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、無線數據收發電路。在NiosⅡ集成開發環境(IDE)縞寫C語言程序，實現能遠程遙控小車、自動避障、溫度和濕度監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境信息。
關鍵詞：智能小車；FPGA；避障；NiosⅡ

智能監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。智能監控機器小車就是針對上述情況，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。小車具備溫濕度和環境監測、無線通信、躲避障礙物以及無線遙控等功能。此智能監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、功耗小等優點。

1 系統結構及硬件設計
整個系統由發送端(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。系統由傳感器系統、動力及轉向系統、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，整個系統的控制核心以2片Altera公司的EP2C20F484為核心，在Altera公司的QuartusⅡ和SoPC Builder開發環境中完成。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
小車安裝了兩塊充電電池，分別為FPGA開發板(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
系統采用了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。