基于FPGA的智能小車(chē)設計

摘要：介紹基于FPGA的智能小豐設計，小車(chē)包括在FPGA上構建以NiosⅡ嵌入式系統為核心的控制電路、傳感器電路、動(dòng)力及轉向電路、LCM電路、溫度和濕度測量電路、無(wú)線(xiàn)數據收發(fā)電路。在NiosⅡ集成開(kāi)發(fā)環(huán)境(IDE)縞寫(xiě)C語(yǔ)言程序，實(shí)現能遠程遙控小車(chē)、自動(dòng)避障、溫度和濕度監測并無(wú)線(xiàn)傳輸至控制端的功能，其特點(diǎn)是能夠無(wú)線(xiàn)控制小車(chē)和遠程采集環(huán)境信息。
關(guān)鍵詞：智能小車(chē)；FPGA；避障；NiosⅡ

智能監控機器人是近年來(lái)機器人應用工程中一項前沿性的題目，智能化探測小車(chē)是智能行走機器人的一種。智能監控機器小車(chē)就是針對上述情況，在參考了目前大多數智能機器人的基礎上，以降低成本為原則設計的。小車(chē)具備溫濕度和環(huán)境監測、無(wú)線(xiàn)通信、躲避障礙物以及無(wú)線(xiàn)遙控等功能。此智能監控機器小車(chē)與目前已有的同類(lèi)設計相比，有性?xún)r(jià)比高、操作方便、可靠性好、功耗小等優(yōu)點(diǎn)。

1 系統結構及硬件設計
整個(gè)系統由發(fā)送端(智能小車(chē)部分)和接收端(控制臺：控制和顯示部分)組成，如圖1所示。系統由傳感器系統、動(dòng)力及轉向系統、CCD圖像傳感器模塊、LCD顯示、溫度和濕度測量電路和供電系統等組成，整個(gè)系統的控制核心以2片Altera公司的EP2C20F484為核心，在A(yíng)ltera公司的QuartusⅡ和SoPC Builder開(kāi)發(fā)環(huán)境中完成。根據系統硬件結構添加所需要的外圍模塊并生成NiosⅡCPU。

1．1 供電系統
小車(chē)安裝了兩塊充電電池，分別為FPGA開(kāi)發(fā)板(FPGA控制電路)和小車(chē)運動(dòng)提供能量，電池置于車(chē)身底部。
1．2 傳感器系統
系統采用了6個(gè)紅外對射傳感器，通過(guò)FPGA配置的NiosⅡCPU來(lái)檢測傳感器信號實(shí)現小車(chē)躲避障礙物的功能。漫反射型紅外對射傳感器也稱(chēng)光電開(kāi)關(guān)，是一種集發(fā)射器和接收器于一體的傳感器，多用于檢測障礙物。原理是由光電開(kāi)關(guān)輻射出來(lái)的調制紅外光束被檢測物體反射回來(lái)，紅外線(xiàn)經(jīng)同步選通接收，由電子開(kāi)關(guān)線(xiàn)路驅動(dòng)回路，從而來(lái)檢測物體的有或無(wú)。當被檢測物體的表面光亮或其反光率極高時(shí)，漫反射式的光電開(kāi)關(guān)是首選的檢測模式。這種電路模塊體積小，信號容易轉化為標準電平。