教学用智能小车的创新设计

　　摘要：设计了一种教学用智能小车，由底盘系统、电控系统组成。底盘系统由转向机构、传动机构、差速机构、悬架组成。电控系统采用STC12C5A60S2/AD/PWM系列单片机为核心控制部分，由电源模块、驱动模块、方向控制模块、壁障模块、寻轨模块、测速模块、测距模块、坡度检测模块、液晶显示模块组成。文章介绍了总体设计思路和功能，制作了智能小车的硬件电路，并编写了程序代码。通过测试，可以实现变速、转向功能、测距、寻迹、壁障、坡度测量、测速、实时显示探测参数的功能。该智能小车用于上课演示及实践教学，学生可以直观地了解汽车的性能参数。

　　关键词：小车；智能；创新

　　引言

　　《汽车性能评价与选购》课程是高职院校汽车技术服务与营销专业的核心课程。学生通过该课程的学习，了解汽车性能指标和测试方法。由于汽车性能测试对试验场地有较高的要求，以及行车安全性方面的考虑，在教学过程中用真车做性能测试有较大的局限性。为了把枯燥的理论通过生动直观的形式进行展示，使学生产生一种具体的形象思维，在感性认识的基础上掌握知识要点，拟设计一款智能小车作为汽车性能类课程的教具，让同学们在一种轻松，活跃的课堂中学习知识，提高学生的学习兴趣和积极性。

　　1总体设计

　　根据课程对汽车的测试要求，文章设计的智能小车，采用高仿真汽车底盘的机械结构，运用电控技术，具备以下功能：

　　1.1机械结构设计

　　1-后轮；2-底盘；3-主传动轴；4-电池组；5-横拉杆；6-前减震器；7-前差速器总成；8-舵机拉杆；9-舵机；10-电动机；11-电动机散热片；12-后差速器总成；13-后减震器；14-主传动齿轮；15-电动机固定座；16-霍尔传感器；17-后下摆臂；18-磁钢；19-后传动轴；20-后连接杆；21-前下摆臂；22-前传动轴；23-转向固定座。

　　1.2电控系统设计

　　2各模块设计

　　2.1单片机模块

　　STC12C5A60S2/AD/PWM系列单片机是单时钟/机器周期（1T）的单片机，内部集成MAX810专用复位电路，2路PWM，8路高速10位A/D转换（250K/S），针对电机控制，强干扰场合。该单片机与其外围电路构成此整体电路的主控部分。

　　2.2电源模块

　　电源由电池经过稳压电路供给。采用5V电源供电。

　　2.3驱动模块

　　L298可驱动2个电机，OUTl、OUT2和OUT3、OUT4之间分别接2个电机。5、7、10、12脚接输入控制电平，控制电机的正反转，ENA，ENB接控制使能端，控制电机的停转。

　　2.4方向控制模块

　　控制信号由接收机的通道进入信号调制芯片，获得直流偏置电压。它内部有一个基准电路，产生周期为20ms，宽度为1.5ms的基准信号，将获得的直流偏置电压与电位器的电压比较，获得电压差输出。最后，电压差的正负输出到电机驱动芯片决定电机的正反转。当电机转速一定时，通过级联减速齿轮带动电位器旋转，使得电压差为0，电机停止转动。

　　2.5避障模块

　　避障电路即由多个红外传感器构成。红外传感器有发射端与接收端组成，通过红外传感器（即发射端发射红外线若触碰到实体，此时红外会被反射回来；反射回来的红外光线会被红外传感器的接收端收到，因此接收端输出变化电压信号），来感知外界是否有物体存在。

　　2.6寻轨模块

　　此电路与避障电路一样，红外传感器有发射端与接收端组成，通过红外传感器（即发射端发射红外线若触碰到实体，此时红外会被反射回来；反射回来的红外光线会被红外传感器的接收端收到，因此接收端输出变化电压信号），来感知外界是否有物体存在。寻轨电路即由多个红外传感器构成。

　　2.7测距模块

　　通过超声波发射探头发生超声波，若遇到物体必备反射回来；反射回来的波被超声波接收探头接收到。此过程的整体时间，即为超声波从发射设备出来到物体，又从物体到发射设备的时间。因此只要知道波速，距离也就确定了。