三设计思想以及电路原理图 1. 小车以 Arduino MEGA 作为数据处理中心, 将安装在小车上的超声波模块的信号汇总到 Arduino, 经其处理后输出控制信号到电机驱动版, 驱动步

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琉晃内杜
7 years ago
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1 课程设计报告基于 Arduino 的自动泊车系统徐耀, 陈玎, 雷雨 [ 内容摘要 ]: 随着经济的发展, 人们的生活水平普遍提高, 私家车的保有量持续上升, 道路上的驾驶员也越来越多对于很多驾驶员来说, 停车入库是一个较大的挑战, 尤其是在拥挤的城市道路作者所在团队在充分讨论之后, 研发了一套基于 Arduino 的自动泊车系统, 能使小车自动扫描车位并停入 [ 关键词 ]: 小车自动泊车 [ 正文 ]: 一背景随着经济的发展, 人们的生活水平普遍提高, 私家车的保有量持续上升, 道路上的驾驶员也越来越多对于很多驾驶员来说, 停车入库是一个较大的挑战, 尤其是在拥挤的城市道路作者所在团队在充分讨论之后, 考虑了现有的知识基础, 决定使用 Ardunio 作为研发的平台 Arduino 是一款便捷灵活方便上手的开源电子原型平台, 包含硬件和软件 Arduino 能通过各种各样的传感器来感知环境, 通过控制灯光马达和其他的装置来反馈影响环境板子上的微控制器可以通过 Arduino 的编程语言来编写程序, 编译成二进制文件, 烧录进微控制器对 Arduino 的编程是利用 Arduino 编程语言和 Arduino 开发环境来实现的二系统设计目的用途及功能如前言所述, 我们设计这个自动泊车系统就是为了方便驾驶员在路边侧方停车, 这套系统可用于普通家用车在道路旁进行自动停车

上升, 道路上的驾驶员也越来越多对于很多驾驶员来说, 停车入库是一个较大的挑战, 尤其是在拥挤的城市道路作者所在团队在充分讨论之后, 考虑了现有的知识基础, 决定使用 Ardunio 作为研发的平台 Arduino 是一款便捷灵活方便

2 三设计思想以及电路原理图 1. 小车以 Arduino MEGA 作为数据处理中心, 将安装在小车上的超声波模块的信号汇总到 Arduino, 经其处理后输出控制信号到电机驱动版, 驱动步进电机从而控制小车的移动 2. HC-SR04 超声波模块安装在小车的右侧后侧当小车沿着预设的道路行驶时, 超声波模块不断扫描, 测出小车和路边的距离 x, 小车尾部到障碍物的距离 d 3. 当 x 的值满足一定范围时, 小车便判断识别到了车位 4. 小车自动行驶至车位的左前方, 反向前进倒入车库 5. 当小车尾部和车位底部的距离 d 小于一定值时, 小车便判断停入了车位, 停止运动

3 四硬件单元 1 Arduino MEGA2560 处理器 ATmega2560 工作电压 5V 输入电压 ( 推荐 ) 7-12V 输入电压 ( 范围 ) 6-20V 数字 IO 脚 54 ( 其中 16 路作为 PWM 输出 ) 模拟输入脚 16 IO 脚直流电流 40 ma 3.3V 脚直流电流 50 ma Flash Memory 256 KB SRAM 8 KB EEPROM 4 KB 工作时钟 16 MHz Arduino Mega2560 可以通过 3 种方式供电, 而且能自动选择供电方式外部直流电源通过电源插座供电电池连接电源连接器的 GND 和 VIN 引脚 USB 接口直接供电

3V 脚直流电流 50 ma Flash Memory 256 KB SRAM 8 KB EEPROM 4 KB 工作时钟 16 MHz Arduino Mega2560 可以

4 电源引脚说明 : VIN --- 当外部直流电源接入电源插座时, 可以通过 VIN 向外部供电 ; 也可以通过此引脚向 Mega2560 直接供电 ;VIN 有电时将忽略从 USB 或者其他引脚接入的电源 5V --- 通过稳压器或 USB 的 5V 电压, 为 UNO 上的 5V 芯片供电 3.3V --- 通过稳压器产生的 3.3V 电压, 最大驱动电流 50mA GND --- 地脚存储器 : ATmega2560 包括了片上 256KB Flash, 其中 8KB 用于 Bootloader 同时还有 8KBSRAM 和 4KB EEPROM 输入输出 : 14 路数字输入输出口 : 工作电压为 5V, 每一路能输出和接入最大电流为 40mA 每一路配置了 20-50K 欧姆内部上拉电阻 ( 默认不连接 ) 除此之外, 有些引脚有特定的功能 4 路串口信号 : 串口 0---0(RX)and 1(TX); 串口 (RX)and 18(TX); 串口 (RX)and 16(TX); 串口 (RX)and 14(TX) 其中串口 0 与内 ATmega8U2 USB-to-TTL 芯片相连, 提供 TTL 电压水平的串口接收信号 6 路外部中断 :2( 中断 0),3( 中断 1),18( 中断 5),19( 中断 4),20( 中断 3),and 21( 中断 2) 触发中断引脚, 可设成上升沿下降沿或同时触发 14 路脉冲宽度调制 PWM(0--13): 提供 14 路 8 位 PWM 输出 SPI(53(SS),51(MOSI),50(MISO),52(SCK)):SPI 通信接口 LED(13 号 ):Arduino 专门用于测试 LED 的保留接口, 输出为高时点亮 LED, 反之输出为低时 LED 熄灭 16 路模拟输入 : 每一路具有 10 位的分辨率 ( 即输入有 1024 个不同值 ), 默认输入信号范围为 0 到 5V, 可以通过 AREF 调整输入上限除此之外, 有些引脚有特定功能 TWI 接口 (20(SDA) 和 21(SCL)): 支持通信接口 ( 兼容 I2C 总线 ) AREF: 模拟输入信号的参考电压 Reset: 信号为低时复位单片机芯片通信接口 : 1. 串口 :ATmega2560 内置的 4 路 UART 可以与外部实现串口通信 ;ATmega16U2 可以访问串口 0 实现 USB 上的虚拟串口 2.TWI( 兼容 I2C) 接口 3.SPI 接口

3V 电压, 最大驱动电流 50mA GND --- 地脚存储器 : ATmega2560 包括了片上 256KB Flash, 其中 8KB 用于 Bootloader 同时还有 8KBSRAM 和 4KB EEPROM 输入输出 : 14 路数字输入输出口 : 工作电压为 5V, 每一路能输出和接入最大电

5 下载程序 : Arduino Mega2560 上的 ATmega2560 已经预置了 bootloader 程序, 因此可以通过 Arduino 软件直接下载程序到 Mega2560 中可以直接通过 Mega2560 上 ICSP header 直接下载程序到 ATmega2560 ATmega16U2 的 Firmware( 固件 ) 也可以通过 DFU 工具升级物理特征 : Arduino Mega2560 的最大尺寸为 4 x 2.1 inches 注意要点 : Arduino Mega2560 上 USB 口附近有一个可重置的保险丝, 对电路起到保护作用当电流超过 500mA 是会断开 USB 连接 Arduino Mega2560 提供了自动复位设计, 可以通过主机复位这样通过 Arduino 软件下在程序到 Mega2560 中软件可以自动复位, 不需要在复位按钮在印制板上丝印 "RESETEN" 处可以使能和禁止该功能 Arduino Mega2560 的设计与 Arduino USB 接口标准版的设计完全兼容, 因此用于 Arduino UNO 和之前系列的扩展板也可以用在 Arduino Mega2560 上 2 HC-SR04 超声波测距模块主要技术参数 : 1 使用电压 :DC5V; 2 静态电流 : 小于 2mA; 3 电平输出 : 高 5V;

1 inches 注意要点 : Arduino Mega2560 上 USB 口附近有一个可重置的保险丝, 对电路起到保护作用当电流超过 500mA 是会断开 USB 连接 Arduino Mega2560 提供了自动复位设计, 可以通过主机复位这样通过 Arduino 软件下在程

6 4 电平输出 : 底 0V; 5 感应角度 : 不大于 15 度 ; 6 探测距离 :2cm-450cm, 高精度可达 0.2cm 7 接线方式,VCC trig( 控制端 ) echo( 接收端 ) GND 工作原理 : 1 采用 IO 触发测距, 给至少 10us 的高电平信号 ; 2 模块自动发送 8 个 40khz 的方波, 自动检测是否有信号返回 ; 3 有信号返回, 通过 IO 输出一高电平, 高电平持续的时间就是超声波从发射到返回的时间测试距离 =( 高电平时间 * 声速 (340M/S))/2 应用领域 : 飞行器测距机器人避障公共安防停车场检测等 3 L298N 电机驱动模块 1. 驱动芯片 :L298N 双 H 桥直流电机驱动芯片 2. 驱动部分端子供电范围 Vs:+5V~+35V ; 如需要板内取电, 则供电范围 Vs:+7V~ +35V 3. 驱动部分峰值电流 Io:2A 4. 逻辑部分端子供电范围 Vss:+5V~+7V( 可板内取电 +5V)

返回 ; 3 有信号返回, 通过 IO 输出一高电平, 高电平持续的时间就是超声波从发射到返回的时间测试距离 =( 高电平时间 * 声速 (340M/S))/2 应用领域 : 飞行器测距机器人避障

7 5. 逻辑部分工作电流范围 :0~36mA 6. 控制信号输入电压范围 : 低电平 :-0.3V Vin 1.5V 高电平 :2.3V Vin Vss 7. 使能信号输入电压范围 : 低电平 :-0.3 Vin 1.5V( 控制信号无效 ) 高电平 :2.3V Vin Vss( 控制信号有效 ) 8. 最大功耗 :20W( 温度 T=75 时 ) 9. 存储温度 :-25 ~ 驱动板尺寸 :48mm*43mm*33mm( 带固定铜柱和散热片高度 ) 11. 驱动板重量 :33g 12. 其他扩展 : 控制方向指示灯逻辑部分板内取电接口步进电机的驱动 : 板上的 ENA 与 ENB 为高电平时有效, 这里的电平指的是 TTL 电平 ENA 为 A1 和 A2 的使能端,ENB 为 B1 和 IB2 的使能端 BJ 接步进电机公共端步进电机控制逻辑如下所示, 其中 A B C D 为步进电机的四个线圈, 为 1 表示有电流通过, 为 0 表示没有电流流过线圈连线图如下图所示 ( 以四相步进电机为例 )

驱动板尺寸 :48mm*43mm*33mm( 带固定铜柱和散热片高度 ) 11. 驱动板重量 :33g 12.

8 4 42 式两相步进电机 :

9 步距精度 5% 温升 80 Max 环境温度 -20 ~+50 绝缘电阻 100M Ω Min 500VDC 耐压 500V AC 1minute 径向跳动最大 0.06mm(450g 负载 ) 轴向跳动最大 0.08mm(450g 负载 ) 技术数据 : 型号步距角电机长度 (mm) 保持转矩 (Nm) 额定电流 (A) 相电阻 (Ω) 相电感 (mh) 转子惯量 (g.cm2) 电机重量 (kg) 2HB HB HB

08mm(450g 负载 ) 技术数据 : 型号步距角电机长度 (mm) 保持转矩 (Nm) 额定电流 (A) 相电阻 (Ω) 相电感

10 外形尺寸 : 矩频特性曲线图接线图模块接线 L298N 电机驱动模块第 2 脚接电机的 A ( 电机 1 脚 ) L298N 电机驱动模块第 3 脚接电机的 A-( 电机 4 脚 ) L298N 电机驱动模块第 13 脚接电机的 B ( 电机 3 脚 ) L298N 电机驱动模块第 14 脚接电机的 B-( 电机 6 脚 )

11 五软件设计思想 : 电路图

12 超声波模块是眼,arduino 及程序做脑, 步进电机做脚, 在超声波模块看到不同的环境的情况下, 大脑 (arduino) 通过神经 (L298N 电机驱动模块 ) 对脚 ( 步进电机 ) 下达指令, 最后达到停入车位的效果软件设计流程及功能小车将配备三个超声波探测器超声波模块 1 s1 超声波模块 2 s2 超声波模块 3 s3 头尾程序运行流程 : 情形一 ( 沿墙壁直行 ): 小于 5cm 小于 5cm S3 大于探测范围, 执行小车子程序 1( 确保小车与墙壁平行, 且距离位于 4 到 6cm): 情形二 ( 继续直行 ): 大于 5cm 大于 4cm, 小于 6cm S3 大于探测范围, 小车保持直行情形三 ( 继续执行 ): 大于 5cm 大于 5cm S3 大于探测范围, 小车保持直行

头尾程序运行流程 : 情形一 ( 沿墙壁直行 ): 小于 5cm 小于 5cm S3 大于探测范围, 执行小车子程序 1( 确保小车与墙壁平行, 且距离位于 4 到 6cm): 情形

13 情形四 ( 启动倒车子程序 ): 大于 4cm, 小于 6cm 大于 5cm S3 大于探测范围, 执行小车子程序 2( 倒车子程序 ) 情形五 : 大于 4cm, 小于 6cm 大于 4cm, 小于 6cm S3 大于 4cm, 小于 6cm 运行结束子程序列表 : Arduino-Led 子程序 1( 小车直行 ):led 较快闪烁 Arduino-Led 子程序 2 ( 小车调整方向及小车子程序 1):led 较慢闪烁小车子程序 1( 确保小车与墙壁平行, 且距离位于 4 到 6cm) 小车子程序 2( 倒车子程序 ) 小车源代码 : #include <Stepper.h> #define trigpin 7 #define echopin 6 #define trigpin 9 #define echopin 8 #define trigpins3 11 #define echopins3 10 #define led 13 #define STEPS 200 #define d 12 #define e 8 #define f 3 Stepper stepperl(steps,30,31,32,33); Stepper stepperr(steps,40,41,42,43); int L=0,R=0; ////////////////////////////////////////////////////// ////////////////////*Functions*/////////////////////// ////////////////////////////////////////////////////// long distance_() //test the distance {

h> #define trigpin 7 #define echopin 6 #define trigpin 9 #define echopin 8 #define trigpins3 11 #define echopins3 10 #define led 13 #define STEPS 200 #define d 12 #define e 8 #define f 3 Stepper

14 long duration,distance; digitalwrite(trigpin, LOW); delaymicroseconds(2); digitalwrite(trigpin, HIGH); delaymicroseconds(10); digitalwrite(trigpin, LOW); duration = pulsein(echopin, HIGH); distance = (duration/2) / 29.1; Serial.println(" "); Serial.print(distance); Serial.println(" cm"); return distance; } ////////////////////////////////////////////////////// long distance_() //test the distance { long duration,distance; digitalwrite(trigpin, LOW); delaymicroseconds(2); digitalwrite(trigpin, HIGH); delaymicroseconds(10); digitalwrite(trigpin, LOW); duration = pulsein(echopin, HIGH); distance = (duration/2) / 29.1; Serial.println(" "); Serial.print(distance); Serial.println(" cm"); return distance; } ////////////////////////////////////////////////////// long distance_s3() //test the distance { long duration,distance; digitalwrite(trigpins3, LOW); delaymicroseconds(2); digitalwrite(trigpins3, HIGH); delaymicroseconds(10); digitalwrite(trigpins3, LOW);

$println(" cm"); return distance; } ////////////////////////////////////////////////////// long distance_() //test the distance { println(" cm"); return distance; }$

15 duration = pulsein(echopins3, HIGH); distance = (duration/2) / 29.1; Serial.println("S3 "); Serial.print(distance); Serial.println(" cm"); return distance; } ////////////////////////////////////////////////////// int (int l,int r) { int i=0; while (i++<5) { stepperl.step(l); stepperr.step(r); } } ////////////////////////////////////////////////////// int distance_betweende() { if (distance_()<e) L=1,R=2,Serial.println("left"); else if (distance_()<d) L=2,R=2,Serial.println(""); else L=2,R=1,Serial.println("right"); (L,R); } ////////////////////////////////////////////////////// void testsensors(){ distance_(); delay(1000); distance_(); delay(1000); distance_(); delay(2000); distance_();

$step(r); } } ////////////////////////////////////////////////////// int distance_betweende() { if (distance_()<e) L=1,R=2,Serial.$

16 delay(1000); distance_(); delay(1000); distance_(); delay(2000); distance_s3(); delay(1000); distance_s3(); delay(1000); distance_s3(); delay(2000); } ////////////////////////////////////////////////////// ////////////////////////////////////////////////////// ////////////////////////////////////////////////////// void setup() { Serial.begin (9600); pinmode(trigpin, OUTPUT); pinmode(echopin, INPUT); pinmode(trigpin, OUTPUT); pinmode(echopin, INPUT); pinmode(trigpins3, OUTPUT); pinmode(echopins3, INPUT); pinmode(13, OUTPUT); stepperr.setspeed(60); stepperl.setspeed(60); } void loop() { int i; for(i=0;i++<50;) (1,1),Serial.println(""); for(i=0;i++<50;) (1,3);Serial.println("left_"); for(i=0;i++<50;) (-1,-1);Serial.println("back"); for(i=0;i++<50;)

begin (9600); pinmode(trigpin, OUTPUT); pinmode(echopin, INPUT); pinmode(trigpin, OUTPUT); pinmode(echopin, INPUT); pinmode(trigpins3, OUTPUT); pinmode(echopins3, INPUT); pinmode(13,

17 } (1,-3);Serial.println("right_spin"); 调试数据 :

19 5 cm 8 cm 9 cm 11 cm

20 ( 总共 50 个 ) left_ back right_

何秋琳张立春视觉学习研究进展视觉注意视觉感知

何秋琳张立春视觉学习研究进展视觉注意视觉感知第卷第期年月开放教育研究何秋琳张立春华南师范大学未来教育研究中心广东广州随着图像化技术和电子媒体的发展视觉学习也逐步发展为学习科学的一个研究分支得到研究人员和教育工作者的广泛关注基于此作者试图对视觉学习

三 设 计 思 想 以 及 电 路 原 理 图 1. 小 车 以 Arduino MEGA 作 为 数 据 处 理 中 心, 将 安 装 在 小 车 上 的 超 声 波 模 块 的 信 号 汇 总 到 Arduino, 经 其 处 理 后 输 出 控 制 信 号 到 电 机 驱 动 版, 驱 动 步

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