专利名称：一种基于激光双边循迹智能车教学实验装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种基于激光双边循迹智能车教学实验装置，可用于大学实验教学环节，也可纳入单片机实验教学课程中和毕业设计中。
背景技术：
智能车的开发和设计涉及到多个领域，涉及控制理论、模式识别、传感技术、汽车电子、电气、计算机、机械等多个学科。对大学生综合素质的培养，知识面的拓展和分析问题解决问题的能力的提高很有意义并且有利于提高大学生的动手能力、激发创新能力，但目前的智能车教学实验装置操作复杂和繁琐，学生在实验装置中验证自己的想法难度大，阻碍了学生的创新能力和动手能力。
实用新型内容本实用新型提供的一种基于激光双边循迹智能车教学实验装置，由MCU主控电路、激光传感器模块、电机驱动模块、舵机驱动模块、测速模块、ZigBee通信模块、键盘输入模块、显示模块、电源模块、ISP串口模块、避障模块、道路模型和上位机组成。所述的激光传感器模块与MCU主控电路电路连接，所述的MCU主控电路采用控制芯片为STCl2C5A40S2，所述的激光传感器模块采用了激光调制管和接收管，用于道路信息采集；所述的电机驱动模块与MCU主控电路电路连接，所述的电机驱动模块包含直流电机和电机驱动电路，所述电机驱动电路采用了驱动芯片BTS7970，用于驱动直流电机；所述的舵机驱动模块与MCU主控电路电路连接，所述的舵机驱动模块包含舵机及舵机驱动电路，所述舵机采用了 S-D5，所述舵机驱动电路用于驱动舵机；所述的测速模块与MCU主控电路电路连接，测速模块采用了 200线光电编码器，用于测得智能车实际速度；所述的ZigBee通信模块与MCU主控电路电路连接，ZigBee通信模块采用了 SZ05-STD无线模块，用于与上位机通信；所述的键盘输入模块与MCU主控电路电路连接，键盘输入模块采用了独立式按键和拨码按键，用于人机交换；所述的显示模块与MCU主控电路电路连接，所述的显示模块采用了 NOKIA 5110液晶，用于显示采集数据；所述的电源模块采用了稳压芯片LM2904 ;所述的ISP串口模块与MCU主控电路电路连接，ISP串口模块采用了电平转换芯片MAX232，用于下载和调试程序；所述的避障模块与MCU主控电路电路连接，避障模块采用了 HC-SR04超声波测距模块，用于避开障碍物；所述的上位机，用于与智能车进行通信；所述的道路模型采用了白色KT板和黑色电工胶带，用于给智能车提供赛道；所述的电源模块与MCU主控电路、激光传感器模块、电机驱动模块、舵机驱动模块、测速模块、ZigBee通信模块、键盘输入模块、显示模块、ISP串口模块和避障模块以电路连接，用于给各个模块供电。本实用新型的有益效果在于该实验装置操作简单灵活，学生可根据自己的想法在该实验装置上验证，提高创新能力和动手能力。
[0005]图1为本实用新型的教学实验装置总结构图。图2为本实用新型的智能车控制系统结构图。图3为本实用新型激光传感器道路信息采集原理示意图。
具体实施方式
以下结合附图和实施对本实用新型的技术方案作进一步的解释。实施例如图1所示，智能车在所述道路模型上行驶，行驶过程中智能车与所述上位机进行通信，实时的将数据发送到上位机。所述的道路模型由白色KT板和黑色电工胶带制作而成，黑色胶带粘贴在所述道路模型两侧。智能车采用双边循迹的方案在所述道路模型上行驶。所述双边循迹如图3所示两边采用5个激光管照射在所述道路模型上，当激光点处于图3中A位置说明智能车向右偏离所述道路模型，当激光点处于图3中B位置说明智能车处于所述道路模型中间，当激光点处于图3中C位置说明智能车向左偏离所述道路模型。智能车根据所述激光传感器模块采集到的信息就行判断智能车的所在位置，从而通过给舵机不同的PWM值来控制智能车转向。如图2所示，包括MCU主控电路1、激光传感器模块2、电机驱动模块6、舵机驱动模块5、测速模块3、ZigBee通信模块7、键盘输入模块8、显示模块9、电源模块10、ISP串口模块11和避障模块4。所述智能车采用玩具智能车车模，同学们可以根据车模图纸将车模组装起来，并且同学们自主完成舵机安装、编码器安装、激光传感器模块安装和主控电路安装。所述避障模块采用了 HC-SR04超声波测距模块。当所述智能车在所述道路模型上前方遇到障碍物时，所述超声波模块发射一定频率的波被障碍物反射回来，通过计算得到所述智能车距障碍物的距离，从而控制智能车转向避开障碍物。所述激光传感器模块采用10路激光采集道路信息，对每个激光I 10编号，当激光照射在白色道路上时激光能通过漫反射被所述激光传感器模块中的接收管接收到，当激光照射在黑色胶带上时激光则不能被接收到，因此我们可以通过采集到的哪一个激光没有被接收到就知道了智能车的状态，从而给舵机不同的PWM值控制智能车转向。所述测速模块采用了光电式编码器，所述光电编码器通过齿轮与智能车后轮传动齿轮连接起来，后轮的传动齿轮的转动带动所述光电式编码器齿轮转动。通过测得一定时间内光电式编码器齿轮转的圈数再通过计算得到智能车的速度。所述键盘输入模块与所述显示模块配合使用构成人机交换。通过所述键盘输入模块可以设置智能车的参数，例如设定智能车的行驶速度，这些参数可以再所述显示模块上显示出来，便与调试。所述ZigBee通信模块与计算机进行通信，将智能车的信息传送给上位机。这样就可以通过上位机实时监测智能车的状态。同学们也可以通过上位机向智能车发出指令，控制智能车加速减速和转向。所述ISP串口模块与MCU控制电路相连接，实现程序的下载和调试。所述电机驱动模块采用了 BTS7970驱动芯片用于驱动直流电机。[0021 ] 所述舵机驱动模块用于驱动舵机，控制智能车转向。以上显示了本实用新型的基本原理和主要特征以，虽然本实用新型已以较佳实施例揭示如上，然其并非用以限定本实用新型，任何本领域技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围内，当可作些许的修改和完善，这些变化和完善都落入本实用新型的权利要求保护范围内。
权利要求1.一种基于激光双边循迹智能车教学实验装置，包括MCU主控电路、激光传感器模块、 电机驱动模块、舵机驱动模块、测速模块、ZigBee通信模块、键盘输入模块、显示模块、电源模块、ISP串口模块、避障模块、道路模型和上位机，电源模块与MCU主控电路、激光传感器模块、电机驱动模块、舵机驱动模块、测速模块、ZigBee通信模块、键盘输入模块、显示模块、 ISP串口模块和避障模块以电路连接，用于给各个模块供电，其特征在于所述的激光传感器模块与MCU主控电路电路连接，所述的MCU主控电路采用控制芯片为STCl2C5A40S2，所述的激光传感器模块采用了激光调制管和接收管；所述的电机驱动模块与MCU主控电路电路连接，所述的电机驱动模块包含直流电机和电机驱动电路；所述的舵机驱动模块与MCU主控电路电路连接，所述的舵机驱动模块包含舵机及舵机驱动电路；所述的测速模块与MCU 主控电路电路连接，测速模块采用了 200线光电编码器；所述的ZigBee通信模块与MCU主控电路电路连接，ZigBee通信模块采用了 SZ05-STD无线模块；所述的键盘输入模块与MCU 主控电路电路连接，键盘输入模块采用了独立式按键和拨码按键；所述的显示模块与MCU 主控电路电路连接，所述的显示模块采用了 NOKIA 5110液晶；所述的电源模块采用了稳压芯片LM2904 ;所述的ISP串口模块与MCU主控电路电路连接，ISP串口模块采用了电平转换芯片MAX232 ;所述的避障模块与MCU主控电路电路连接，避障模块采用了 HC-SR04超声波测距模块；所述的道路模型采用了白色KT板和黑色电工胶带。
2.如权利要求1所述的基于激光双边循迹智能车教学实验装置，其特征在于所述电机驱动电路采用了驱动芯片BTS7970。
3.如权利要求1所述的基于激光双边循迹智能车教学实验装置，其特征在于所述舵机采用了 S-D5。
专利摘要一种基于激光双边循迹智能车教学实验装置，包括MCU主控电路、激光传感器模块、电机驱动模块、舵机驱动模块、测速模块、ZigBee通信模块、键盘输入模块、显示模块、电源模块、ISP串口模块、避障模块、道路模型和上位机，电源模块与MCU主控电路、激光传感器模块、电机驱动模块、舵机驱动模块、测速模块、ZigBee通信模块、键盘输入模块、显示模块、ISP串口模块和避障模块以电路连接，用于给各个模块供电，该实验装置操作简单灵活，学生可根据自己的想法在该实验装置上验证，提高创新能力和动手能力。
文档编号G09B25/02GK202887591SQ20122065550
公开日2013年4月17日 申请日期2012年11月19日 优先权日2012年11月19日
发明者王冠凌, 王俊杰, 韩振飞, 凌海波, 许光耀, 徐海东, 汪勇, 种涛 申请人:安徽工程大学