基于FPGA的智能小車設計

摘要：介紹基于FPGA的智能小豐設計，小車包括在FPGA上構建以NiosⅡ嵌入式系統(tǒng)為核心的控制電路、傳感器電路、動力及轉向電路、LCM電路、溫度和濕度測量電路、無線數(shù)據(jù)收發(fā)電路。在NiosⅡ集成開發(fā)環(huán)境(IDE)縞寫C語言程序，實現(xiàn)能遠程遙控小車、自動避障、溫度和濕度監(jiān)測并無線傳輸至控制端的功能，其特點是能夠無線控制小車和遠程采集環(huán)境信息。
關鍵詞：智能小車；FPGA；避障；NiosⅡ

智能監(jiān)控機器人是近年來機器人應用工程中一項前沿性的題目，智能化探測小車是智能行走機器人的一種。智能監(jiān)控機器小車就是針對上述情況，在參考了目前大多數(shù)智能機器人的基礎上，以降低成本為原則設計的。小車具備溫濕度和環(huán)境監(jiān)測、無線通信、躲避障礙物以及無線遙控等功能。此智能監(jiān)控機器小車與目前已有的同類設計相比，有性價比高、操作方便、可靠性好、功耗小等優(yōu)點。

1 系統(tǒng)結構及硬件設計
整個系統(tǒng)由發(fā)送端(智能小車部分)和接收端(控制臺：控制和顯示部分)組成，如圖1所示。系統(tǒng)由傳感器系統(tǒng)、動力及轉向系統(tǒng)、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(tǒng)等組成，整個系統(tǒng)的控制核心以2片Altera公司的EP2C20F484為核心，在Altera公司的QuartusⅡ和SoPC Builder開發(fā)環(huán)境中完成。根據(jù)系統(tǒng)硬件結構添加所需要的外圍模塊并生成NiosⅡCPU。

1．1 供電系統(tǒng)
小車安裝了兩塊充電電池，分別為FPGA開發(fā)板(FPGA控制電路)和小車運動提供能量，電池置于車身底部。
1．2 傳感器系統(tǒng)
系統(tǒng)采用了6個紅外對射傳感器，通過FPGA配置的NiosⅡCPU來檢測傳感器信號實現(xiàn)小車躲避障礙物的功能。漫反射型紅外對射傳感器也稱光電開關，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。原理是由光電開關輻射出來的調制紅外光束被檢測物體反射回來，紅外線經(jīng)同步選通接收，由電子開關線路驅動回路，從而來檢測物體的有或無。當被檢測物體的表面光亮或其反光率極高時，漫反射式的光電開關是首選的檢測模式。這種電路模塊體積小，信號容易轉化為標準電平。