爱情的小车

爱情的小车（精选5篇）

爱情的小车 篇1

一、引言

传统小车的控制几乎都是用遥控器来实现的, 通过对遥控控制系统的研究, 以及对现代语音识别技术的学习, 在单片机的基础上通过语音识别专用芯片对小车进行非特定人语音控制, 使传统的遥控玩具车变得智能化, 这也是一种新的尝试, 不仅对于人们的现实生活还是对于相关方面的研究都极有意义。

二、语音控制系统的总体设计

该遥控车的语音控制系统的核心部分为STC10L08XE单片机和LD3320语音识别专用芯片, 通过与现有的遥控车遥控器部分并联, 利用遥控器本身已有的无线发送与接收模块实现语音信号的无线发送与接收, 整个控制系统都是由原有的遥控器电源供电。

三、硬件系统

硬件系统就是整个研究的外观, 智能化小车功能的实现都需要硬件才能展现出来, 它主要可以分为遥控器和车体两部分。

遥控器的主要功能是对按键进行分析并对语音信号进行识别;车体的功能是对遥控器的命令进行接收, 然后依据信号控制车体电机, 使其做出相应反应。[1]硬件系统总体组成框图如图1所示。

(一) 遥控器。遥控器端的重要组成部分是:单片机、语音识别模块、无线发送模块、按键以及指示灯。遥控系统如图2所示。

1.单片机。单片机采用的是由宏品科技生产的STC10L08XE芯片, 此芯片为单时钟/机器周期, 高速、超强抗干扰、低功耗[1]。

在本研究方案中将单片机的端口P1.0与一个上拉电阻相连, 然后再与遥控器前进方向的按键输出端进行连接, 将端口P1.7与一个上拉电阻相连, 然后再与遥控器后退方向的按键输出端进行连接, 将端口P2.4与一个上拉电阻相连, 然后再与遥控器左转方向的按键输出端进行连接, 将端口P2.7与一个上拉电阻相连, 然后再与遥控器右转方向的按键输出端进行连接。通过控制P1.0, P1.7, P2.4, P2.7端口的高、低电平输出来控制小车的运动。

2.语音识别模块。语音识别模块使用的是LD3320语音专用识别模块, 实现语音命令的采集处理, 并与语音库中的模型匹配, 进而输出电机控制信号, 实现智能小车行驶状态的语音控制[2]。LD3320是一个基于非特定人语音识别技术的芯片。该芯片集成了语音识别处理器和一些外部电路, 包括ADC、DAC、麦克风接口、声音输出接口等[3]。

(二) 车体。车体与遥控器的主要不同之处在于电机的驱动部分。

本研究在驱动模块上直接采用39700型号宝马Z4遥控车中的驱动, 即不对遥控车车体部分进行改造。车载系统如图3所示。

四、软件系统

本研究方案主要是针对遥控器部分进行的改造, 遥控器部分整个语音控制系统的软件流程[4]主要分成三个部分:初始化、语音识别以及命令控制部分。

为了避免误控制小车的运动状态, 在每次对小车进行控制的时候都需要喊出口令“大红”, 才能进行下一步对小车的控制。

因为控制小车运动方向的上、下、左、右四个按键在未控制小车时输出的均为高电平, 在进行控制时, 相应的按键输出端输出低电平。因此在进行程序编程时应当在LD3320语音芯片接收到“前进”语音命令时让P1.0端口输出低电平;在接收到“后退”语音命令时让P1.7端口输出低电平。因为小车在按键控制左前转的时候需要通知按在“左”、“前”两个按键, 因此在接收到“左前转”语音命令时应让P2.4、P1.0端口均输出低电平;同理, 在接收到“右前转”语音命令时应让P2.7、P1.0端口均输出低电平;在接收到“左后转”语音命令时应让P2.4、P1.7端口均输出低电平;在接收到“右后转”语音命令时应让P2.7、P1.7端口均输出低电平;而在接收到“停下”语音命令时P1.0, P1.7, P2.4, P2.7都应该归为高电平。

五、性能测试与应用

为了保证设计好的语音识别模块能正确进行语音识别, 并有较高的识别率, 本文对其进行了相应的测试。将已经编好的软件程序下载到语音识别模块中, 将语音模块通过USB与电脑连接, 在电脑端通过串口调试助手, 就能观察到语音模块是否能进行语音识别。为了进一步检测语音识别效果, 达到非特定人语音识别, 非特定人语音控制的目的。在实验室环境下, 选择了多个不同音色的人分别进行测试, 每个词测20遍, 表1为进行实验的非特定人语音识别记录情况。通过表1可知, 在实验室所处环境下, 语音识别模块对语音命令的识别率接近达到90%, 能进行较好的非特定人语音识别。

六、结语

在智能小车语音控制系统的研究中, 主要通过STC10L08XE单片机和语音专用识别模块LD3320来实现。使其既可以通过按键也可以通过语音命令控制车的行驶状态。从而让车与控制者之间具有一定的交互功能, 能够进行更为自然的交流以及控制。

摘要：该小车在语音和按键两种控制方式下均能实现前进、后退、左前转、右前转、左后转、右后转以及停下的功能。

关键词：遥控发射装置,语音识别,单片机

参考文献

[1]侯丽华.基于单片机控制的自动往返电动小汽车[J].微计算机信息, 2001, 20 (3) :36~37

[2]尹为高.语音小车的硬件平台设计[J].科学资讯, 2011, 1:109~110

[3]陈喜春.基于LD3320语音识别专用芯片实现的语音控制[J].电子技术, 2011, 11

[4]方敏, 浦剑涛, 李成荣等.嵌入式语音识别系统的研究和实现[J].中文信息学报, 2004, 18 (6) :75~78

爱情的小车 篇2

生：记得。

师：咱们回忆一下和哪些因素有关系。

生：车轮，质量。

师：跟车轮有关系，跟车轮有什么关系呀？你接着说。

师：跟车轮的速度有什么关系呀？

生：车轮的速度，气足不足。

师：车轮的气足不足会影响它的速度，是吧？你说。

生：货物的重量，还有马达的快慢。

师：货物也就是说载重量，还有马达的力量，马达的力量就是拉力，车的拉力，马达的拉力就是发动机的力量，你说。

生：还有就是车的质量。

师：车的质量？说的是车的好坏，是吗？一辆破车肯定开不快，对吧！你说。

生：还有驾驶员。

师：驾驶员怎么啦？

生：合格的驾驶员。

（大家笑）

师：驾驶员的技术也影响车的速度。还有吗？你说。

生：路面的平整。

师：路面的情况，还有吗？差不多了，是吗？我们想到影响载重车的速度有这么多的因素。前天我们还了拉力对车的速度影响。因为时间关系咱们没有得出什么结论，大家做了一个实验。那么今天我们来想想，你们通过实验改变小车的拉力和它的速度有没有关系？

生：有。

师：有什么样的关系？你们通过实验来证明一下。你说说。

生：载的重量越多汽车行驶得越快。

师：载的重量越多，咱们那次的实验是放的垫圈。你说说。

生：拉力越大汽车开得越快。

师：拉力越大汽车开得越快，是不是这样？那么要是拉力越小呢，你说说。

生：汽车开不动了。

师：开不动了，拉力很小汽车开不动了。那么有一定的拉力，汽车就开得很慢，拉力要加大，怎么样呢？汽车就开的快。你们看看这些，我们研究哪个项目好，你觉得在我们的课上你们还想研究哪个项目好？你说。

生：载重量。

师：载重量，是吗？你们同意吗？今天我们研究这个问题，那么第二个问题，载重量和车的速度有什么关系？我把题目写出来（板书课题：载重量与速度的关系）

师：这个题目写出来以后，我们有什么想法，你有想法吗？载重量与速度有关系，有什么样的关系？最后一个女同学。

生：载的重量越大，汽车行驶得就越慢。

师：反过来说呢，载重量要是轻呢？你说说。

生：载重量越轻，汽车行驶得就越快。

师：这是我们想的，对吧？显然你们认为“载重量与速度是有关系的”，对不对？这只是我们想呀！我是这样想的，那么下面该怎么办呢？那么这个意见对不对，是不是这样？

师：（板书：载重量）他们说载重量大，速度怎么样？

生：慢。

师：慢（板书）我呀在这个意见上面划一个大问号？是不是这么回事？怎么办？下面怎么办，就凭我们想，就是这么回事，没错，绝对是这样。你说说。

生：做实验。

师：要做实验证明我们这个想法是不是正确的。对不对？

生：对

师：怎么做这个实验呢？看看桌上给你们的材料，你看看我们怎样做这个实验能够证明我们的想法是对的？这个实验怎么做，小组商量商量。看看我给你们的材料能不能做这个实验？

（小组商量实验方法）

师：这个实验怎么做？同学们已经有办法啦，有三个，有四个，还有没有？别的组还没有想出来，这个实验怎么做，我们怎么研究才能考察出来载重量的不同，车的速度是不同的。你说。

生：先把这个车的里面垫几块垫片。

师：在车的里面放几块垫片。

生：然后用绳子把这钩起来，钩子上再放两块这个（生举起两块钩码，师解释：这叫钩码），然后用记时器放在这里，当它到这里的时候（指的是小车运动桌子的另一端时）记的时间是多少？

师：通过时间多少，能够看出速度快慢，是吗？还有别的组的意见吗？你说。

生：先把绳子捆在这里，里面放个钩码，然后把铁片全部放在绳子上，用计时器看，先放一个钩码，再放两个。

师：先放一个钩码，试一试快慢，再放两个，再看。就是改变小车的载重量，对不对？载重量，我给你们提供了两个钩码，那么我们可以做几次实验？

生：两次。

师：再想一想。

生：三次。

师：嗯？是两次？你说说。

生：三次。

师：怎么三次？

生：先把一个，然后再把一个，然后把两个加起来。

师：先放一个钩码，五十克，每一个钩码五十克，作一次实验，把它拿起来，还是放另外一个五十克，载重量变了吗？

生：没变。

师：你说。

生：先把一个钩码放在车子里，试一下，再把另一个钩码放进车里，最后把两个都拿出来。

师：把两个都拿出来，变成一个空车试一试，行不行。变成空车那当然很轻了，行不行，我看可以吧，就是两个钩码是最大的载重量。我都给你两个钩码，都放上那当然最大的载重量，那么拿掉一个，变成一个钩码了，再试一试，对吧。所有的钩码都拿出来，变成空车了，再试一试，是不是三个实验了。我们比较这三个不同的载重量，它的速度会有不同，可以吗？

生：可以。

师：这个实验这么做行不行？

生：行。

师：好了，那我说一下怎么做这个实验。（师演示）这是一根绳子，咱们前天做那个拉力实验的时候用过，我说一下。绳子的两端有曲别然做的一个钩，那么套在小车上，绳子垂在桌子面下，那么这个塑料袋里面有垫圈和螺丝母做一个拉力，用多大拉力合适呀？是不是都放下去？

生：不是。

师：放多少？比方说我把两个钩码都放到车里去，现在车的载重量是最大的，对吧？

生：对。

师：好了，那么我使用多大的拉力把它拉出去呢？是不是所有的都放上去，用最大的拉力？

生：不是

师：你说说。

生：先放一个螺丝母，看看多重好不好？在钩子上做一个螺丝母（师演示：小车不动）它不动。怎么样？再放。那么再放垫圈好不好？再放一个（师演示：小车不动）还没动。这怎么办？继续放。再加三个（师演示：小车不动）还没动。那么再放在个，动了没有？

生：动了。

师：只要它动起来了，并且落脚到头了就叫顶端。那么这个拉力正合适，就不要再放了，剩下的垫圈就不要再放了。这个拉力你们说我们每次做实验能不能改变，能不能改变想一想。最后一个同学说。

生：能改变。

师：那么这次做实验我们用这些垫圈做拉力，下一次做实验垫圈我又放多一点，再做一次我又放少一点，行不行？

生：行。

师：那么我们已经研究过了，改变拉力可以改变小车的速度，对不对？

生：对。

师：那么现在我们，每次做实验的时候，拉力都不一样，你说是载量变了，速度不一样，还是拉力变了速度不一样？到底是哪个因素起作用？这个实验怎么做？

生：是拉力多了，车才会动。

师：那我们现在考虑的是载重量与速度的关系，那怎么办？这个拉力怎么办，你说。

生：同样多的垫片。

师：要用同样多的垫片，也就是说，它的拉力，现在我们要做实验的时候，它的拉力能不能改变呢？

生：不能。

师：也就是说，拉力可以改变它的速度，载重量也可以改变它的速度，对不对？那么这两个因素都可以改变它的速度，怎么办呢？我们现在重点要研究的是载重量和速度的关系。对不对？那么拉力这个因素就不能改变，始终做实验，就用相同的拉力去拉它，我才能考查出载重量变化了，速度是否变化，对吧，这点搞清楚了吗？

生：清楚了。

师：所以说我们每次做实验的时候，拉力是多少。就始终是这个拉力，就不要改变了，这点听清楚了没有？

生：听清楚了。

师：然后，还有一个问题呀，就是我要测量一下这两个钩码和小车一起走的时候，它走的距离有没有规定呀？

师：距离没有规定，你比如说，我要测量两个钩码和小车，它的速度，我只要它走10厘米。我要是不放钩码，空车，我让他走50厘米，我掐表，我看时间，这能比出速度吗？那怎么办呢？你说说。

生：路程是一样。

师：路程必须要一样，是不是这样啊？

生：是

师：也就是说，拉力要相同，不变，走的距离也要一样，这样我们才能考查出来，只改变它的载重量，它的速度怎么样，听清楚了吗？

生：听清楚了。

师：那么，距离怎么确定，会不会呀？

生：会。

师：那就是说，你要把小车放到前面，使得这个垫圈正好落到地面，这个时候用铁板放在小车的前面，作为小车的终点，这个铁板不能动，因为它一动这个距离就变了，对不对。铁板不能动，这是它的终点，然后我把它拉起来，拉到什么位置呢？拉到这个垫圈垂在你的桌子边上的下沿，小车这个地方就是起点。每个桌子上有一个白纸条，带胶的胶纸带。你把它贴在小车这个轮子这里，听清要求，把那个白纸条贴在小车的轮子底下，正好让小车落在白纸条上，那就是拉力的起始点，那么我让它走过这段距离，我们就可以掐表计算一下，它走多长时间，对吗？听清楚要求了吗？

生：听清楚了。

师：好了，那么现在实验的方法，我们都明白了，还有什么问题没有，没有啊，我有问题，你们看，我这儿有一个图表，你们每次做实验，要在这个图表上做记录，先看看这个图表，都看得懂吗？哪个地方感到有看不懂的，有问题吗？

生：上面的圈圈看不懂。

师：那几个圈圈是干什么用的？那我说几句，比方说，我们做实验，一共是三次实验，两个钩码加小车，一个钩码加小车，还有空车对不对，三个实验，每个实验做五次，因为只做一次，有时候我们考查不出来，要连续做五次，看看它到底速度用了多长时间，算算速度，每次做完实验，我还写了，小车加两个钩码用绿色的笔，比方说：我计算时间，是7移钟，那么就在7秒的下面就是时间，看到了吗？下面这个时间是7的这个地方，我就在这儿把它画绿，用绿笔画圈，看到了吗？那我们就在6秒这个位置用绿色的笔涂绿，第三个实验也许是9秒，我们就划到这儿。

师：那么第四次实验也许是7秒，你就在7秒的第2个圈圈上划，一共划5个，听懂了吗？

生：听懂了。

师：那么第2个实验，1个钩码加小车改用蓝笔。那么它是几秒你就在几秒的圆圈上划，这听懂了吗？

生：听懂了。

师：那么这样，6个同学，你们自己分分工，反正我们要做15次实验，所以大家都有机会做，谁掐表，谁记录，谁操作，然后呢？做几次实验以后，相互调换一下，大家都轮流动手做一做，大家自己商量，我看哪个组团结协作把任务完成的好。那么表，前天我让大家熟悉熟悉，玩了玩表，是不是都会用了？

生：会用。

师：那么我就不细说了，这个秒表怎么使用都还记得，计时的一定要准备，比如说谁发口令，开始，说开始的时候，小车就要放开，然后用时计时，到顶点的时候，（严肃掐表）掐就计算时间，那个尾数要四舍五入知道吗？有什么问题吗？

生：没有。

师：没有问题那我们可以自己做了。

（生开始实验。分工协作：贴纸条，放铁板的，系小车的，确定拉力。师沿组指导，适当提供帮助。）

师：哪个组做好了，把材料整理好，把螺丝和垫圈还放到塑料袋里，把秒表还放在盒子里，没做完的继续做把绳还绕在纸片上，把东西整理好，还摆成原来的样子。

（学生整理实验器材）

师：大家看一下，这是最后一个组，他们做实验的记录，从这些个颜色的圈里面我们能看出什么来，这图能告诉我们什么呢？比方说绿颜色的绿色的5次，有2秒的，4秒的，5秒的，6秒的，那我们怎么确定，小车加2个钩码，这个时间，这5个怎么办呢？你说。

生：把这5个数加起来除以5。

师：就是求平均数，是吗？我们直接看可不可以，你说呢？

生：哪种那个圆圈最多就是几秒。

师：哪个圆圈最多我们就算哪个，那么这个我们怎么算。

生：4秒。

师：把4秒定为小车加上2个钩码这个时间行吗？

师：那我们在两个钩码加在小车上可以写上4秒，行吗？在这几栏的是小车加1个钩码，比如说这个怎么办呢？这是3个，这是1个，这差了很多，怎么办？

生：应该是2秒。

师：2秒。这种情况共是3次，那么我们就采取最多的行吗？好，那么小车叫1个钩码是2秒，那么空车呢生：1秒。

师：1秒行不行。

生：行。

师：因为1秒是4次，2秒是1次，我们算最多的，空车是1秒，好了，现在你就根据你实验的记录，你们确定一下你们三个实验都是多少。

（生看记录讨论）

师：确定了吗？现在不要再做了，你们没做完，你们组做完了吗？还没做完啦，你们接着做，我们研究我们的，大家看这儿，1个组1个组地向我报告，我把它给记录下来，你们算第1组，向我报告一下，是多少？

生：4秒、2秒、1秒。

（师记录）

师：你们组，你说你们组的。

生：4秒、3秒、1秒。

师：这一个组？

生：3秒、2秒、1秒。

师：你们组？

生：5秒、2秒、1秒。

师：你们组做完了没有？

生：做完了。

师：做完了你们说。

生：1个最快的是1秒。

师：我看看你们的记录，你说。

生：4秒、2秒、1秒。

师：你们组？

生：2秒、2秒。

师：两个都是2秒？

生：1秒。

师：小车加两个钩码是多少？

生：报错了。

师：报错了？给我看看，喔，是4秒、2秒、2秒，好，后面那个组。

生：我们是3秒、2秒、1秒。

师：你们组？

生；我们是5秒、2秒、1秒。

（师记录）

师：你们组？

生：4秒、2秒、1秒。

（师记录）

师：好了，这个组。

生：2秒、1秒、1秒。

师：好了，现在都坐好了，从这堆数字当中，你们看出什么问题了，能不能得出一个什么结论来？你看，小车加两个钩码？这个数，小车加1个钩码的时间，还与空车的时间，你们做了3个实验，一共是15次，那么这个数——你说说。

生：小车载的重量越大，行驶得越慢，载的重量越小行驶得越快。

师：她得出这样的一个结论了，他说：小车载重量越大，所花费的时间越多。说明它的速度怎么样？

生：慢。

师：慢，那么载重量要是越小，它的时间就越少了，说明什么？

生：速度快。

师：速度快。那到一开始我在这儿画了一个大问号，现在用吗？

生：不用！

师：不用了。我们能不能够非常确定地认为载重量大小和速度的快慢有关系。能不能这样认为？

生：能。

师：这次我们不是凭空猜想，而是真正地做实验证明了我们的想法。以后我们遇到任何问题都应该这样去想。可能是这样，可能是那样，我们就试一试，到底是怎么样的，对不对。那么你们要是回家，我把小车带走了，你们可以用小盒做小车，也可以用硬纸壳做个小车，用瓶子做轮子，车条可以做轴，织毛衣的竹签也可以做车轴。你自己可以做一个小车，可以研究研究马路要是路面不好，可不可以影响小车的速度，还可以研究别的。用小车研究其他的问题。这节课上到这儿行吗？还有什么问题？没有了。你们组做完了吗？还没有做完，怎么回事呢？你们说说为什么你们组没有完成任务。

生：表不好。

师：表不好？不怨你们，这表有毛病了，怨我怨我，你该告诉我，我给你们换一个，我那还有一块，这表有毛病。那对不起你们啦！现在把东西都整理好。

师：起立，同学们再见！

生：老师再见！

[编者按]这是路培琦老师最近上的一节课，我们和湖北音像艺术出版社一起，把它和章鼎儿教师的《桔子的认识》合制成VCD光盘出版了。

智能小车的设计与制作 篇3

一、总体设计方案

本设计以STC12C5410AD单片机为主控制器, 采用反射式红外传感器来完成小车循迹与躲避障碍物功能, 利用CX20106红外线接收解码芯片构成解码电路对道路前方的红、绿、黄信号灯发出的指挥信号进行解码, 单片机将该信号进行计算, 由LED数码管显示出当前所接收到信号频率大小, 单片机根据频率值的不同区分红、绿、黄灯的状态来控制小车的全速前进、减速运行、停车等待操作。

小车调速是通过调整单片机输出脉冲波形的占空比来实现, 小车转向分别由左右两个直流电机来控制。当小车在赛道行驶过程中遇到十字标识时, 单片机通过程序进行计数, 实现到达终点准确停车功能。

当小车行驶过程中遇有障碍物时, 小车车头左右两侧安放的光电接近开关就会将检测到的信号送给单片机进行识别, 当左侧光电接近开关检测到障碍物时, 单片机控制小车右转绕过障碍物;当右侧光电接近开关检测到障碍物时, 单片机控制小车左转绕过障碍物, 从而实现躲避障碍物的功能, 智能小车系统硬件结构框图如图1所示。

二、系统硬件电路设计

小车硬件电路主要包括:循迹检测电路、避障检测电路、单片机电路、数码管显示电路、声响提示电路、交通灯识别电路和直流电机驱动电路等组成。设计时将所有电路放置在一块线路板上, 并将该电路板作为小车底盘使用, 电路板上元件少, 几乎没有外接导线, 这就使小车电路简洁、抗干扰性能强, 安装简单、外形美观。

1. 交通信号灯模拟发生电路

该电路由大赛组委会在比赛时提供。为了在赛前做好充分的准备工作, 我们自己设计了功能完全相同的交通灯指示电路, 包括:单片机电路;红、黄、绿灯指示电路;红外线信号发射及调制电路;键盘电路等。其工作原理是当红、绿、黄三组交通灯分别点亮时, 由信号灯电路板上安装的红外线信号发生电路分别发射频率为250Hz、500Hz和1000Hz的信号。为了防止自然光线干扰, 增加信号发射能力, 通过调制电路将发射的信号调制在40k Hz的载波信号上。利用单片机的P1.0脚发射频率为40k Hz脉冲信号, 通过单片机的P1.1脚发射频率分别为250Hz、500Hz和1000Hz脉冲信号, 通过键盘电路实现交通灯状态切换, 及控制P1.1脚发射不同频率脉冲信号, 交通信号灯电路原理图如图2所示。

2. 交通灯信号识别电路

利用CX20106芯片构成的解码电路解调出40k HZ载波信号中的红、绿、黄灯信号。再利用单片机测量该信号的频率值, 通过数码管显示电路显示该信号频率大小, 便能区分红、黄、绿灯的状态, 交通灯灯信号识别电路如图3所示。

3. 小车循迹、避障检测电路

小车循迹检测传感器由四组红外线发射、接收器组成。四组检测传感器并排放着在小车前面底盘上, 利用中间的两组红外传感器检测赛道黑线, 实现小车循迹功能;利用四组红外传感器检测赛道停车标示线, 实现交通灯检测标志判别和终点停车等功能。如果循迹检测电路接收端输出0.3V左右电压, 则表示传感器检测到白纸, 单片机控制小车继续前进;如果接收电路输出4.3V左右电压时, 则表示检测到黑线, 小车做转弯处理, 如果左侧传感器检测到黑线, 单片机控制小车左转;如果右侧传感器检测到黑线, 单片机控制小车右转, 这样保证小车始终在黑线上行驶;如果四组传感器同时检测到黑线表示是赛道标示线, 单片机做计数处理, 同时检测交通灯发射的信号等。四组红外线接收电路输出的模拟电压信号送给STC12C5410AD单片机, 通过单片机内部的8位AD转换器转换成数字量来识别检测信号, 循迹检测传感器电路如图4所示。

避障检测电路采用购置的光电接近开关传感器, 其基本结构如图所示, 检测原理是当前方没有障碍物出现时, 光电接近开关输出端为高电平;当前方有障碍物出现时, 输出端为低电平;通过调整电位器RP的值调整检测距离大小, 光电接近开关使用示意图如图5所示。

4. 电机驱动电路

电机驱动采用L293D驱动电路, L293D工作电流1A, 工作电压在 (5~36V) , 电机采用5V的直流电机完全可以满足设计要求, 利用单片机 (STC12C5410AD) 内部的PWM端输出的脉冲调宽信号, 控制L293D的使能端EN端实现小车调速功能, 电机驱动电路如图6所示。

5. 整机电路图

小车整机电路图见图6。元件清单见表1。

L293D采用DIP封装 (16脚) , 其内部集成了2个双极性H桥电路, 工作电流约1A, H桥电路的输入信号可以用来控制电机转动方向, 使能信号可以用于脉宽调整。一片L293D内部集成了2个H桥电路, 可以驱动2个电机, L293D内部结构如图7所示。

CX20106采用8脚单列直插式塑料封装, 由前置放大器、限幅放大器、带通滤波器、检波器、积分器、整型电路组成。其中的前置放大器具有自动增益控制功能, 可以保证在红外线接收器接收较远反射信号输出微弱电压时放大器有较高的增益, 在近距离输入信号强时放大器不会过载。其带通滤波器中心频率可由芯片脚5的外接电阻调节, CX20106内部电路图如图8所示。

三、系统软件

智能小车程序设计流程图见图9~图11。

四、硬件制作及调试

该电路的设计将所有电路都放在一块PCB板上, 可用单面板来制作。

布局图和线路板图见图12所示。

1. 智能小车安装示意图

由于电子元器件的引脚较小, 所以使用功率为30W左右外热式电烙铁焊接即可, 小车焊接、安装示意图如图13所示。

2. 智能小车的调试

小车调试主要分三个部分:循迹避障电路调试、交通灯信号识别电路调试和电机驱动电路调试等。

(1) 循迹与避障电路调试, 分别将4组循迹传感器置于黑线和白线上, 利用万用表分别测量红外线接收器输出端电压值为0.2V左右 (红外传感器置于白纸上) 和4.7V左右 (红外传感器置于黑线上) 。否则调整红外发射与接收器的高度或者调整下相对安装角度, 直到满足要求为止, 发射、接收管安装如图14所示。

(2) 交通灯信号识别电路调试, 将交通信号灯上的红外发光管对准小车上的红外接收管, 通过按键控制分别依次点亮红、绿、黄灯, 在示波器上观察CX20106芯片7脚输出解码信号波形, 是否为250Hz (红灯) 、500Hz (绿灯) 、1000Hz (黄灯) , 否则进行电路器件参数调整。如, 调整R2的阻值, 使发射电路的中心频率为40k Hz。然后通过单片机检测三个信号频率值, 数码管显示器显示该值的大小, 电路中设置数码管显示电路目的是便于调试接收电路。

(3) 电机驱动电路调试, 该电路部分调试比较简单, L293D芯片EN1、IN1、IN2和EN2、IN3、IN4分别输入控制信号, 观察直流电机是否工作;然后利用单片机P3.5、P3.7输出PWM脉冲调宽信号, 观察电机转动速度变化情况, 如果电机转速无变化则检查软件程序或硬件电路部分是否存在问题。

五、注意事项

(1) 小车车轮安装中要注意同心度和同轴度, 否则在比赛过程中将出现跑偏, 例如, 赛道上有将近3m的空白区, 也就是没有任何标识, 小车行进到该区域后, 如果机械安装不合理, 在直线控制条件下, 也将会偏离前进方向。原因是安装时车轮偏离轴心线, 尽管通过PWM电机调速实现了两电机转速相同, 但小车行走的直线性仍然会不好, 达不到竞赛要求。

(2) 小车对交通灯信号识别也不能忽视, 在安装交通灯红外接收管时, 应注意接收角度, 因为比赛过程中所使用的交通灯信号发生器所发射红外线信号强度较弱, 且红外发射管使用热缩管包裹, 发射管只露出前面头的部分, 使得小车只在很小的范围内才能收到信号, 再加上小车行进速度较快, 因此小车接收红外线发射信号的效果就会很不理想, 将出现干扰, 使得小车误控制, 所以必须要注意安装角度。

(3) 安装时还要注意整车的配重问题, 否则将难以对小车进行控制, 一般要注意电池的安装位置, 通过电池进行配重调整。

《小车的运动》教学反思 篇4

本节课我首先是让学生在游戏中发现问题而引出课题，激发了学生的兴趣，然后又让学生自己猜测影响小车运动快慢的因素有哪些，此时学生的积极性已经非常的高了。在这样好的基础上我不再是像以前那样由教师讲一个实验让学生做一个实验，而是为学生准备了充分的实验材料（小车、砝码、秒表等）让学生通过自主探究、小组合作的学习方式让学生自己来设计实验，并且通过实验验证自己的猜测从而得出结论。我的本意是为了开发学生的思维能力、表达能力及实验能力。可结果是虽然学生们一个个兴趣高昂的进入了探究活动但每个小组都在设计过程中出现了一定的问题，由于各个小组探究的内容不完全相同，导致我不能全班性的进行引导和启发，只能一个小组一个小组的进行帮助与指导，浪费了许多时间。现在想一想如果当时我能先把一些重难点问题提出来给予学生一定的启发后再让学生设计实验效果一定会更理想。这都是因为我对学生的了解不够放的太大而造成的。希望同仁们引以为戒，放手让学生自己去思考去动脑是必不可少的，但放手时一定要放的有度，即要放的出又要收的回。

二、注重学生的汇报与生成问题的及时解决是《预测》教学反思

《预测》是苏教版小学四年级《科学》下册“技能训练单元”中的第二课。本课是学习科学预测，所谓科学预测，不是随意猜想，而是立足于证据和经验；本课重点不是预测了什么，而是预测要有根据。我教学本课的基本思路是：先知道什么是预测，接着准确区分预测与推理，然后通过实践理解准确科学的预测需要有长期的经验积累，最后在有控制条件的要求下动手进行预测。

大家在观摩时看到了，我的设计有成功之处，但也存在诸多问题，出现了许多纰漏。为了能给各位同仁提供借鉴，现将我的教学反思总结如下，希望各位与会老师能够从中吸取教训，创造出省时、高效的科学课堂。

一、教学设计的优点：

1、深挖教材内容。

新课程的重要理念之一是“用教材教，而不教教材”，教材不是全部，是供教学的例子，但是教材上的例子大都是精华和典型，如何用好教材必须先钻研，即挖出教学目标，挖出重难点，挖出层次，挖出每个探究活动的意图。比如教材中的三个动手探究活动：“吹纸吹乒乓球”、“粉笔下落”和“食盐溶解”，虽然都围绕“预测结果”“预测根据”“预测验证”三个活动有序展开，但每个探究活动又各有侧重，不是简单的重复。所以我在设计时，挖出了教材的“精华”，精心选择了“吹乒乓球”和“食盐溶解”两个活动，并把三个不同的侧重点溶入了两个活动中。

2、增加有效内容。

在突破难点时，我增加了“抬头看到天上有乌云，有人说：‘要下雨了’”、“河南义昌大桥因运输烟花爆竹车辆爆炸引起桥面垮塌”等四个日常生活中的实例，促进学生准确地区分“预测”与“推理”。在引课和动手操作环节，我增加了两次“吹蜡烛”活动，使学生进一步明确了：准确预测，必须有丰富的经验积累。

3、精减重复内容。

教材中有一组预测活动，分别是“在两线间隔5厘米的纸中间吹气”、“对着漏斗吹乒乓球”和“植物摘掉所有的叶子后会怎样”。其实这三个活动是并列的，都是让学生明白缺乏足够的知识和经验往往会预测不正确。而“植物摘掉所有的叶子后会怎样”虽然可以预测，但很难在课堂上看到实际结果，所以我果断地舍弃了这个活动。

教材中安排的“粉笔下落”预测活动，其目的在于让学生体会预测活动的三个组成部分：预测内容、预测依据和预测验证。而“食盐溶解”活动，既包含“懂得预测要有正确的根据”之目的，也蕴含着测活动的三个组成部分，所以我只保留了“食盐溶解”的活动，把这两个活动目的都渗透在这一个活动之中。

4、改变活动内容。

教材上通过“鸡蛋图”，既引出了预测的概念，又引出了推理的概念，但我觉得本课的主题是“预测”，所以为了突出重点，我将“鸡蛋图”改成了“吹蜡烛”引出“预测”，又通过学生熟知的“天气预报”引出“预测”概念，并在初步理解的基础上，出示两则日常实例，以辨析的形式，引出“推理”的概念，突出了教学内容的主次，精准的把握了教学重点和难点。

由于在引课时，我用了“隔着烧杯吹另一侧点燃的蜡烛”活动，学生有了简单的感性经验积累，所以我把预测“吹纸”活动变成了进一步预测“隔着方形的盒子吹另一侧点燃的蜡烛”的活动，体现了预测要借助个人经验，进而为达成“如果只依据个人经验进行预测，未经科学证实，往往会出错”的下一个预测“食盐溶解”活动做铺垫，这样一步步使学生认识了什么才是科学的预测。

二、教学中的不足

1、时间分配不合理。

时间分配的不合理性体现在课堂延时10分钟。在引课时，我的语言不到位，“预测”概念的引出过于迂回，耗时较多；在做“食盐溶解”时，学生的预测环节用时较多，造成拖沓，环节不紧凑；吹蜡烛时，没有一次性成功，略显耗时。

2、面向全体学生落实不到位。

上课时只注重了几位思维活跃，敢于发言的同学，而忽略了大多数学生，直至下课时，也有一部分学生根本没有表现自我的机会，这是科学课程的基本理念决不允许出现的。

3、语言缺少激励性，学生调动学生的积极性不够。

我的教学语言缺少激励性，不能很好地调动学生的学习积极性，造成了课堂气氛不活跃。这一点是我今后的教学必须努力改进的。

三、值得思考的问题：吹灭蜡烛不成功，原因是什么？

为了确保实验的成功，课堂上的每一个实验，在课前我都是要提前做的，其中也包括“吹蜡烛”的实验，这个实验在课前我试做过多次，都成功，同时考虑到学生的肺活量小，怕实验失败，曾找过不同的学生进行实验，但都成功，即使肺活量小的学生，也不会吹过两次就能吹灭。可是在观摩课上，连我都没能吹灭，到现在我也没有找到实验失败的原因，还请各位参会同仁给我指点迷津，在这里我先谢谢了！

一节课的升华不该忽视

因为在设计实验时浪费了大量的时间所以本节课我只让两个小组进行了实验汇报：一个是第一小组完成了实验汇报了实验结果，我对第一小组的表现给予了肯定和好评激励了他们学习科学的兴趣；另一个汇报的是第六小组他们在实验时出现了新的生成问题“砝码落地了而小车却没有行驶到终点”导致实验没有完成，我帮助他们分析了问题产生的原因也找到了解决的办法。可是在这时由于时间关系我却忽视其他2个没有完成实验小组的汇报，没能帮助他们分析问题解决问题，甚至我都不知道没有完成实验的原因是什么现在想来真的是追悔未及，所以我认为科学课上的实验无论完成与否能要让学生汇报，由其是没有完成实验的小组更应该汇报没有完成的原因这样才有利于我们帮助学生对新的生成问题的分析解决，不能只注重完成的结果更要注重未完成的原因。

三、要加强培养学生的情感态度、注重细节的处理

本节课是一节探究课，主要是让学生自主探究动手操作，应该是学生积极性非常高、非常喜欢上的一节课，可在实际中仍有的小组的组员充当“看客”不愿参与，没有真正的做到人人有事做、事事有人做。当我发现这个问题时只是提醒他们要参与活动没有更好的处理这个细节，如果在当时我能给这样的同学布置一个活动任务并且在实验结束后师生谈收获时我能把这样的问题拿出来再次强调，或者效果就会好很多，现在想想真是很可惜没能对细节问题处理好。在今后我一定要注重加强培养学生的科学情感态度让他们喜欢参与喜欢动手。当然这不是一朝一夕就能完成的，而是要创设机会，通过参与活动日积月累，让学生感受、体验与内化。同时我认为每节课细节的处理一定会成为培养学生综合素质的聚沙成塔的沙、滴水穿石的水。希望大家都能注重细节的处理。

智能消防小车系统的设计 篇5

智能小车的设计、制作与控制是全国大学生电子设计竞赛出现频率比较高的题目,而且对智能小车的设计要求较高,如 :2007年的赛题电动车跷跷板、2011年的智能小车设计等。这些电动小车的设计以模拟电路和数字电路设计应用为基础,涉及单片机、模—数混合电路、传感器、EDA软件、通信等方面的知识应用,能够体现参赛学生综合运用基础知识进行理论设计的能力、实践创新能力。鉴于此,我们设计一款集自动循迹与自动处理一体的智能消防小车,此设计可以作为学生课程实训项目或岗前综合实训项目。

1 智能消防小车的总体设计

本系统是采用STC12C5A60S2单片机为核心控制器,实现对运行轨迹的检测和对小车控制,使小车能自动沿黑色轨迹选择正确的行进路线前进,判断并自动躲避障碍物,寻找并扑灭火源,自动计算和显示路程并按最短路径返回等功能。其硬件原理方框图如图1所示。系统由STC12C5A60S2控制电路、寻迹模块、火源探测模块、壁障模块、风扇灭火模块、电机驱动模块、报警模块和车载显示模块等部分构成。

2 硬件部分设计

2.1 数控部分

主要由STC12C5A60S2最小系统控制,它主要完成循迹模式显示和选择、前进轨迹规划与调整、障碍物躲避、灭火风扇控制、电机驱动控制、报警控制等功能。STC12C5A60S2最小系统如图2所示。

2.2 火源检测模块

火源检测模块主要采用红外光电二极管作为火源检测传感器,电路如图2所示。传感器Q1没有检测到火焰时,传感器呈高阻状态,比较器U2A的反相输入端电压高于同相输入端,比较器输出低电平0 ;当传感器Q1检测到火焰时,传感器呈低阻状态,比较器U2A的反相输入端电压低于同相输入端,比较器输出低电平1,电位器RP1可调节比较器同相端的电位值,从而调节传感器模块的灵敏度。消防小车分别在小车的前部、左右两侧各安装一个火焰传感器模块,其输出端分别连接至单片机的P1.6、P1.7和P2.5端。

2.3 循迹模块

循迹模块的传感器采用光电开关TCRT5000,电路如图3所示。当传感器Q5检测到白色轨迹时,传感器呈低阻状态,比较器U4A的同相输入端电压低于反相输入端,比较器输出低电平0 ;当传感器Q5检测到黑色轨迹时,传感器呈高阻状态,比较器U4A的同相输入端电压高于反相输入端,比较器输出低电平1,电位器RP4可调节比较器反相端的电位值,从而调节传感器模块的灵敏度。消防小车在小车的前部底部并列安装四个循迹传感器对运行轨迹进行检测,四路传感器的输出端分别连至单片机的P2.1、P2.2、P2.3和P2.4端。

2.4 报警模块和风扇灭火模块

声光报警模块电路如图7所示。当系统没有检测到火焰时,单片机P2.6端口输出低电平0,控制声光报警电路不工作 ;当检测到火焰时,单片机P2.6端口将输出高电平1,驱动发光二极管发光,同时蜂鸣器发出报警声。

本系统采用小型风扇装于小车合适位置灭火。当小车靠近火源时,单片机P2.7端口发出控制信号启动风扇,可靠扑灭火焰。

3 软件设计

软件控制程序由主程序和最短路径返回子程序两部分,其主要实现车载信息显示、消防小车自动循迹、火源寻找、火源报警、风扇灭火和最短路径返回等功能。

3.1 主程序

首先对STC12C5A60S2单片机系统进行初始化,通过按键选择小车的循迹模式 ;在循迹的过程中,如果传感器检测到火源,单片机将启动风扇进行灭火,并记录火源坐标 ;如果没有检测到火源,小车继续前进直至寻找并扑灭火源。扑灭全部火源后,小车根据所在坐标按最短路径返回安全区 ;返回后,通过按键控制,LCD显示器可以显示小车全过程时间、火源坐标、火源数目和灭火时间。主流程图如图4所示。

3.2 最短路径返回控制程序

在小车行驶过程中,记录行驶的轨迹坐标。当搜寻并扑灭全部火源后,单片机通过小车所在的坐标点计算出小车返回的最短路径并返回。流程图如图5所示。

4 结束语