者《钢铁侠》里面那样强大的技术,但是让车子短暂脱离驾驶员的控制而自主驾驶,还是已经成功实现了。宝马将一系列最先进的无人驾驶技术设备集成到了一辆看似非常普通的5系轿车里,这些设备能够在高速公路行驶时,接管驾驶员的所有操作,自主进行油门、刹车甚至超车的动作。 车辆自主变线超车 借助布置在车身四周的传感器,它甚至可以发现从辅路匝道进入主干道的车辆,自主采取加减速或者变道的措施,而具体选择那种操作,也是通过计算当时的行驶条件而决定的,也就是说它具备了自主判断交通状况的能力。而这一切,目前都能够在130km/h以下的车速来完成。

其实这些对于驾驶员来说再容易不过的驾驶操作,对于自动驾驶系统来说可是超级复杂的一件事情。车辆不仅需要随时准确侦测出自己处于道路中的哪一条车道上,更要认出车身周边的车辆或者物体。实现这样的感知,不仅需要普通雷达,更需要激光、超声波以及摄像头的辅助。 若要精确做出判断,上述的集中探测装置至少需要两种协同作用。目前这辆能够自主驾驶的宝马5系轿车已经在驾驶员极少干预的前提下,安全行驶了3000英里。这都要归功于全车所有精良的设备。再有一点就是,这项技术的应用普及速度可能远超过你的想象,有消息称该技术在2014年的宝马i3上就会开始搭载,届时你可要分清路上开车的到底是人还是车自己了。然而一向强调给驾驶者带去驾驶乐趣的宝马开发这么一个产品,缺失会让人觉得有些意外,宝马官方给出的解释是,这项技术并不会完全将驾驶者从眼观六路耳听八方中抽离开来,所以不要指望你能在开车上班的路上睡上一觉…… 1 悬架的研究方法 (1)理论研究[1] 悬架系统的理论研究具有前瞻性和探索性,为智能悬架系统的物理实现奠定理论基础。其主要研究内容: a.悬架力学模型理论研究。悬架力学模型是振动理论中的隔振和减振理论的实际应用,通过振动理论的深入研究,全面综合研究悬架的减振和隔振性能、悬挂系统的非线性特性。 未来几年中,动力学、振动与控制领域的下述研究前沿值重视:①高维非

小学科技活动课教案 制作玩具汽车

制作玩具汽车 ——小学科技活动课教案 活动主题:工作需要计划——制作玩具汽车 活动目的: 1.活动目标:通过让学生设计并制作一辆玩具汽车,让学生 懂得制定工作计划的重要性,并学习制订工作计划。 2.能力目标:培养学生认识、分析能力,动手和策划能力, 养成良好的习惯。 活动重难点:设计玩具汽车,并学习制订工作计划。 活动课时:二课时 活动内容:1. 制作玩具汽车 2. 开展玩具汽车制作评比活动 活动形式:4人小组互助学习 活动准备: 学生准备的制作材料:硬纸板、三合板、废瓶盖、铁片、旧圆 珠笔芯、铁丝、旧车辐条、泡沫塑料等。

制作工具:钳了、小刀、剪刀、锯子、锥子、锉刀等。 教师准备:CAI课件、几辆玩具小汽车、录音机、磁带 活动过程: 一、激情导入,揭示课题。 1.星期天,爸妈带我们去动物园,景点很多,有狮子园,有孔雀园,怎样才能在有限的时间内把所有景点玩到呢?(揭示课题),工作需要计划。 2.看CAI课件,简介《汽车的设计和制造》见教参P9的课外资料。汽车以它优美外形,良好性能,博得了很多人的青睐,想看吗?把自己收藏的汽车模型或图片展示给大家看? 3.(CAI课件)展示多种汽车模型,这节课就是让大家设计、制作自己的玩具汽车,真是让我们大开眼界。 二、自主学习,研讨探究。 1.4人小组看书讨论,需要经过哪些工作程序,才能制作出一辆玩具汽车?你准备做一辆什么车? 2.反馈。引导学生学习制订以下工作计划:设计——准备材料、工具——制作零部件——组装,装饰 3.展示纸制玩具汽车,拆开观看,讨论固定车轮、底盘、车身的组装方法和程序。 三、动手实践,发散思维。 1.只在肯动脑筋,充分利用这些废弃物,就能做出很棒的玩具汽车。 2.(伴着音乐)学生绘制汽车简图

新能源汽车驱动系统及动力总成相关技术分析

新能源汽车驱动系统及动力总成相关技术分析 【摘要】当今的汽车工业,能够给人类的出行带来快捷和方便,但同时也会导致能源的大量消耗和环境的污染。为了汽车工业能够可持续发展,我们就需要新的技术或者新的能源来解决能源和环境问题。本文分析了新能源汽车驱动系统及动力总成方面的一些技术成果以及发展趋势。 【关键词】新能源汽车驱动系统动力总成相关技术 随着科学技术的快速发展,汽车工业也得到了大力发展。汽车为人们的出行带来了极大的方便,能够满足人们的工作和生活需求。随着人们生活水平的改善,汽车也开始从奢侈品慢慢变为人们生活中的必需品,开始不断的涌入每个家庭。汽车的增多导致了很多问题的出现,首先是能源的大量消耗,地球上储存的石油和天然气变得越来越少;然后是环境的污染,堵车、噪音、尾气污染等都在不断的侵蚀自然和人类。为了解决上述问题,我们需要寻找新的技术和新的能源,促使汽车行业的可持续发展。本文先对新能源汽车进行简单的介绍,再着重阐述新能源汽车的相关技术。 1 新能源汽车概述 新能源汽车是指动力来源除了使用传统能源之外的所有汽车。它是将现今汽车方面比较先进的技术进行综合。新能源汽车主要可以分为燃料电池电动汽车、混合动力电动汽车、纯电动汽车等三类。 燃料电池汽车是利用化学反应产生电流来驱动的汽车。它具有以下优点:燃油经济性好;尾气排放近似为零,对环境污染小;运行振动小、没有噪声污染。混合动力汽车,是指使用内燃机和电驱动两种驱动方式相混合的汽车。它能够针对行驶环境的不同,从而使用不同的驱动方式,可具有两种驱动方式的优点。纯电动汽车是指依靠动力电池进行驱动的汽车,该技术相对来说比较简单成熟,只要有足够的电力供应就行。但纯电动汽车发展仍存在很多瓶颈,比如蓄电池储存的能量太少,电池生产成本贵,需要经常充电等等。 2 驱动系统及动力总成相关技术 新能源汽车动力总成主要由电源系统和驱动系统组成。电源系统的性能是汽车行驶里程、运行成本的关键所在;驱动系统是汽车的核心部件,它决定了汽车的动力性能。所以发展新能源汽车的关键就是要提升驱动系统和电源系统的性能。 2.1 电源系统 电源系统主要包括电池及电源管理系统,它是动力总成的关键部件。 (1)电池。电池一直是制约新能源汽车的关键所在,虽然现在的电动车发展比

玩具小车下底板的设计毕业设计

摘要 注塑成型是生产塑料制品的最常用的方法之一。塑料工业是当今世界上增长最快的工业门类之一,而注塑模具是其中发展较快的种类。注射成型是塑料成型的一种重要方法,它主要适用于热塑性塑料的成型,可以一次成型形状复杂的精密塑件。近年来,CAD 技术的应用越来越普遍和深入,大大缩短了模具设计周期,提高了制模质量和复杂模具的制造能力。 本课题就是将玩具小车底板作为设计模型,将注射模具的相关知识作为依据,阐述塑料注射模具的设计过程。 本设计对玩具小车底板进行注塑设计,利用了pro/E软件对塑件进行3D造型,对塑件结构进行工艺分析,确定采用一模两腔、侧浇口进料的三板式模具。在设计中确定了注射机的机型,接着对各个部分进行了计算并校核,确定了浇注系统、抽芯系统、冷却系统。最后运用autoCAD绘制了模具装配图和零件图。 关键词:塑料模具;注射成型;模具设计;

ABSTRACT Injection molding is the production of plastic products, one of the most common methods. Plastics industry is the world's one of the fastest growing industrial sectors, while the injection mold is one of the fast-growing species. Injection molding is an important method of plastic molding, which is mainly applied to thermoplastic molding, forming a complex shape can be precision plastic parts. In recent years, CAD technology more widely and deeply, greatly reducing the mold design cycle and improve the quality and complexity of the molding mold manufacturing capabilities. The issue is the toy car chassis as a design model, the injection mold-related knowledge as the basis to explain the plastic injection mold design process. The design of the toy car plastic base plate design, the use of the pro / E software for 3D modeling for plastic parts, plastic parts structure for process analysis, determine the use of a two cavity mold, side gate feed the three-plate mold. Determined in the design of injection machine models, then the individual sections were calculated and checked to determine the gating system, pumping core systems, cooling systems. Finally, we use AutoCAD drawing of the mold assembly drawing and parts diagram. Keywords:plastic mold; injection molding; mold design;

汽车智能化报告

关于汽车智能化的报告 鲁居印 15101415 1006465719@https://www.doczj.com/doc/1413540665.html, 钟鸿敏 15101417 1326872385@https://www.doczj.com/doc/1413540665.html, 孙坚 15101427 260237727@https://www.doczj.com/doc/1413540665.html, 吉大汽院车辆14班 2010/11/14 摘要Abstract 本报告对汽车智能化的功能进行了总结;并探讨了如何应用智能化解决汽车工业中的安全和拥堵问题。在汽车工业迈向驾驶无人化的进程中,提出了在一定环境下根据计算机记忆系统和传感系统实现自动驾驶的设想。 This report makes a conclusion of the functions of automobile intelligence and discusses how to use intelligence to solve the safety and congestion problem in automobile industry. During the process to driving without person, we put forward to an imagination that we can achieve driving with no person in addition to computer memory system and sense system under designated environment. 前言Instruction 智能化汽车是环境感知、规划决策、多等级辅助驾驶等功能于一体的综合系统,它集中运用了计算机、现代传感、信息融合、通信、人工智能及自动控制等技术,是典型的高新技术综合体。智能车的研究起始于二十世纪七十年代,到八十年代主要从事智能汽车研究

玩具小车上盖注塑模具设计全套图纸

编号: 毕业设计说明书 题目:玩具小车上盖注塑模具设计与工艺分析学院:机电工程学院 专业:机械设计制造及其自动化 学生姓名: 学号: 指导教师单位

姓名:职称:

软件开研术究发技工设工研实验研理类题目型:论究究程计程 2014年5月26日 摘要 本文是针对玩具小车上盖的注塑模具设计与工艺分析。首先对玩具小车上盖进行三维设计,并且对其进行结构分析。然后根据玩具车上盖的结构分析其工艺特点,主要包括材料工艺特性、制件的工艺结构特点,然后根据工艺选择注射机,并对注射机的参数进行校核。接着进行注塑模工艺设计,主要包括分型面设计、型腔数量和布局设计、浇注系统设计、模架选择、推出机构设计和冷却系统设计,其中分型面设计和浇注系统设计是重点设计内容,其设计结果需要进行模流分析验证。最后对所设计的零件进行装配并给出最终设计结果。 本文设计过程中主要使用UG NX 8.5/ MOLDWIZARD经行设计,用到的设计内容包括三维造型、模具设计、分型面设计、浇注系统设计和冷却系统设计,最终结果由装配完成。UG 关键字:注塑模具;UG

Abstract This article is the injection mold design and process analysis for the cover of toy car, first designs three-dimensional toy car shell, and then analyzes its technological features which includes material properties, structural features of parts of the process and select the injection machine. Then article design injection molding process which includes sub-surface design, the number and layout of the cavity designing, gating system design, mold selection, launches mechanism design and cooling system design, checking the process parameters of mold design. In this article, the design is mainly used UG NX 8.5 / MOLDWIZARD. The content of the design includes three-dimensional modeling, mold design, parting surface design, gating system design and cooling system design, the final result is done by UG assembly. Keywords: Injection mold; UG 目录 引言1.............................................................................................................................................................. 1 产品的工艺分析2........................................................................................................................... 1.1外型设计 2.............................................................................................................................................. 1.2产品材料的确定 2............................................................................................................................... . 1.2.1ABS常规性能2.................................................................................................................................. . 1.2.2ABS的成型工艺3.............................................................................................................................. 1.3产品的工艺分析3............................................................................................................................... . 1.3.1产品的尺寸和表面质量3............................................................................................................... 1.3.2壁厚3..................................................................................................................................................... 1.3.3脱模斜度设计5.................................................................................................................................. 1.3.4加强筋设计5....................................................................................................................................... 1.3.5圆角设计

智能小车控制系统设计

智能小车控制系统设计 ——ARM控制模块设计 EasyARM615是一款基于32位ARM处理器,集学习和研发于一体的入门级开发套件,该套件采用Luminary Micro(流明诺瑞)公司生产的Stellaris系列微控制器LM3S615。本系统设计是以EasyARM615开发板为核心,通过灰度传感器检测路面上的黑线,运用PWM直流电机调速技术,完成对小车运动轨迹等一系列的控制。同时利用外扩的液晶显示器显示出各个参数。以达到一个简易的智能小车。 本文叙述了系统的设计原理及方法,讨论了ISR集成开发环境的使用,系统调试过程中出现的问题及解决方法。 据观察,普通的玩具小车一般需要在外加条件下才能按照自己的的设想轨迹去行驶,而目前可借助嵌入式技术让小车无需外加条件便可完成智能化。在小车行驶之前所需作的准备工作是在地面上布好黑线轨迹,设计好的小车便可按此黑线行驶,即为智能小车。其设计流程如下: 1、电机模块 采用由达林顿管组成的H型PWM电路。PWM电路由四个大功率晶体管组成,H桥电路构成,四个晶体管分为两组,交替导通和截止,用单片机控制达林顿管使之工作在开关状态,根据调整输入控制脉冲的占空比,精确调整电机转速。这种电路由于管子工作只在饱和和截止状态下,效率非常没。H型电路使实现转速和方向的控制简单化,且电子开关的速度很快,稳定性也极强,是一种广泛采用的PWM调整技术。 具体电路如下图所示。本电路采用的是基于PWM原理的H型驱动电路。该电路采用TIP132大功率达林顿管,以保证电动机启动瞬间的8安培电流要求。

2、传感器模块 灰度测量模块,是一种能够区分出不同颜色的的电子部件。灰度测量模块是专为机器人设计的灰度传感器。例如:沿着黑色轨迹线行走,不偏离黑色轨迹线;沿着桌面边沿行走,不掉到地上,等等。足球比赛时,识别场地中灰度不同的地面,以便于进行定位。不同的物体对红外线的反射率不同,黑色最低,白色最高;它通过发射红外线并测量红外线被反射的强度来输出反映物体颜色的电压信号,有效距离3-30毫米。 其技术规格如下: 已知灰度传感器的输出电压为0-3.3V,所以可通过ARM615开发板上的ADC 模块转换成数字信号,最后通过不断测试得出黑线与白线的大概参数值,完成对小车传感器部分的设计。 在本次设计中选择二个灰度传感器,其实现效果与布局如下所示。

无线遥控玩具小车设计与制作

“发明杯”大学生创新大赛作品 题目: 无线遥控玩具小车设计与制作 目录 摘要 (1) 引言 (3) 1 方案设计与论证 (4) 1.1 直流调速系统 (4) 1.2 防碰撞系统 (5) 1.3 显示系统 (5) 2 硬件设计 (5) 2.1 小车系统框图 (5) 2.2 单片机最小系统设计 (6) 2.3 电机驱动电路设计 (7) 2.4 遥控发射接收电路设计 (9) 2.4.1 无线发送电路 (10) 2.4.2 无线接收电路 (11) 2.5 检测系统设计 (11) 2.5.1 速度检测设计 (11) 2.5.2 防跌落系统设计 (12) 2.5.3 防碰撞系统设计 (13) 2.6 显示电路设计 (13) 2.7 单片机I/O口的分配 (14) 2.8 电源设计 (14) 2.9 小车车体设计 (14) 3 软件设计 (15) 3.1 主程序设计 (15) 3.2 PWM子程序设计 (17) 3.3 遥控子程序 (18) 3.4 防跌落、碰撞子程序 (20) 3.5 显示子程序 (21)

4 结果分析及结论 (22) 5 谢辞 (23) 6 参考文献 (23) 附件1 程序清单 (24) 附件2 硬件电路图 (33) 附件3 电路PCB图 (34) 无线遥控玩具小车设计与制作 摘要:80C51单片机是一款八位单片机,他的易用性和多功能性受到了广大使用者的好评,该课题的基本思想是设计一台能够遥控行走并自动回退防止跌落的机器小车。遥控接收端以 80C51 单片机为控制核心,其中数据的发射和接收部分通过无线通讯模块完成。可通过发射端来控制小车的直流电机实现无极调速, 遥控小车进行转向, 并能在液晶上显示出小车的实时 速度值。小车还能自动检测落差较大的落差,遇到楼梯等低处会自动回避,以防止小车由高 处摔落。 关键词:80C51单片机、PWM调速、遥控小车 引言 在我国,单片机已不是一个陌生的名词,它的出现是近代计算机技术的里程碑事件,因为单片机的诞生标志着计算机正式形成了通用计算机系统和嵌入式计算机系统两大分支。在单片机诞生之前,为了满足工控对象的嵌入式应用要求,只能将计算机进行机械加固、电气加固后嵌入到对象体系中构成自动控制。但由于体积过大,无法嵌入到大多数对象体系,如家电、玩具、仪器仪表等。单片机则应嵌入式应运而生。单片机的微小体积和极低的成本,可广泛应用到如玩具、家电、仪器仪表、汽车电子系统、工业控制单元、办工自动化系统、金融电子系统、个人信息终端及通信产品中,成为现代化电子系统中最重要的智能化工具。 本系统以80C51单片机为核心器件,由一块液晶显示小车的运动数据,采用L298N来驱动控制电机的正反转,利用无线遥控装置对小车进行遥控,实现具有前进、后退、左移和右移四种运动方式。利用光电一体化红外线传感器,检测落差较大的地方,实现自己判定,并自己避免落到落差较大的地方。利用微动开关,实现小车碰撞到物体后能自动回避,从而达到遥控智能控制的目的。 基于单片机控制的设计思想,选用廉价的遥控编码解码集成电路(PT2262/PT2272)采用LM298N芯片驱动直流电机,通过PWM实现调速,在小车的外围安置红外传感器。实现小车的无级调速控制 ,小车调试性能稳定。这种遥控方案能实现对电动小车的运动状态进行实时控

智能小车控制系统开题

毕业设计(论文)开题报告 题目智能小车控制系统研究 系部车辆工程系 专业 学生姓名学号 指导教师职称讲师 毕设地点 2016年1 月16 日

1.结合毕业设计(论文)课题任务情况,根据所查阅的文献资料,撰写1500~2000字左右的文献 综述: 一丶选题背景 智能汽车的概念在上世纪80 年代初由美国提出,随着智能控制算法的不断发展,以及硬件设备的快速更新,对智能车的发展起到了巨大的促进作用。同时交通问题也逐渐成为世界各个国家都要面临的重要问题,这也加快了新技术、新方法的应用。在这样的背景下智能车的研究逐渐成为新的热点。 当前世界公路的总里程每年都在高速增长,同时汽车的总量也在成倍增加,其中我国的增量更是非常明显,随着汽车的越来越多,出现交通事故的概率也在不断提高。世界各国为了解决这方面的问题提出了很多的想法,而智能车是众多想法中最可行的一种解决当前问题的方法。许多国家在无人驾驶汽车和智能交通系统的研究上都取得了不错的成果,有些研究结构已经研制成功了智能车的原型,并进行相关试验。最近10 年在传统汽车中半导体和电子技术应用的越来越多。汽车产业已经进入到了电子时代,智能汽车将是未来的发展趋势。根据相关部门的统计数据,2012 年之后生产的汽车,汽车上电子装置系统占整个汽车总成本超过30%,甚至在一些配置较高的汽车上,比重超过50%。 随着改革开放的不断深入,我国经济在过去的一段时间迅速崛起,人民的生活水平和幸福指数每年都在提高,拥有一辆汽车也不在是一个的梦想,而是变成了一个很多家庭都能消费的起的代步工具,当前我国的汽车数量,每年以两位数增长,然而我国的公共配套却相对落后,这就造成了我国严重的交通问题,道路拥挤十分严重,出现了开车不如骑车快的现象。 因此发展智能车和智能交通系统,是解决现有问题的一种有效的方法,通过不断的研究会在交通拥堵、减少事故方面起到十分显著的作用。未来通过无人驾驶技术,实现汽车的自动行驶,对于我国汽车、控制、电子等领域在新时期提高国际竞争力和自主创新能力有着重要的作用。 智能汽车控制系统的研究是一项复杂的系统工程,其中包含了机械、电子、自动循迹、自适应控制、机器人技术、传感器技术等多学科相互交融的一项研究。智能车通过多个传感器模块的协同工作,经过控制单元进行决策实现汽车的自动行驶、最优化路径等功能。 同时无人驾驶智能车在货运、农业生产、军事等领域具有很好的应用前景。 综上所述,发展智能汽车控制技术能够提高我国在微电子技术、人工智能、电机控制等新技术领域的技术水平。同时随着智能汽车的不断发展也能够有效的改善现有的交

智能玩具小车毕业设计

摘要 随着科学技术的进步,智能化和自动化技术越来越普及,各种高科技技术也广泛应用于智能小车河机器人玩具制造领域,使智能机器人越来越多样化。智能小车是一个多种高新技术的集成体,融合了机械,计算机硬件,软件,电子,人工智能等多种科学技术的知识,可以涉及到当今许多前言领域的技术。 利用红外对管来检测黑线,利用超声波实现避障,并以STC89C51单片机为主控芯片控制小车的转向和速度,从而使小车实现自动循迹避障的功能。其中由L298N驱动电路对小车驱动,单片机输出的PWM波控制速度。由置程序分别控制位于小车左右的直流电机的运转,实现小车的自动识别路线的功能,能够有效的控制小车遇到障碍物时能够转弯角度与循迹行驶。本设计的结构相对简单,比较易于实现,体现了一定程度的智能。 关键词:智能小车;红外对管;STC89C51单片机;超声波;L298N

Abstract With the progress of science and technology, intelligent and automation technology is more and more popular, various high-tech technology is also widely used in the field of intelligent car river robot toy manufacturing, make intelligent robot has become more and more diversified. Smart car is an integration of a variety of high technology, the integration of mechanical, computer hardware, software, electronics, artificial intelligence and many other kinds of scientific and technological knowledge can involves to many of today's introduction in the field of technology. Using infrared tube to detect the black line, in order to avoid obstacles by using ultrasonic wave, and the STC89C51 MCU as the main control chip to control the car's steering and speed, so as to enable the car to achieve the function of automatic tracking and obstacle avoidance. Which is driven by the L298N driver circuit, the output of the microcontroller PWM wave control speed. By the built-in program control located in the car about DC motor running, the car automatic recognition route function, can effectively control the car encountered obstacles to the steering angle and tracking road. The structure of the design is relatively simple, the comparison is easy to realize, and it embodies the intelligence of a certain degree.. Keywords: intelligent vehicle; infrared tube; STC89C51 MCU; ultrasonic; L298N

新能源电动汽车电驱动系统

新能源电动汽车电驱动 系统 标准化工作室编码[XX968T-XX89628-XJ668-XT689N]

现代电动汽车电驱动系统主要由四大部分组成:驱动电机、变速器、功率变换器和控制器。驱动电机是电气驱动系统的核心,其性能和效率直接影响电动汽车的性能。驱动电机和变速器的尺寸、重量也会影响到汽车的整体效率。功率变换器和控制器则对电动汽车的安全可靠运行有很大关系。 电驱动系统的由以下几个部分组成: 1.电动汽车驱动电机 选用小型轻量的高效电机,对目前电池容量较小、续驶里程较短的电动汽车现状显得尤为重要。早期电动汽车驱动电机大部分采用他励直流电机(DCM)。直流电机驱动系统改变输入电压或电流就可以实现对其转矩的独立控制,进行平滑调速,具有良好的动态特性,并且有成本低、技术成熟等优点。但是,直流电机的绝对效率低,体积、质量大,碳刷和换向器维护量大,散热困难等缺陷,使其在现代电动汽车中应用越来越少。随着电力电子技术、大规模集成电路和计算机技术的发展以及新材料的出现和现代控制理论的应用,机电一体化的交流驱动系统显示了它的优越性,如效率高、能量密度大、驱动力大、有效的再生制动、工作可靠和几乎无需维护等,使得交流驱动系统开始越来越多地应用于电动汽车中。目前在电动汽车中,主要采用永磁同步电机(PMSM)驱动系统、开关磁阻电机(SRM)驱动系统和异步感应电机(肼)驱动系统。 永磁同步电机(PMSM)是一种高性能的电机,具有体积小、重量轻、结构简单、效率高、控制灵活的优点,在电动汽车上得到了广泛的应用,是当前电动汽车用电动机的研发热点,是异步感应电机的最有力的竞争对手。目前,由日本研制的电动汽车主要采用这种电机,如Honda公司的EV Plus、Nissan公司的Altra和Toyota公司的RAV4及Prius车型等。但是,永磁电机的磁钢价格较高,磁性能受温度振动等因素的影响,有高温退磁等问题。 开关磁阻电机(SRM)是由磁阻电机和开关电路控制器组成的机电一体化新型调速电机。开关磁阻电机工作时,依次使定子线圈中的电流导通或截止,电流变化形成的磁场吸引转子的凸出磁极从而产生转矩。开关磁阻电机结构简单,成本较低,可靠性高,起动性能和调速性能好,控制装置也比较简单。然而在实际应用中,开关磁阻电动机存在着转矩波动大、噪声大、需要位置检测器等缺点,所以目前应用开关磁阻电机的驱动系统仍然很少,主要以Chloride公司的“Lucas”电动汽车为代表。 异步感应电机(M)具有结构简单、坚固、成本低、可靠性高、转矩脉动小、噪声小、转速极限高、无需位置传感器及免维护等特点,因而在电动汽车驱动电机领域里,是应用很广泛的一种无换向器电机。近年来,由IM驱动的电动汽车几乎都采用矢量控制和直接转矩控制。美国以及欧洲研制的电动汽车多采用这种电动机。 异步电机的矢量控制调速技术也比较成熟,其电驱动系统具有良好的性能,因此被较早地应用于电动汽车,目前仍然是电动汽车驱动系统的主流产品。迄今为止,美国“Impact’’系列、“ETX.2”型,日本“Cedric"、“OTwn"、“FEV"型,德国 “T4”、“190’’型等电动汽车均采用异步感应电机。异步电机的最大缺点是驱动电路复杂,效率比永磁电机和开关磁阻电机低,特别是在轻载运行时效率更低。因此,如何进一步提高异步电机的运行效率,己经成为人们关注的重要课题。 2.变速器

智能控制在汽车上应用的进展综述

智能控制在汽车上应用的进展综述 一、简介 1.1汽车智能化综述 从上个世纪的末期,全球的汽车以汽车的电动化、智能化、网联化为主题进入一个重大的历史时期。到本世纪初,随着ICT技术的发展,汽车的智能化和网联化系统随之诞生,由此产生了一种新型的交通系统。 “智能汽车”是在普通汽车的基础上增加了先进的传感器、控制器、执行器等装置,通过车载传感系统和信息终端实现与人、车、路等的智能信息交换,使汽车具备智能的环境感知能力,能够自动分析汽车行驶的安全及危险状态,并使汽车按照人的意愿到达目的地,最终实现替代人来操作的目的。 从汽车自身的智能化来讲,我们现在处于这种汽车的一种智能化的初级阶段,即智能驾驶辅助这个阶段,其终极目标就是无人驾驶。另外从智能汽车发展模式来讲是两种模式,一种是依靠自身车载传感决策和控制系统,来实现自动驾驶。另外一种是通过协同的方式,借助通信的技术,利用车联网和物联网的整合,来实现它的整个一种智能化的驾驶。 总之,汽车的智能化可以归结为两轴或者两个发展,一个是纵轴,就是由现在的部分功能的替代到以后完全的无人化驾驶,另外一个就是自身的提升,单车的智能化并不能解决交通的问题,所以必须通过网联化把汽车和交通系统,交通所有参与者在一个平台上一个系统下进行完全的可控可调,这样才能彻底地改变交通社会现在面临的诸如安全、拥堵、节能的问题。所以未来期望或者目标的实现是一个智能网联的汽车。 智能汽车它会带来对我们社会产业带来什么样的变化?首先我们关注的是安全,通过汽车的智能化、网联化,交通事故可以降低到目前的1%。现在每年因为交通事故死亡人数大概130万,也就是说在不远的将来也许二十年三十年以后,全球交通事故死亡率会低于1万甚至更低,未来接近的目标是零死亡零事故。第二,对于交通拥堵、油耗,对于整个经济,还有对于人的生活方式的影响都有非常高的期待。 1.2国内外汽车智能化研究现状 就汽车智能化发展而言,从美国来讲,从本世纪初他们对于智能汽车提出了一个定义,把它分为五个等级,第一个等级就是没有智能化,第二个等级是具有特殊功能的一些驾驶辅助,第三个等级是一个部分的自动驾驶,然后是高度自动驾驶到完全自动驾驶,以及无人驾驶这样五个等级,它设计的目标是到2025年能够实现完全智能驾驶。所以基于此,美国专门成立了交通变革研究中心,另外其交通部将推动汽车智能化网联化的发展作为一个国家战略,在。对于欧盟来讲,它制定了详细的发展路径图,就是从当下现有的驾驶辅助到2030年实现无人驾驶,或者能够产生无人驾驶的这种技术和产品,这是它的愿景。从日本来讲,不光从车,还从车和路两端来进行协调的发展,日本这一个计划详细地定义了从汽车、道路到各种法规协调发展的一个庞大的技术。 发展汽车智能化一个强劲的动力是标准,汽车这个技术持续的迭代是依托于标准的,一个是排放的法规,一个是碰撞的法规,现在主动安全或智能安全的一些项目,已经纳入了汽车的法规评定体系DSRC里,这是对于技术持续进步的一个强大的推进力。 从欧美整个发展情况比较来看各有特色,美国主打推动IT企业,并在该领域独领风骚,另外它在程序还有法规方面也是领先一步,从日本来讲,它的信息化体系是全球做得最为完

新能源汽车的驱动及传动系统 概述

新能源汽车的驱动及传动系统概述 (一)新能源之未来趋势 当今汽车行业,不管是基于全球眼光还是身在中国更为特殊更为年轻的汽车市场环境,如果谈车不谈电动汽车,就像谈手机不谈未来信息技术一样,都是看不到未来,不能把握住未来市场,毫无远见的。面对越来越大的环境污染压力,全球范围内都提倡甚至出台相关政策来降低汽车尾气的排放。就国内而言,按照我国电动汽车充电设施标准化总体部署,在国家标准委协调和支持下,由工业和信息化部、国家能源局组织,全国汽标委牵头,汽研中心、电力企业联合会和电器科学研究院共同起草了《电动汽车传导充电用连接装置第1部分:通用要求》、《电动汽车传导充电用连接装置第2部分:交流充电接口》、《电动汽车传导充电用连接装置第3部分:直流充电接口》三项国家标准;由国家能源局、工业和信息化部组织,电力企业联合会和汽研中心共同起草了《电动汽车非车载传导式充电机与电池管理系统之间的通信协议》国家标准。该四项标准已2011年12月22日以“中华人民共和国国家标准公告2011年第21号”批准发布,2012年3月1日起实施。2012年12月,环境保护部发布了《关于实施国家第五阶段气体燃料点燃式发动机与汽车排放标准的公告》;电动汽车方面,2013年9月,工信部装备工业司发布《关于继续开展新能源汽车推广应用工作的通知》,从政策上给新能源汽车的发展尽量铺平了道路。所以,当今,新能源汽车尤其是电动汽车是大势所趋,是符合国家长远发展,行业技术突破的趋势的。 (二)电动汽车与传统内燃机汽车在结构上的对比 电动汽车以车载电源为动力,用电机驱动车轮行驶,符合道路交通、安全法规各项要求的车辆。传统内燃机汽车以石油产品作为能源,通过在内燃机中燃烧释放出能量来产生动力,并由变速器实现驱动控制;而电动汽车采用蓄电池作为能源,由电动机来驱动并配以调速器进行速度控制。两者的最大区别在于动力系统和能源供应系统。最主要的改动是将燃油汽车的

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