基于FPGA的智能小车设计

摘要：介绍基于FPGA的智能小丰设计，小车包括在FPGA上构建以NiosⅡ嵌入式系统为核心的控制电路、传感器电路、动力及转向电路、LCM电路、温度和湿度测量电路、无线数据收发电路。在NiosⅡ集成开发环境(IDE)缟写C语言程序，实现能远程遥控小车、自动避障、温度和湿度监测并无线传输至控制端的功能，其特点是能够无线控制小车和远程采集环境信息。
关键词：智能小车；FPGA；避障；NiosⅡ

智能监控机器人是近年来机器人应用工程中一项前沿性的题目，智能化探测小车是智能行走机器人的一种。智能监控机器小车就是针对上述情况，在参考了目前大多数智能机器人的基础上，以降低成本为原则设计的。小车具备温湿度和环境监测、无线通信、躲避障碍物以及无线遥控等功能。此智能监控机器小车与目前已有的同类设计相比，有性价比高、操作方便、可靠性好、功耗小等优点。

1 系统结构及硬件设计
整个系统由发送端(智能小车部分)和接收端(控制台：控制和显示部分)组成，如图1所示。系统由传感器系统、动力及转向系统、CCD图像传感器模块、LCD显示、温度和湿度测量电路和供电系统等组成，整个系统的控制核心以2片Altera公司的EP2C20F484为核心，在Altera公司的QuartusⅡ和SoPC Builder开发环境中完成。根据系统硬件结构添加所需要的外围模块并生成NiosⅡCPU。

1．1 供电系统
小车安装了两块充电电池，分别为FPGA开发板(FPGA控制电路)和小车运动提供能量，电池置于车身底部。
1．2 传感器系统
系统采用了6个红外对射传感器，通过FPGA配置的NiosⅡCPU来检测传感器信号实现小车躲避障碍物的功能。漫反射型红外对射传感器也称光电开关，是一种集发射器和接收器于一体的传感器，多用于检测障碍物。原理是由光电开关辐射出来的调制红外光束被检测物体反射回来，红外线经同步选通接收，由电子开关线路驱动回路，从而来检测物体的有或无。当被检测物体的表面光亮或其反光率极高时，漫反射式的光电开关是首选的检测模式。这种电路模块体积小，信号容易转化为标准电平。