DIY創(chuàng)意玩具：智能移動小車（輪式機器人）的軟硬件設計實現(xiàn)

一、項目概述

1.1 引言

智能移動機器人的誕生給人們的生活帶來了不小的變化，尤其是在工業(yè)生產(chǎn)中扮演了非常重要的角色。智能小車，也稱輪式機器人，它是一種集環(huán)境感知、決策、自動行駛等功能與一體的綜合系統(tǒng)，并是一種以汽車電子為背景,涵蓋了傳感、信息、通信、人工智能及自動化控制等相關技術，是典型的高新技術綜合體。

1.2 項目背景/選題動機。

智能移動機器人主要體現(xiàn)的就是對物體（障礙物）的感知能力和識別能力，本方案實現(xiàn)尋跡、避障、調(diào)速等功能。

二、需求分析

2.1 功能要求

智能移動小車，可以遙控小車左右前后行走，具備尋線和避障功能。

2.2 性能要求

壁障距離20cm范圍內(nèi)。尋線線寬1cm-5cm。拐彎角度90度-270度。

三、方案設計

3.1 系統(tǒng)功能實現(xiàn)原理（除圖片外需有文字介紹）

圖1 智能尋線避障小車控制電路資源分配

利用開發(fā)板，PSoC技術優(yōu)勢，利用片上的AD資源，EEPROM，PWM等片內(nèi)資源。

（1）尋跡部分：以光電傳感技術為基礎，結合CY8C單片機的AD資源，采樣待尋線路徑的背景顏色和路徑的顏色的反色光經(jīng)光電轉(zhuǎn)換后的模擬電壓值，通過一定的算法，判斷路徑的位置，根據(jù)路徑的位置，確定小車的尋線軌跡。

（2）避障部分：以紅外線反射原理為基礎，通過CY8C單片機實現(xiàn)一定頻率的方波將紅外光進行調(diào)制，單片機接受調(diào)制后的紅外光，解碼后根據(jù)方波數(shù)確定在20cm左右的距離內(nèi)有障礙物，從而確定小車的路徑規(guī)劃。

（3）小車速度的控制：采用CY8C單片機的PWM輸出功能，控制電機驅(qū)動電路，從而實現(xiàn)調(diào)速。

3.2 硬件平臺選用及資源配置

智能尋線壁障小車包括小車本體（車身、輪子、驅(qū)動電機）、控制電路板。控制電路板采用CY8CKIT-003開發(fā)平臺，外加設計擴展板，主要包括尋線、避障、遙控器解碼、電機驅(qū)動4個部分電路。盡量采用CY8C單片機的片內(nèi)資源，主要包括片上的AD資源，EEPROM，PWM等片內(nèi)資源。按電路模塊資源分配如圖1所示。

3.3系統(tǒng)軟件架構

軟件包括主模塊和3個功能模塊。功能模塊分別為遙控解碼模塊，避障功能模塊，尋線功能模塊。主模塊根據(jù)遙控解碼的條件，調(diào)用各功能模塊，

3.4 系統(tǒng)軟件流程（除圖片外需有文字介紹）

總體流程圖

尋線流程

避障流程

3.5 系統(tǒng)預計實現(xiàn)結果

智能移動小車，可以遙控小車左右前后行走，具備尋線和避障功能。