本实用新型专利技术涉及一种基于光电传感器和光电编码器的智能化循迹小车，包括控制模块、底盘及驱动模块、循迹检测模块、电源模块，所述控制模块与底盘及驱动模块、循迹检测模块相连，循迹检测模块与底盘及驱动模块相连，所述循迹检测模块用于采集小车运行的道路信息，并将该信息输入控制模块，所述控制模块通过底盘及驱动模块控制左右两驱动轮不同的速度变化实现转弯和直行，循迹检测模块同时将实时监测到的驱动轮转速数据传回控制模块，并通过控制模块传输到LCD显示屏上实时显示。该循迹检测模块采用开关式光电传感器进行路径的采集和识别，采集和识别及时、准确，避免了信号模糊不准确造成电机转速控制不平稳使小车严重抖动和偏离航道的现象。
【技术实现步骤摘要】
本技术涉及一种小车的控制和显示，尤其涉及一种基于光电传感器和光电编码器的智能化自动循迹小车的控制系统。
技术介绍
近年来，随着机器人面临的工作环境和任务越来越恶劣和复杂，机器人正朝着小型化和自动化的方向发展。在许多工作情况下，机器人需要在人类无法在场甚至无法操控的情况下独立完成工作。智能循迹小车，以其特有的仿生视觉模块，暨红外传感检测模块与控制模块和底盘及驱动模块配合能够实现自动循迹功能。又因为其体积小，结构简单，可以适应不同的环境，因此智能循迹小车有着广泛的应用前景，可以作为代步工具，也可在紧急救援，地质勘探等方面作为设备运载平台，实现无人化，保证人员的安全。但现有智能机器人，对其循迹并没有完全正确的识别，易造成伺服电机不能及时进行差速转向，对所采集的信息及其后处理信息没有实时反馈给操作人员，导致操作人员无法及时的调整小车控制参数，解决小车因参数不正确导致的严重抖动甚至偏离航道。
技术实现思路
针对现有技术中的不足之处，本技术提供了一种将红外光电传感器应用于路径识别，同时具有实时轮速显示的智能化自动循迹小车。红外光电传感器采用模块化集成，具有形式灵活，体积小，实现非接触采集和识别轨迹信息等优点。实时轮速采用LCD液晶屏幕显示，具有成本低，显示清晰，厚度薄、重量和体积小的优点。—种基于光电传感器和光电编码器的智能化循迹小车，其特征在于:包括控制模块、底盘及驱动模块、循迹检测模块、电源模块，所述控制模块与底盘及驱动模块、循迹检测模块相连，循迹检测模块与底盘及驱动模块相连，所述循迹检测模块用于采集小车运行的道路信息，并将该信息输入控制模块，所述控制模块通过底盘及驱动模块控制左右两驱动轮不同的速度变化实现转弯和直行，循迹检测模块同时将实时监测到的驱动轮转速数据传回控制模块，并通过控制模块传输到LCD显示屏上实时显示。所述循迹检测模块由两个光电传感器集成模块和两个位于驱动轮上用于检测轮速的光电编码器组成，每个光电传感器集成模块内主要有发光二极管、对应接收二极管及将所接收的光信号转换为电信号的开关电路。所述控制模块由STC12C5A50S2芯片和LCD显示屏构成。所述底盘及驱动模块由两个伺服电机单独驱动两个驱动轮和一块以单个万向轮作为转向轮的底盘组成所述光电传感器设置为安装在小车前面的左右两个，用于检测规定航道的两条黑线。与现有技术相比，本技术具有如下优点:1、该循迹检测模块采用开关式光电传感器进行路径的采集和识别，采集和识别及时、准确，避免了信号模糊不准确造成电机转速控制不平稳使小车严重抖动和偏离航道的现象。2、该控制模块使用STC12C5A50S2芯片和IXD显示屏组成。具有体积小，输出端口多，操作方便等优点。3、该驱动模块使用的左右两个单独驱动的6V伺服电机不仅能实现驱动又同时实现了转向，而且质量轻。【附图说明】图1为小车基本框架图；图2为小车硬件框架图；图3为程序设计流程图。【具体实施方式】下面结合附图和【具体实施方式】对本技术作进一步详细的描述。如图1所示，小车以控制模块、底盘及驱动模块、循迹检测模块和电源模块组成。电源模块为全车提供工作能源。控制模块与底盘及驱动模块、循迹检测模块相连，循迹检测模块与底盘及驱动模块相连，循迹检测模块用于采集小车运行的道路信息，并将该信息输入控制模块，控制模块通过底盘及驱动模块控制左右两驱动轮不同的速度变化实现转弯和直行，循迹检测模块同时将实时监测到的驱动轮转速数据传回控制模块，并通过控制模块传输到IXD显示屏上实时显示。控制模块由STC12C5A50S2芯片和IXD显示屏构成，在控制模块中，事先设置好的参数及程序烧录在STC12C5A50S2芯片中，芯片通过对循迹控制模块传回的信号进行处理，输出两个不同或者相同的PWM信号到底盘及驱动模块中的伺服电机，通过控制两电机的转速来控制车辆行进方向，同时STC12C5A50S2芯片将车轮转速数据传输到LCD显示屏进行显示。与此同时，循迹检测模块仍然不间断的检测车辆航道及车轮速度并传回控制模块，使小车成为一个闭环控制系统。下面通过图2介绍各模块功能:控制模块的核心STC12C5A50S2芯片，它是实现将光电传感器的检测信号的采集处理，电机运转电压的输出，小车的方向控制和速度控制，程序初始化，小车启动和结束了，状态监控参数设定和显示等功能的核心控制模块。LCD显示屏作为实时监控数据显示的工具。电源模块采用四节1.5V的干电池，电压稳定，维护方便。循迹检测模块分为光电传感器和光电编码器部分，它由两个光电传感器集成模块和两个位于驱动轮上用于检测轮速的光电编码器组成，每个光电传感器集成模块内主要有发光二极管、对应接收二极管及将所接收的光信号转换为电信号的开关电路。光电传感器安装在小车前面的左右两个，用于检测规定航道的两条黑线。当红外线照射到白色地面时会有较大和反射，如果红外线照射到黑色标志线，黑色标志线会吸收大部分红外光，红外接收管接收到红外线强度就很弱。当接收二极管接受到大量红外光时，输出低电平，当接受红外光强度弱时，输出高电平。左右两边各一个光电传感器输出的信号以交叉方式分别控制两台伺服电机。增量型光电编码器将检测的车轮速度也通过数字脉冲的形式输出，达到了抗干扰能力强，占用计算机资源少的特点。信号处理前期，数据采集器已将信号转换成数字信号，减轻了信号处理器的负担。底盘及驱动模块由两个伺服电机单独驱动两个驱动轮和一块以单个万向轮作为转向轮的底盘组成，底盘及驱动模块使用左右两台6V步进电机独立转速驱动车辆的左右前轮，两轮间的差速实现小车转向。后轮则由一个万向轮实现支撑。该模块作为整个智能循迹小车闭环控制系统的执行装置。对于小车的速度控制通过增量式光电传感器的反馈信号作为车辆速度的调节输入量进而改变输出量组成一个闭环调节系统改变电机转速来实现。小车的方向控制是在小车的速度控制基础上实现的，本小车没有用于转向的机械机构装置，所以应有左右两驱动轮独立转速实现左右两边的转速差调节小车方向。对于方向调节的输入量由车辆速度即电机转速和红外检测信号共同组成，所以小车方向的控制时在小车速度控制的基础上实现左右两轮速度改变量的不同幅值来实现的。在软件方面，本实例使用了 C语言，这是一套有效灵活的软件开发工具。在本系统的设计中，用到了两个单片机的基本功能模块:PWM输出模块和普通I/O模块等。根据系统实际需求，对各模块进行了初始化配置，实现其响应功能。主程序设计流程图如图3。初始化完成后，该程序通过读取红外传感器输出数值判断车辆是否处在行驶线上，若左右两边传感器都检测到在行驶线上，则启动车子后输出给两边电机的PWM信号相同，转速同步，按设定转速运行。若左右两边传感器检测到其中一边不在行驶线上，则输出给车子另一边电机的PWM信号改变，是电机转速变慢直至停止，实现转向。车辆运行后，光电编码读取不断读取左右电机速度数据至程序主循环中，判断左右两电机是否同步，若同步则继续行驶。红外传感器也不断检测黑线并将数据传至程序主循环中，若红外传感器一直检测到行驶线路存在，则从新进入光电编码读取左右电机是否同步的判断过程。若左右两边其中一边的红外传感器未检测到行驶线路存在，则主程序改变另一边电机的PWM值达到电机减速的目的实现转向直本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于光电传感器和光电编码器的智能循迹小车，其特征在于：包括控制模块、底盘及驱动模块、循迹检测模块、电源模块，所述控制模块与底盘及驱动模块、循迹检测模块相连，循迹检测模块与底盘及驱动模块相连，所述循迹检测模块用于采集小车运行的道路信息，并将该信息输入控制模块，所述控制模块通过底盘及驱动模块控制左右两驱动轮不同的速度变化实现转弯和直行，循迹检测模块同时将实时监测到的驱动轮转速数据传回控制模块，并通过控制模块传输到LCD显示屏上实时显示。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：肖宝兰，邵威，李振民，汪雷，吴玉峰，林一帆，陈壬，
申请(专利权)人：浙江大学城市学院，
类型：新型
国别省市：浙江;33
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