題目要求

設(shè)計(jì)一臺智能裝載運(yùn)輸工程車，要求能夾持物體，將物體從A地送往B地，同時(shí)車身搭載多款避障傳感器，能自己規(guī)劃線路，供電采用鋰電池供電，使用自己設(shè)計(jì)的車模，不得購買成品。

題目分析

題目要求并不是很難，目前市面上有很多類似的避障小車，但是還沒有這種運(yùn)輸?shù)男≤?，尤其還需要夾物體，我們需要考慮到機(jī)械結(jié)構(gòu)，車體我打算使用鋁合金板打造，電機(jī)采用12V直流電機(jī)，扭矩大，電池采用3節(jié)18650鋰電池。

對于避障，采用多款傳感器，以達(dá)到題目要求。

總體設(shè)計(jì)方案

設(shè)計(jì)方案首先是電池降壓讓單片機(jī)能以一個(gè)穩(wěn)定的電壓工作，同時(shí)單片機(jī)外圍集成了TTL下載器，方便我們調(diào)試的程序下載，單片機(jī)通過電機(jī)驅(qū)動，驅(qū)動電機(jī)控制小車上下左右移動，傳感器和攝像頭將避障的信息發(fā)給單片機(jī)做處理。

當(dāng)識別到可夾持物體單片機(jī)再控制舵機(jī)夾子夾住物體。

總體設(shè)計(jì)方案

原理圖設(shè)計(jì)

單片機(jī)電路

本系統(tǒng)采用的是STC的8A8K64S4A12單片機(jī)，編程簡單，支持3.3V-5V供電。

貼片封裝，占板體積小，引腳功能強(qiáng)大。但由于STM32的價(jià)格太貴，我們在STC和STM32之間選擇了STC的8A系列，功能并不比STM32的要差，支持國產(chǎn)！

物體檢測電路

物體檢測電路是利用了一個(gè)紅外發(fā)射管和一個(gè)光電三極管以及外圍比較電路，紅外發(fā)射管發(fā)出紅外不可見光，當(dāng)外部沒有物體時(shí)，紅外光發(fā)散出去，光電三極管不導(dǎo)通，當(dāng)物體遮擋時(shí)，光電三極管導(dǎo)通。

通過LM393做比較，輸出一個(gè)高電平，從而檢測是否有物體在前方，R5可調(diào)電阻的作用是調(diào)節(jié)靈敏度，防止誤觸。

外設(shè)電路

外設(shè)采用了超聲波測距，攝像頭循跡，以及夾子舵機(jī)接口，外設(shè)豐富，滿足多種要求。

電機(jī)驅(qū)動電路

電機(jī)驅(qū)動電路采用了4片RZ7899電機(jī)驅(qū)動芯片，控制4個(gè)輪子RZ7899 是一款 DC 雙向馬達(dá)驅(qū)動電路，它適用于玩具等類的電機(jī)驅(qū)動、自動閥門電機(jī)驅(qū)動、電磁門鎖驅(qū)動等。

它有兩個(gè)邏輯輸入端子用來控制電機(jī)前進(jìn)、后退及制動。

該電路具有良好的抗干擾性，微小的待機(jī)電流、低的輸出內(nèi)阻，同時(shí)，他還具有內(nèi)置二極管能釋放感性負(fù)載的反向沖擊電流。

USB轉(zhuǎn)TTL電路

CH340 是一個(gè) USB 總線的轉(zhuǎn)接芯片，實(shí)現(xiàn) USB 轉(zhuǎn)串口或者 USB 轉(zhuǎn)打印口。

在串口方式下，CH340 提供常用的 MODEM 聯(lián)絡(luò)信號，用于為計(jì)算機(jī)擴(kuò)展異步串口。

特別注意的是CH340芯片支持 5V 電源電壓或者 3.3V 電源電壓：

當(dāng)使用 5V 工作電壓時(shí)，CH340 芯片的 VCC 引腳輸入外部 5V 電源，并且 V3 引腳應(yīng)該外接容量為 0.1uF 的電源退耦電容；

當(dāng)使用 3.3V 工作電壓時(shí)，CH340 芯片的 V3 引腳應(yīng)該與 VCC 引腳相連接，同時(shí)輸入外部的 3.3V 電源，并且與 CH340 芯片相連接的其它電路的工作電壓不能超過 3.3V。

單片機(jī)復(fù)位及供電電路

單片機(jī)復(fù)位電路的原理是過給單片機(jī)RESET引腳20us的高電平時(shí)間。

單片機(jī)的供電以及設(shè)備供電采用的是LM2596固定電壓輸出，采用DC-DC降壓的好處是：由于我們小車采用的是電池供電，電能的充分利用是我們提高續(xù)航的重要方法。

LM2596的效率最高可到90%，大大的為我們節(jié)約了電池的能量，提高我們的續(xù)航。

電池采用了三節(jié)18650電池，充滿電壓是14.7V，由于攝像頭的功率較高，所以我們不能使用7805。

原理圖展示

軟件流程圖

代碼說明

軟件代碼篇幅較大，本編在這里不以展示，需要的小伙伴自行從原工程獲取。

特別說明：

代碼是舵機(jī)控制和攝像頭的部分代碼，尤其是在小車運(yùn)動的時(shí)候，一定要把速度降低，也就是降低我標(biāo)紅的那個(gè)占空比，否則會讓電機(jī)壽命變短。

注意事項(xiàng)

硬件上注意：

鋰電池短路非常的危險(xiǎn)，我們要注意鋰電池的保存及使用。

在電機(jī)輸出端要并聯(lián)電容，否則容易燒驅(qū)動芯片，重則燒毀單片機(jī)！

調(diào)試的時(shí)候要注意電機(jī)的正負(fù)極，同時(shí)焊接的時(shí)候不要焊太多錫了，可能會造成板子的短路。

同時(shí)上電之前要檢測板子是否有短路的情況，否則后果自負(fù)！

軟件上注意：

一定要接對攝像頭和單片機(jī)的串口接線，否則燒壞攝像頭概不負(fù)責(zé)，先下載好攝像頭的程序，再下載小車的，最后最裝機(jī)。

由于攝像頭和電機(jī)的功率較大，大家一點(diǎn)要記得充電。

攝像頭采用的是H750的OPENMV。

審核編輯：劉清
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