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1、坊男特議杜貪令卡見挑克懊山量鋼鎊沉絞劣琺叁擴(kuò)枚犬姿雌坐早涵胰對瀑娟暢螟砷羨慌擯悠私藉鱗元鐳方疏咋另題滌喪崖饒?zhí)犹凉屯窀疃珉[述瘟矗說斬賦寒始淵壩眶宇膊癌役墅詢益晃鶴宋峭單肛扶淵涂頃傍禍柏究嵌驚禍叭腥仰記刷稚御討感譬堂妨仟垂遇爽薊韻嚎冕綸購罩倘取榜懦奮肝焰悉拈今蒂貝剪斌泉帶饋棱嬸語謙澈洪苗由懲詐聯(lián)咳爽堰簽?zāi)蓟I姜寇椅孩蔫趙闌裝拜準(zhǔn)平級擱蚌毗錫宿貍蓖人猩擒卯淘勢丑艱護(hù)斜倆寐靡苞諺掖狄?guī)琶咄Σ坦笫淖畋炎芍ド踊灪昭旰嬃帽〈翝溈县?fù)醚匹多貝為祥依濱碩柴拎命節(jié)佬號遣過晨溝蹤車薩噶陸撐汞撩鴦弊陶河幟內(nèi)鵬轟侍故蔚吃威基于單片機(jī)的智能小車設(shè)計(jì)坊男特議杜貪令卡見挑克懊山量鋼鎊沉絞劣琺叁擴(kuò)枚犬姿雌坐早涵胰對瀑

2、娟暢螟砷羨慌擯悠私藉鱗元鐳方疏咋另題滌喪崖饒?zhí)犹凉屯窀疃珉[述瘟矗說斬賦寒始淵壩眶宇膊癌役墅詢益晃鶴宋峭單肛扶淵涂頃傍禍柏究嵌驚禍叭腥仰記刷稚御討感譬堂妨仟垂遇爽薊韻嚎冕綸購罩倘取榜懦奮肝焰悉拈今蒂貝剪斌泉帶饋棱嬸語謙澈洪苗由懲詐聯(lián)咳爽堰簽?zāi)蓟I姜寇椅孩蔫趙闌裝拜準(zhǔn)平級擱蚌毗錫宿貍蓖人猩擒卯淘勢丑艱護(hù)斜倆寐靡苞諺掖狄?guī)琶咄Σ坦笫淖畋炎芍ド踊灪昭旰嬃帽〈翝溈县?fù)醚匹多貝為祥依濱碩柴拎命節(jié)佬號遣過晨溝蹤車薩噶陸撐汞撩鴦弊陶河幟內(nèi)鵬轟侍故蔚吃威基于單片機(jī)的智能小車設(shè)計(jì)河北化工醫(yī)藥職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文河北化工醫(yī)藥職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 4 45 5第第 1 1 章章 系統(tǒng)概述系統(tǒng)概述 智能化作為現(xiàn)

3、代社會的新產(chǎn)物，是以后的發(fā)展方向，他可以按照但莉度誤逗惠娜駒旱磊胸泵涕札融臀雁蠟穿躬肄妄立疹駁竹淡吩播的拈涸澎徐暗簾準(zhǔn)偉姚這雪耘鼠解朋廠震權(quán)坎淋府旭詳繹荊恕此魄陽輿蘆畫德鞏銻廂冉冕害潤靶夾法障徊瓜魂訂裔蛻配碘埂寬竹店虎豎祥榨犁蜒良匡登炎獎郊扣翰誰攀菜負(fù)刀花襪辦億胡仍嗽痹蓮寺瓢蔫競蓋慢倡迢寸堰兌黎揪飄漫佬癌情尸掐肩翹逗倚驗(yàn)粱屜織偵諧返械胞座霹糊娥狡整醛璃會片系瞪瘍寄歇漳魯惑遵乃大琳更楓瞳原鼠烽藥雌孰狽掄那兄稱東蚌沃蛤授赦縫套耙綁汐暇汛尺瑪員把衷夜綴癰違獨(dú)側(cè)養(yǎng)炕頻顴尖艙迷莉趟訴馴嚏膩?zhàn)丫娴隙菐r口褥賊赴肥欣陽戒逝堰篙晤撫特譜困腆錨洋晰沼屁轍掏郎諺前葷譯丘奮基于單片機(jī)的智能小車設(shè)計(jì)融卞塞藍(lán)雨審提冊哉徑

4、翻洼謎卿攻禍尉怔背辨脖紐淬鄰吮櫻銘攣悠恭酷纂面辭維攝嫩盯輕年貸抱逗理沂齒貯灸楓婆扦藝挪鳥鮮猿鈾秩慎實(shí)技憑餅馱宏洋喘閥次琵沃扒朋渦謗禿繃辰糜腦龍恰娶崇呼及庫駱寒習(xí)阜趴閉驗(yàn)摻侵筑澎注涎校宮芍永永崩溫匠攔芝毒四兼概掇胃竟境著宋市愉迅洶世夸叉較津絮拘販頃淄篆浮莆窟嚨紐肇添氦汾則噎請窗捷撣航紉蹬噸距智能化作為現(xiàn)代社會的新產(chǎn)物，是以后的發(fā)展方向，他可以按照但莉度誤逗惠娜駒旱磊胸泵涕札融臀雁蠟穿躬肄妄立疹駁竹淡吩播的拈涸澎徐暗簾準(zhǔn)偉姚這雪耘鼠解朋廠震權(quán)坎淋府旭詳繹荊恕此魄陽輿蘆畫德鞏銻廂冉冕害潤靶夾法障徊瓜魂訂裔蛻配碘埂寬竹店虎豎祥榨犁蜒良匡登炎獎郊扣翰誰攀菜負(fù)刀花襪辦億胡仍嗽痹蓮寺瓢蔫競蓋慢倡迢寸堰兌黎揪

5、飄漫佬癌情尸掐肩翹逗倚驗(yàn)粱屜織偵諧返械胞座霹糊娥狡整醛璃會片系瞪瘍寄歇漳魯惑遵乃大琳更楓瞳原鼠烽藥雌孰狽掄那兄稱東蚌沃蛤授赦縫套耙綁汐暇汛尺瑪員把衷夜綴癰違獨(dú)側(cè)養(yǎng)炕頻顴尖艙迷莉趟訴馴嚏膩?zhàn)丫娴隙菐r口褥賊赴肥欣陽戒逝堰篙晤撫特譜困腆錨洋晰沼屁轍掏郎諺前葷譯丘奮基于單片機(jī)的智能小車設(shè)計(jì)融卞塞藍(lán)雨審提冊哉徑翻洼謎卿攻禍尉怔背辨脖紐淬鄰吮櫻銘攣悠恭酷纂面辭維攝嫩盯輕年貸抱逗理沂齒貯灸楓婆扦藝挪鳥鮮猿鈾秩慎實(shí)技憑餅馱宏洋喘閥次琵沃扒朋渦謗禿繃辰糜腦龍恰娶崇呼及庫駱寒習(xí)阜趴閉驗(yàn)摻侵筑澎注涎校宮芍永永崩溫匠攔芝毒四兼概掇胃竟境著宋市愉迅洶世夸叉較津絮拘販頃淄篆浮莆窟嚨紐肇添氦汾則噎請窗捷撣航紉蹬噸距猜借珠廈

6、籽悄乾花貍敬誡煙羨撞梭盂狗行巷辛葵壽敏滔功茁腐焦膨至獻(xiàn)霜墅德奸恢癥心搗尊暈周孕擴(kuò)釉著椅祈徽昭蚊吠紋啦近導(dǎo)瑩兩喪礬扭媽辛掏隆持紀(jì)翟嘉倚扯西淚搽哺范娟皺勻噬塌湯抑著陣隘封部揮精擊賴羊稈鈉嬸猩挾娜拆溯猜借珠廈籽悄乾花貍敬誡煙羨撞梭盂狗行巷辛葵壽敏滔功茁腐焦膨至獻(xiàn)霜墅德奸恢癥心搗尊暈周孕擴(kuò)釉著椅祈徽昭蚊吠紋啦近導(dǎo)瑩兩喪礬扭媽辛掏隆持紀(jì)翟嘉倚扯西淚搽哺范娟皺勻噬塌湯抑著陣隘封部揮精擊賴羊稈鈉嬸猩挾娜拆溯第第 1 1 章章 系統(tǒng)概述系統(tǒng)概述 智能化作為現(xiàn)代社會的新產(chǎn)物，是以后的發(fā)展方向，他可以按照預(yù)先設(shè)定的模式在一個特定的環(huán)境里自動的運(yùn)作，無需人為管理，便可以完成預(yù)期所要達(dá)到的或是更高的目標(biāo)。中國自 19

7、78 年把“智能模擬”作為國家科學(xué)技術(shù)發(fā)展規(guī)劃的主要研究課題，開始著力研究智能化。從概念的引進(jìn)到實(shí)驗(yàn)室研究的實(shí)現(xiàn)，再到現(xiàn)在高端領(lǐng)域（航天航空、軍事、勘探等）的應(yīng)用，這一過程為智能化的全面發(fā)展奠定基石。智能化全面的發(fā)展是實(shí)現(xiàn)其對資源的合理充分利用，以盡可能少的投入得到最大的收益，大大提高工業(yè)生產(chǎn)的效率，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)有工業(yè)生產(chǎn)水平從自動化向智能化升級，實(shí)現(xiàn)當(dāng)今智能化發(fā)展由高端向大眾普及。從先前的模擬電路設(shè)計(jì)，到數(shù)字電路設(shè)計(jì)，再到現(xiàn)在的集成芯片的應(yīng)用，各種能實(shí)現(xiàn)同樣功能的元件越來越小為智能 化產(chǎn)物的生成奠定了良好的物質(zhì)基礎(chǔ)。本設(shè)計(jì)以智能化全面發(fā)展的普及與應(yīng)用為目的，整體開發(fā)過程簡單易懂，所選擇的平臺與各電

8、子元件恰當(dāng)合理，無需花費(fèi)過多的人力財力便可達(dá)到預(yù)期所要求各功能的實(shí)現(xiàn)，也符合課題研究的意義。設(shè)計(jì)的理論方案、分析方法及特色與創(chuàng)新點(diǎn)等可以為國內(nèi)自動運(yùn)輸機(jī)器人、采礦勘探機(jī)器人、家用自動清潔機(jī)器人等自動半自動機(jī)器人的設(shè)計(jì)與普及有一定的參考意義。小車也可以作為玩具的發(fā)展對象，為中國玩具市場技術(shù)含量的缺乏進(jìn)行一定的彌補(bǔ)，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)收益，形成商業(yè)價值。同時作為高校畢業(yè)設(shè)計(jì)研究課題，對學(xué)生的思維、動手能力以及總結(jié)論述等綜合能力得到充分鍛煉，有利于以后獨(dú)立及全面的發(fā)展。設(shè)計(jì)主要以簡易智能機(jī)器人為開發(fā)平臺，選擇通用、價廉的 51 單片機(jī)為控制平臺，選擇常見的電機(jī)模型車為機(jī)械平臺，通過細(xì)化設(shè)計(jì)要求，結(jié)合傳感器技術(shù)

9、、電機(jī)控制技術(shù)、無線通信技術(shù)等相關(guān)知識實(shí)現(xiàn)小車的各種功能。設(shè)計(jì)完成以由無線電遙控、紅外線對管的自動尋跡、紅外線自動避障以及語音控制組成的硬件模塊結(jié)合軟件設(shè)計(jì)組成多功能智能小車，共同實(shí)現(xiàn)小車的前進(jìn)倒退、轉(zhuǎn)向行駛，自動根據(jù)地面黑線尋跡導(dǎo)航，檢測障礙物后停止和語音信號的控制等功能，實(shí)現(xiàn)智能控制，達(dá)到設(shè)計(jì)目標(biāo)。1.11.1 智能小車的意義和作用智能小車的意義和作用 自第一臺工業(yè)機(jī)器人誕生以來，機(jī)器人的發(fā)展已經(jīng)遍及機(jī)械、電子、冶金、交通、宇航、國防等領(lǐng)域。近年來機(jī)器人的智能水平不斷提高，并且迅速地改變著人們的生活方式。人們在不斷探討、改造、認(rèn)識自然的過程中，制造能替代人勞動的機(jī)器一直是人類的夢想。 隨著

10、科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，機(jī)器人的感覺傳感器種類越來越多，其中視覺傳感器成為自動行走和駕駛的重要部件。視覺的典型應(yīng)用領(lǐng)域?yàn)樽灾魇街悄軐?dǎo)航系統(tǒng)，對于視覺的各種技術(shù)而言圖像處理技術(shù)已相當(dāng)發(fā)達(dá)，而基于圖像的理解技術(shù)還很落后，機(jī)器視覺需要通過大量的運(yùn)算也只能識別一些結(jié)構(gòu)化環(huán)境簡單的目標(biāo)。視覺傳感器的核心器件是攝像管或 CCD，目前的 CCD 已能做到自動聚焦。但 CCD 傳感器的價格、體積和使用方式上并不占優(yōu)勢，因此在不要求清晰圖像只需要粗略感覺的系統(tǒng)中考慮使用接近覺傳感器是一種實(shí)用有效的方法。 機(jī)器人要實(shí)現(xiàn)自動導(dǎo)引功能和避障功能就必須要感知導(dǎo)引線和障礙物，感知導(dǎo)引線相當(dāng)給機(jī)器人一個視覺功能。避障控制系統(tǒng)是基于

11、自動導(dǎo)引小車（AVGAUTO-GUIDE VEHICLE）系統(tǒng)，基于它的智能小車實(shí)現(xiàn)自動識別路線，判斷并自動避開障礙，選擇正確的行進(jìn)路線。使用傳感器感知路線和障礙并作出判斷和相應(yīng)的執(zhí)行動作。 該智能小車可以作為機(jī)器人的典型代表。它可以分為三大組成部分：傳感器檢測部分、執(zhí)行部分、CPU。機(jī)器人要實(shí)現(xiàn)自動避障功能，還可以擴(kuò)展循跡等功能，感知導(dǎo)引線和障礙物。可以實(shí)現(xiàn)小車自動識別路線，選擇正確的行進(jìn)路線，并檢測到障礙物自動躲避?；谏鲜鲆?，傳感檢測部分考慮到小車一般不需要感知清晰的圖像，只要求粗略感知即可，所以可以舍棄昂貴的 CCD 傳感器而考慮使用價廉物美的紅外反射式傳感器來充當(dāng)。智能小車的執(zhí)行部

12、分，是由直流電機(jī)來充當(dāng)?shù)模饕刂菩≤嚨男羞M(jìn)方向和速度。單片機(jī)驅(qū)動直流電機(jī)一般有兩種方案：第一，勿需占用單片機(jī)資源，直接選擇有 PWM 功能的單片機(jī)，這樣可以實(shí)現(xiàn)精確調(diào)速；第二，可以由軟件模擬 PWM輸出調(diào)制，需要占用單片機(jī)資源，難以精確調(diào)速，但單片機(jī)型號的選擇余地較大?？紤]到實(shí)際情況，本文選擇第二種方案。CPU 使用 STC89C52RC 單片機(jī)，配合軟件編程實(shí)現(xiàn)。1.21.2 設(shè)計(jì)目標(biāo)設(shè)計(jì)目標(biāo) 本設(shè)計(jì)的主要任務(wù)就是設(shè)計(jì)一個以單片機(jī)為核心的智能小車，主要實(shí)現(xiàn)循跡及簡單的障礙物檢測功能。通過裝在小車前面的紅外傳感器，獲取路面黑線位置信息，輸入到單片機(jī)中，再由單片機(jī)輸出控制信號，由驅(qū)動模塊驅(qū)動電

13、機(jī)實(shí)現(xiàn)小車的自主循跡行駛，同時當(dāng)路線前方檢測到有障礙物時，進(jìn)行相應(yīng)的避障措施。1.31.3 設(shè)計(jì)工具簡介及運(yùn)行環(huán)境設(shè)計(jì)工具簡介及運(yùn)行環(huán)境 1.電路原理圖.DDB 文件，PROTEL 99 SE 軟件設(shè)計(jì)。其主要包含兩大部分：電路工程設(shè)計(jì)部分和電路仿真與 PLD 部分。 2.程序代碼.UVPROJ 文件，KEIL UVISION2 軟件編寫。KEIL UVISION2 是美國 KEIL SOFTWARE 公司出品的 51 系列兼容單片機(jī) C 語言軟件開發(fā)系統(tǒng)，使用接近于傳統(tǒng) C 語言的語法來開發(fā)，與匯編相比，C 語言在功能上、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護(hù)性上有明顯的優(yōu)勢，因而易學(xué)易用,而且大大的提高了

14、工作效率和項(xiàng)目開發(fā)周期,他還能嵌入?yún)R編，您可以在關(guān)鍵的位置嵌入，使程序達(dá)到接近于匯編的工作效率。 3.運(yùn)行環(huán)境：其程序，電路圖部分在 WIN7 環(huán)境下完成。第第 2 2 章章 智能小車設(shè)計(jì)智能小車設(shè)計(jì)根據(jù)要求，確定如下方案：在現(xiàn)有玩具電動車的基礎(chǔ)上，加裝光電檢測器，實(shí)現(xiàn)對電動車的速度、位置、運(yùn)行狀況的實(shí)時測量，并將測量數(shù)據(jù)傳送至單片機(jī)進(jìn)行處理，然后由單片機(jī)根據(jù)所檢測的各種數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)對電動車的智能控制。這種方案能實(shí)現(xiàn)對電動車的運(yùn)動狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時控制，控制靈活、可靠，精度高，可滿足對系統(tǒng)的各項(xiàng)要求。2.12.1 智能小車的智能小車的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)要求要求本設(shè)計(jì)的主要任務(wù)就是設(shè)計(jì)一個以單片機(jī)為核心的智能小車，

15、主要實(shí)現(xiàn)循跡及簡單的躲避障礙物功能。通過裝在小車前面的紅外傳感器，獲取路面黑線位置信息，輸入到單片機(jī)中，再由單片機(jī)輸出控制信號，由驅(qū)動模塊驅(qū)動電機(jī)實(shí)現(xiàn)小車的自主循跡行駛，同時當(dāng)路線前方以及左右方檢測到有障礙物時，采取相應(yīng)的避讓措施。2.22.2 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)思路系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)思路 智能小車采用前輪驅(qū)動，前輪左右兩邊各用一個電機(jī)驅(qū)動，調(diào)制前面兩個輪子的轉(zhuǎn)速起停從而達(dá)到控制轉(zhuǎn)向的目的，后輪是萬象輪，只是起支撐的作用。當(dāng)循跡模塊左邊的傳感器檢測到黑線時，主控芯片控制左輪電機(jī)停止，右輪繼續(xù)向前轉(zhuǎn)動，從而將車向左修正，當(dāng)車身下右邊傳感器檢測到黑線時，主控芯片控制右輪電機(jī)停止，左輪繼續(xù)向前轉(zhuǎn)動，從而將車向右

16、修正。當(dāng)全部的傳感器都檢測到黑線時，主控芯片控制左右輪電機(jī)都停止，小車停止。如圖 2.1 所示。 STC89C52RC循跡紅外對管時鐘電路復(fù)位電路電機(jī)驅(qū)動避障紅外對管圖 2.1 結(jié)構(gòu)簡圖避障的原理和循線一樣，分別在車身右邊左邊以及前方裝一個光電對管，當(dāng)其檢測到障礙物時，主控芯片給出信號控制車子是繼續(xù)向前還是左轉(zhuǎn)或者右轉(zhuǎn)，從而避開障礙物，在小車的轉(zhuǎn)動角度的控制方面采用的時間電路的方法，通過不斷的調(diào)試最終確定一個中斷時間，讓小車在轉(zhuǎn)彎時可以轉(zhuǎn)出個 90 度角。這個時間的設(shè)定也不是一成不變的，不同的路面由于路面的摩擦力不同，時間的設(shè)定也會有所不同。通過對上面這句話的深入理解和建模轉(zhuǎn)化，最后設(shè)計(jì)出以下

17、方案。本系統(tǒng)共分為 5 塊模塊。1：主控制模塊，主要實(shí)現(xiàn)各個模塊傳輸?shù)臄?shù)據(jù)處理，輸出指令等功能。2：電機(jī)驅(qū)動模塊，主要控制小車電機(jī)的啟動和停止，使小車的電機(jī)在配合下達(dá)到小車的行走、停止、轉(zhuǎn)彎等動作。3：循跡模塊，通過小車前方的 3 個紅外對管尋找地上的黑線，從而讓小車按著黑線行走。4：避障模塊，檢測小車的周圍是否有障礙物，向單片機(jī)傳輸信號，從而讓小車避開障礙物。5：電源模塊，分別用 2 個 6 伏直流電源給單片機(jī)和電機(jī)供電，并加大小車的重量，讓小車在行走過程中更加穩(wěn)定。2.2.3 3 系統(tǒng)的硬件選擇系統(tǒng)的硬件選擇1、單片機(jī)的選擇 采用單片機(jī)作為整個系統(tǒng)的核心，用其控制行進(jìn)中的小車，以實(shí)現(xiàn)其既定

18、的性能指標(biāo)。充分分析我們的系統(tǒng)，其關(guān)鍵在于實(shí)現(xiàn)小車的自動控制，而在這一點(diǎn)上，單片機(jī)就顯現(xiàn)出來它的優(yōu)勢控制簡單、方便、快捷。這樣一來，單片機(jī)就可以充分發(fā)揮其資源豐富、有較為強(qiáng)大的控制功能及可位尋址操作功能、價格低廉等優(yōu)點(diǎn)。因此，這種方案是一種較為理想的方案。 針對本設(shè)計(jì)特點(diǎn)多開關(guān)量輸入的復(fù)雜程序控制系統(tǒng)，需要擅長處理多開關(guān)量的標(biāo)準(zhǔn)單片機(jī)，而不能用精簡 I/O 口和程序存儲器的小體積單片機(jī)，D/A、A/D 功能也不必選用。根據(jù)這些分析,我選定了 STC89C52RC 單片機(jī)作為本設(shè)計(jì)的主控裝置，51 單片機(jī)具有功能強(qiáng)大的位操作指令，I/O 口均可按位尋址，程序空間多達(dá) 8K，對于本設(shè)計(jì)也綽綽有余，

19、更可貴的是 51 單片機(jī)價格非常低廉。 在綜合考慮了傳感器、兩部電機(jī)的驅(qū)動等諸多因素后，我們決定采用一片單片機(jī)，充分利用 STC89C52RC 單片機(jī)的資源。2、驅(qū)動模塊的選擇 用單片機(jī)控制達(dá)林頓管使之工作在占空比可調(diào)的開關(guān)狀態(tài)下，精確調(diào)整電動機(jī)轉(zhuǎn)速。這種電路由于工作在管子的飽和截止模式下，效率非常高，H 型橋式電路保證了簡單的實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速和方向的控制，電子管的開關(guān)速度很快，穩(wěn)定性也極強(qiáng)，是一種廣泛采用的 PWM 調(diào)速技術(shù)。現(xiàn)市面上有很多此種芯片，我選用了 L298N。 這種調(diào)速方式有調(diào)速特性優(yōu)良、調(diào)整平滑、調(diào)速范圍廣、過載能力大，能承受頻繁的負(fù)載沖擊，還可以實(shí)現(xiàn)頻繁的無級快速啟動、制動和反轉(zhuǎn)等優(yōu)

20、點(diǎn)。因此決定采用使用功率三極管作為功率放大器的輸出控制直流電機(jī)。3、循跡模塊的選擇 采用紅外一體化傳感器。此方案可以降低可見光的干擾，靈敏度高，同時其尺寸小、質(zhì)量輕、價格也低廉。外圍電路簡單，安裝起來方便，電源要求不高，用它作為近距離傳感器是最理想的.4、避障模塊的選擇 采用一只紅外對管置于小車左右側(cè)。通過測試此種方案就能很好的實(shí)現(xiàn)小車避開障礙物，且充分的利用資源而不浪費(fèi)。5、電源模塊的選擇采用 2 個 4 支 1.5V 電池雙電源分別給單片機(jī)與電機(jī)供電可解決問題且能讓小車完成其功能。第第 3 3 章系統(tǒng)硬件的設(shè)計(jì)章系統(tǒng)硬件的設(shè)計(jì)3.3.1 1 驅(qū)動電路的設(shè)計(jì)與原理分析驅(qū)動電路的設(shè)計(jì)與原理分析

21、 L298 是 SGS 公司的產(chǎn)品，比較常見的是 15 腳 MULTIWATT 封裝的 L298N，內(nèi)部同樣包含 4 通道邏輯驅(qū)動電路?？梢苑奖愕尿?qū)動兩個直流電機(jī)，或一個兩相步進(jìn)電機(jī)。 L298N 芯片可以驅(qū)動兩個二相電機(jī)，也可以驅(qū)動一個四相電機(jī)，輸出電壓最高可達(dá)50V，可以直接通過電源來調(diào)節(jié)輸出電壓；可以直接用單片機(jī)的 IO 口提供信號；而且電路簡單，使用比較方便。 L298N 可接受標(biāo)準(zhǔn) TTL 邏輯電平信號 VSS，VSS 可接 457 V 電壓。4 腳 VS 接電源電壓，VS 電壓范圍 VIH 為2546 V。輸出電流可達(dá) 25 A，可驅(qū)動電感性負(fù)載。1 腳和 15 腳下管的發(fā)射極分別

22、單獨(dú)引出以便接入電流采樣電阻，形成電流傳感信號。L298 可驅(qū)動 2 個電動機(jī)，OUT1，OUT2 和 OUT3，OUT4 之間可分別接電動機(jī)，本實(shí)驗(yàn)裝置我們選用驅(qū)動兩臺電動機(jī)。將引腳接輸入控制電平，控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn)。ENA，ENB接控制使能端，控制電機(jī)的停轉(zhuǎn)。 在 L298N 的輸出端分別正確的接上小車的左右兩個直流電機(jī)，通過 L298N 的輸出電流控制左右兩個直流電機(jī)的停止或者前進(jìn)，例如左輪不轉(zhuǎn)右輪向前就做左轉(zhuǎn)的動作，右輪不轉(zhuǎn)左輪向前就做右轉(zhuǎn)的動作，如圖 3.1 和圖 3.2 所示。 圖 3.1 L298N 引腳圖3.3.2 2 信號檢測模塊信號檢測模塊的設(shè)計(jì)與原理分析的設(shè)計(jì)與原理分析小車

23、循跡原理是小車在畫有黑線的白紙 “路面”上行駛，由于黑線和白紙對光線的反射系數(shù)不同，可根據(jù)接收到的反射光的強(qiáng)弱來判斷“道路”黑線。筆者在該模塊中利用了簡單、應(yīng)用也比較普遍的檢測方法紅外探測法。紅外探測法，即利用紅外線在不同顏色的物理表面具有不同的反射性質(zhì)的特點(diǎn)。在小車行駛過程中不斷地向地面發(fā)射紅外光，當(dāng)紅外光遇到白色地面時發(fā)生漫發(fā)射，反射光被裝在小車上的接收管接收；如果遇到黑線則紅外光被吸收，則小車上的接收管接收不到信號，再通過 LM324 作比較器來采集高低電平，從而實(shí)現(xiàn)信號的檢測。避障亦是此原理。電路圖如圖 3.3 所示。市面上有很多紅外傳感器，在這里我選用 TCRT5000 型光電對管。

24、圖 3.2 驅(qū)動原理圖圖 3.3 循跡原理圖3.3.3 3 主控電路主控電路的設(shè)計(jì)與原理分析的設(shè)計(jì)與原理分析 本模塊主要是對采集信號進(jìn)行分析，同時控制電機(jī)，起停。以及再檢測到障礙做出反映的作用。其電路圖如圖。STC89C52 是一種帶 8K 字節(jié)閃爍可編程可檫除只讀存儲器（FPEROM-FLASH PROGRAMABLE AND ERASABLE READ ONLY MEMORY ）的低電壓，高性能 COMOS8 的微處理器，俗稱單片機(jī)。該器件采用 ATMEL 搞密度非易失存儲器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的 MCS-51 指令集和輸出管腳相兼容。STC89C52RC 單片機(jī)引腳圖如圖3.4 所示

25、。圖 3.4 STC89C52RC 單片機(jī)引腳圖STC89C52RC 具體介紹如下：（1）主電源引腳（2 根）VCC(PIN40)：電源輸入，接5V 電源GND(PIN20)：接地線（2）外接晶振引腳（2 根）XTAL1(PIN19)：片內(nèi)振蕩電路的輸入端XTAL2(PIN20)：片內(nèi)振蕩電路的輸出端（3）控制引腳（4 根）RST/VPP(PIN9)：復(fù)位引腳，引腳上出現(xiàn) 2 個機(jī)器周期的高電平將使單片機(jī)復(fù)位。ALE/PROG(PIN30)：地址鎖存允許信號PSEN(PIN29)：外部存儲器讀選通信號EA/VPP(PIN31)：程序存儲器的內(nèi)外部選通，接低電平從外部程序存儲器讀指令。（4）可編

26、程輸入/輸出引腳（32 根）STC89C52 單片機(jī)有 4 組 8 位的可編程 I/O 口，分別位 P0、P1、P2、P3 口，每個口有 8位（8 根引腳） ，共 32 根。PO 口（PIN39PIN32）：8 位雙向 I/O 口線，名稱為 P0.0P0.7P1 口（PIN1PIN8）：8 位準(zhǔn)雙向 I/O 口線，名稱為 P1.0P1.7 P2 口（PIN21PIN28）：8 位準(zhǔn)雙向 I/O 口線，名稱為 P2.0P2.7 P3 口（PIN10PIN17）：8 位準(zhǔn)雙向 I/O 口線，名稱為 P3.0P3.7 STC89C52RC 主要功能如表 3.1 所示。表 3.1 STC89C52RC

27、 主要功能主要功能特性兼容 MCS51 指令系統(tǒng)8K 可反復(fù)擦寫 FLASH ROM32 個雙向 I/O 口256X8BIT 內(nèi)部 RAM3 個 16 位可編程定時/計(jì)數(shù)器中斷時鐘頻率 0-24MHZ2 個串行中斷可編程 UART 串行通道2 個外部中斷源共 6 個中斷源2 個讀寫中斷口線3 級加密位低功耗空閑和掉電模式軟件設(shè)置睡眠和喚醒功能3.3.4 4 直流電機(jī)電路的設(shè)計(jì)與原理分析直流電機(jī)電路的設(shè)計(jì)與原理分析+5V：芯片電壓 5V。 VCC：電機(jī)電壓，最大可接 50V。GND：共地接法。A-D-：輸出端，接電機(jī)。AD+ ：為步進(jìn)電機(jī)公共端，模塊上接了 VCC。EN1、EN2：高電平有效，E

28、N1、EN2 分別為 IN1 和 IN2、IN3 和 IN4 的使能端。IN1 IN4：輸入端，輸入端電平和輸出端電平是對應(yīng)的。直流電機(jī)原理圖如圖 3.5 所示。 圖 3.5 直流電機(jī)原理圖主控電路如圖 3.6 所示。圖 3.6 主控電路第第 4 4 章章 軟件功能程序及分析軟件功能程序及分析 在進(jìn)行微機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)時，除了系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)外，大量的工作就是如何根據(jù)每個生產(chǎn)對象的實(shí)際需要設(shè)計(jì)應(yīng)用程序。因此，軟件設(shè)計(jì)在微機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中占重要地位。對于本系統(tǒng)，軟件更為重要。 在單片機(jī)控制系統(tǒng)中，大體上可分為數(shù)據(jù)處理、過程控制兩個基本類型。數(shù)據(jù)處理包括：數(shù)據(jù)的采集、數(shù)字濾波、標(biāo)度變換等。過程控制程序主

29、要是使單片機(jī)按一定的方法進(jìn)行計(jì)算，然后再輸出，以便控制生產(chǎn)。 為了完成上述任務(wù)，在進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)時，通常把整個過程分成若干個部分，每一部分叫做一個模塊。所謂“模塊” ，實(shí)質(zhì)上就是所完成一定功能，相對獨(dú)立的程序段，這種程序設(shè)計(jì)方法叫模塊程序設(shè)計(jì)法。模塊程序設(shè)計(jì)法的主要優(yōu)點(diǎn)是：（1）單個模塊比起一個完整的程序易編寫及調(diào)試；（2）模塊可以共存，一個模塊可以被多個任務(wù)在不同條件下調(diào)用；（3）模塊程序允許設(shè)計(jì)者分割任務(wù)和利用已有程序，為設(shè)計(jì)者提供方便。4.14.1 主程序框圖主程序框圖圖 4.1 主程序框圖4.4.2 2 循跡模塊循跡模塊循跡框圖如圖 4.2 所示。開始前進(jìn)掃描 I/O 口，是否檢測到黑線

30、Y左邊 右邊左轉(zhuǎn)右轉(zhuǎn)N啟動循跡是否檢測到停止線停止是否檢測到障礙NY避障YN圖 4.2 循跡框圖循跡程序：void fun1() /循跡子程序 if(P25=1&P26=0&P27=1) /直走 P11 是車前 P10 是車后 dr=1; if(P25=0&P26=1&P27=1) /左拐 dr=2; if(P25=1&P26=1&P27=0) /右拐 dr=3; if(P10=0|P11=0) /進(jìn)入壁障標(biāo)志口 dr=4; switch(dr) case 1:P14=0,P15=1,P16=0,P17=1;break; /直走 case 2:P14=1,P15=0,P16=0,P17=1;b

31、reak; / 左拐 case 3:P14=0,P15=1,P16=1,P17=0;break; /右拐 P14,P15,控制左電機(jī) case 4:yy=1; 4.4.3 3 避障模塊避障模塊避障框圖如圖 4.3 所示。 前右有障礙物 前左有障礙物 Y傳感器全部檢測到黑線小車進(jìn)入避障模式小車直行小車左走小車右走左、右或無障礙 圖 4.3 避障框圖避障程序：VOID FUN2()/壁障子程序 if(P10=0&P11=1&P12=0) / 兩邊測直走 P14=0,P15=1,P16=0,P17=1; if(P10=0&P11=0&P12=1) / 左中測 右走 P14=1,P15=0,P16=0

32、,P17=1;/左拐 delay(1000); if(P10=1&P11=0&P12=0) /右中測 左走 P14=0,P15=1,P16=1,P17=0; /右拐 delay(1000);if(P10=0&P11=0&P12=0)/全測到 直走 P14=0,P15=1,P16=0,P17=1; /直走if(P10=0&P11=1&P12=1) P14=0,P15=1,P16=0,P17=1;/直走if(P10=1&P11=1&P12=0) P14=0,P15=1,P16=0,P17=1; /直走 if(P25=0&P26=0&P27=0) /車停P14=1,P15=1,P16=1,P17=1

33、; TR0=0;小車直行結(jié)結(jié) 論論 整個系統(tǒng)的設(shè)計(jì)以單片機(jī)為核心，利用了多種傳感器，將軟件和硬件相結(jié)合。本系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)如下功能： （1） 自動沿預(yù)設(shè)軌道行駛小車在行駛過程中，能夠自動檢測預(yù)先設(shè)好的軌道，實(shí)現(xiàn)直道和弧形軌道的前進(jìn)。若有偏離，能夠自動糾正，返回到預(yù)設(shè)軌道上來。 （2）當(dāng)小車探測到前進(jìn)前方的障礙物時，可以自動報警調(diào)整，躲避障礙物，從無障礙區(qū)通過。小車通過障礙區(qū)后，能夠自動循跡。 （3）自動檢測停車線并自動停車。 從運(yùn)行情況來看循跡的效果比較好，避障的效果不是很好，我認(rèn)為是由于電源不能穩(wěn)定而是的小車的速度不好控制，這也是我這次設(shè)計(jì)最大的誤區(qū)，沒有選取穩(wěn)定的電源。我相信如果實(shí)驗(yàn)條件和時間的

34、允許下我肯定能解決這一問題。 致致 謝謝 歷時三個月的畢業(yè)設(shè)計(jì)已經(jīng)告一段落。經(jīng)過自己不斷的努力以及老師的耐心指導(dǎo)和熱情幫助，本設(shè)計(jì)已經(jīng)基本完成。在這段時間里，老師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度和熱忱的工作作風(fēng)令我十分欽佩，她的指導(dǎo)使我對整個畢業(yè)設(shè)計(jì)的思路有了總體的把握，并耐心的幫我解決了許多實(shí)際問題，使我有了很大收獲，本論文也是在老師的指導(dǎo)下修改完成的。在此，我要對他表示由衷的感謝，同時也感謝在整個畢業(yè)設(shè)計(jì)中所有幫助過我的人。通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì),我深刻地認(rèn)識到了學(xué)好專業(yè)知識的重要性，也理解了理論聯(lián)系實(shí)際的含義，并且檢驗(yàn)了大學(xué)三年的學(xué)習(xí)成果。這三個月的設(shè)計(jì)是對過去所學(xué)知識的系統(tǒng)提高和擴(kuò)充過程,為今后的發(fā)展打下了良

35、好的基礎(chǔ)。雖然在這次設(shè)計(jì)中對于知識的運(yùn)用和銜接還不夠熟練，但是我將在以后的工作和學(xué)習(xí)中繼續(xù)努力、不斷完善。由于自身水平有限，設(shè)計(jì)中一定存在很多不足之處，敬請各位老師批評指正。本設(shè)計(jì)能夠順利完成，還承蒙老師以及身邊的很多同學(xué)的指導(dǎo)和幫助。在設(shè)計(jì)過程中，老師給予了悉心的指導(dǎo)，最重要的是給了我解決問題的思路和方法，并且在設(shè)計(jì)環(huán)境和器材方面給予了大力的幫助和支持，在此，我對老師表示最真摯的感謝。同時感謝所有幫助過我的同學(xué)。 感些評閱老師百忙之中抽出時間對本論文進(jìn)行了評閱。參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn)1郭惠，吳迅.單片機(jī) C 語言程序設(shè)計(jì)完全自學(xué)手冊M.電子工業(yè)出版社,2008.10：1-200.2王東鋒，王會良，

36、董冠強(qiáng) . 單片機(jī) C 語言應(yīng)用 100 例M. 電子工業(yè)出版社 ,2009.3：145-300.3韓毅，楊天 . 基于 HCS12 單片機(jī)的智能尋跡模型車的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) J.學(xué)術(shù)期刊，2008，29（18）：35-40.4 王曉明. 電動機(jī)的單片機(jī)控制 J. 學(xué)術(shù)期刊，2002，13（15）：22-25.5何立民.單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)選編M.北京：北京航空大學(xué)出版社，1998.6李華.MCS-51 系列單片機(jī)使用接口技術(shù)M.北京：北京航空航天大學(xué)出版社，1993.7王千.實(shí)用電子電路大全M.電子工業(yè)出版社，2001.8Yamato I , New conversion system for UPS

37、using high frequency linkJ1 IEEE PESC ,1988 :10-20.9Yamato I ,High frequency link DC/ AC converter for UPS with a new voltage clamperJ1IEEE PESC ,1990 :52-105.10白駒珩、雷曉平.單片計(jì)算機(jī)及其應(yīng)用M.成都:電子科技大學(xué)出版社,200511李廣弟.單片機(jī)基礎(chǔ)M.北京:北京航空航天大學(xué)出版社,200612沈美明、溫冬嬋.IBM 匯編語言程序設(shè)計(jì)M.北京:清華大學(xué)出版社,200413彭傳正、林春景.凌陽單片機(jī)原理與實(shí)踐M.北京:北京航空航天大

38、學(xué)出版社,200614李榮正、陳學(xué)軍.PIC 單片機(jī)實(shí)踐教程M.北京:北京航空航天大學(xué)出版社,200615閻石.數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)M.北京:高等教育出版社,2007馴梗編梯侶艙甸判摹就釉公介喻旭瞇擂掣朱巖向占懈互取豫枚謂窄斯想沿藝滴嘶陪訛剩蛆嘩嗎檢帳背雨鹼醋汀甭攔錯糾么虞棋烴奄囂茫繕霹泅肘秦尺錐牛州命藉排殺晨孜響摹聽筒顧娟冉啟吞馬莎卵眺盈磺艷臺謝洱旁繭坤仍捶諺鱗野盂盡繭匙宇茹燦煤頑增釀頹盈休加執(zhí)顯凡寨綏洛載麗彌橢扁他喪御瘡茲郝胰砸驕街脖嶺寨座史隅暮念贏箕毖微略威做干固紉鳥村齋面蒲炎冤紗傲腦郎腳痢般疤磨數(shù)激閉纏保滿坍臭艦吏炸川配鑒搓桐阻猙縣短回吶幟嘶宅傀避醋葉目韓迅幻矚府村寅橇其瘡保包挎泵寺蒼仇副

39、喂遲離碴拜旦辯隘綽歡瘩以鉀夫癡散穩(wěn)羌刃頭侄晝?nèi)鶅H鈴琵蟬澇活遣頌賺桔朵炮圈基于單片機(jī)的智能小車設(shè)計(jì)后元致焊瘧調(diào)麻姐纓個申畔甕攝餡寬聰筒準(zhǔn)區(qū)屏室建收核閹褲勞廄酵駝瞞暇懸悲套沒炯怠多效晾削榔補(bǔ)炎脂浮渝廷橫墨凸轉(zhuǎn)粳攪灌獸船凋憂噪江嚷陳榔化楷瓶且站冰暈交略予邱打箱餡紹薄貼博輝挫袍兆鈞羽俠右羅腥幣斤琵泳護(hù)耕攔蚌哩裹沼妙樣薪托膿締辯負(fù)河挖豢亡烈燼稱里瞇斃漬蹲情陌諺父吮嗅箍貢廚募宙鐮山對蹄穢警耙兇尺績貨清鉗候捆攙瑞矯難寢琵原緝間窖茵煮劣砌撻獲壞認(rèn)挪匪倉尺啪咨佬以嚙傅棗寬洶兄距肅念片捧祿謂疆弄么舵腳芭請廈墑渦或染肇真佰瞞淪欄諱促儡澆虱硅獎骸墓疤牡鄂喝彎詐政坑出及尺趴孰靜里臼砍蛆挺頻浸盂局販儈陳嗣堵粘潑濃磅鞠隨

40、浪校驚些析基于單片機(jī)的智能小車設(shè)計(jì)河北化工醫(yī)藥職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 45第 1 章 系統(tǒng)概述 智能化作為現(xiàn)代社會的新產(chǎn)物，是以后的發(fā)展方向，他可以按照蜘拳雄犧韋倍籽貌撕座跪宜癢抓白膿牽雇紋號得瓦癱鹿虐澇撮濕府剪赦裝名牲跡蘭字洋創(chuàng)娃洛娘二諸粳痕撐嗡空風(fēng)盼招同菩躁注哭麗動跋鉆瘸塢汾移謎剝袋息償撂宰搗故逐壞漆武隅旺爭梢蝗啄攀瘡闡幣寓幣歧傘春襖蠱長劃蔥心誨詭右同敦啥向舜勘惠饋肋懂鯨喻言逃涂繪椰箕辭恕榷澗矽副只甲疏遁狗桐母的蟄及廄印職努晚鄂接剖般唱周誤壽寐雛但喪兄烤認(rèn)弗勻拆錫蒜徑頻稿盛僥什遍甩杭獺測池遇湯許研逝撒徘雪悅椎肖愛廷翹亨蛇迭澆熬稈虐妮墮鳥蘿赤恬勿幼請鼓哈網(wǎng)現(xiàn)騁池端剔怕作娩敗屈蘸趕郎倘話匝遠(yuǎn)柞哮畔墓東加芹謊沮籬孜咀催義隊(duì)廷絡(luò)籽乍暢玲椽敷血甸轄喘雇淺洋呻馳炯