【正文】 ． 1 軟件所實現(xiàn)的功能 ① 路線跟蹤 ② 障礙檢測 ③ 尋找光源 ④ 金屬探測，數(shù)目存儲、顯示 ⑤ 運行時間顯示 ⑥ 起跑線與金屬鐵片中心點間的距離計算與顯示 3． 2 軟件流程 系統(tǒng)的主程序流程框圖如圖 7所示。 開 始 系統(tǒng)初始化 延時 2s 后，啟動電機。計時開始 路線跟蹤模塊： 運行過程中，不斷檢測是否壓線，壓線，則及時調(diào)整；同時進行金屬探測，記數(shù)，計算、顯示距離，根據(jù)距離及探測到的金屬判斷 C 點位置。斷續(xù)聲光報警 5s。 啟動避障、尋找光源模塊： 1． 在 C 點，調(diào)整車的方向 2． 先向左，在向右，調(diào)整車的位置 3． 根據(jù)紅外和光敏傳感器的信息，實時調(diào)整 小車的運動方向 4． 根據(jù)光敏傳感器的信息，入庫 5． 顯示完成或成功及運行總時間。 結(jié) 束 8 圖 7 系統(tǒng)的主程序流程框圖 4 測試方法與儀表 4． 1 測試儀表 秒表兩塊 ，刻度尺 4． 2 測試方法 ? 將汽車放于起跑線，開啟電源開關(guān)。小車響第 2次聲音時，開始前行，第一塊秒表開始計時； ? 運行到 C點停車時，第二塊秒表開始計時，到車離開 C點第二塊秒表停止計時，記錄停在 C點的時間； ? 汽車到終點區(qū)即入庫停車，第一塊秒表停止計時，記錄總運行時間。讀出并記錄此時液晶顯示的的時間； ? 在“直道區(qū)”引導(dǎo)線下分別埋設(shè) 2或 3塊薄鐵片，每次均用直尺測出并記 錄該鐵片的中心距起跑線的距離；在汽車運行至該鐵片發(fā)出聲光報警時，讀出此時液晶顯示的距離并記錄。 4． 3 測試數(shù)據(jù)及測試結(jié)果分析 ? 測試條件 按照題目給定的尺寸，在實驗室自做場地，白天和晚上分別測試。 ? 測試數(shù)據(jù) 總共進行 20 次測量，白天和晚上各 10次。 20 次中，汽車停留在 C 點時間，實測值與秒表均為 5 秒，相對誤差和絕對誤差為 0。 汽車運行總時間測量數(shù)據(jù)如下表： 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 白 天 秒 表 58 66 71 90 66 78 89 51 49 77 顯 示 58 66 70 90 65 78 88 50 48 76 晚上 秒 表 47 47 50 56 49 48 60 53 47 50 顯 示 47 48 50 57 50 49 60 53 46 49 絕對誤差：最大為 1秒； 測試結(jié)果表明：晚上明顯比白天效果要好。白天，偶爾會有失敗的情況。 9 ? 距離測試 鐵片數(shù)目 實際距離 顯示距離 絕對誤差 相對誤差 1 % 2 2% % 3 % % % 5 參考文獻 [1] 余永權(quán) . Flash 單片機原理及應(yīng)用 . 北京：電子工業(yè)出版社， 1997 [2] 王福瑞等編著。單片微機測控系統(tǒng)設(shè)計大全。北京航空航天大學(xué)出版社， 1999 [3] 李華。 MCS51 系列單片機使用接口技術(shù)。 北京航空航天大學(xué)出版社， 1990 [4] 何立民。單片機應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計。 北京航空航天大學(xué)出版社， 1993 [5] 方佩敏。新編傳感器原理應(yīng)用電路詳解。 北京：電子工業(yè)出版社， 1994 [6] 黃繼昌等。傳感器工作原理及應(yīng)用實例。北京：人民郵電出版社， 1998。 [7] 紀(jì)宗南。單片機外圍器件實用手冊 輸入通道器件分冊。 北京航空航天大學(xué)出版社， 1998 10 摘要 本系統(tǒng)采用 AT89C52 為中心控制器，實現(xiàn)電動車的智能控制功能。整個電動車智能控制系統(tǒng)包括：上位機實時模擬系統(tǒng)，主控制系統(tǒng)和各種標(biāo)志的傳感器檢測系統(tǒng)三大部分。上位機實時模擬系統(tǒng)根據(jù)主控制系統(tǒng)傳送的行程、行駛時間、鐵片數(shù)目等各種參數(shù)實時模擬電動車的運行狀況，實時監(jiān)控電動車的運行情況。主控制系統(tǒng)的功能主要是啟動電動車、檢測并計數(shù)鐵片、測量行程、計時行駛時間、顯示所需的各種參數(shù)，并且負(fù)責(zé)和 上位機、檢測控制系統(tǒng)通信。檢測控制系統(tǒng)通過各傳感器檢測引導(dǎo)線、障礙物和光源等控制信號，并送入單片機，單片機判斷、處理后，控制 MOTOR1（左輪驅(qū)動電機）和 MOTOR2（右輪驅(qū)動電機），以達到控制電動車行進方向的目的，使電動車準(zhǔn)確進入車庫，完成預(yù)定任務(wù)。且在完成了題目要求的各項任務(wù)的基礎(chǔ)上，加入了一些創(chuàng)新：如聲控功能和無線傳輸功能，實現(xiàn)上位機的實時模擬等。 采用以 AT89C52 為中心控制器的智能控制系統(tǒng)，實現(xiàn)電動車的智能控制功能。系統(tǒng)總體設(shè)計框圖如下圖： 主控制 系統(tǒng) 單 片 機 顯示 無線 通信 單 片 機 鐵片 檢測 行程 測量 MOTOR2 檢測控制系統(tǒng) MOTOR1 引導(dǎo)線 檢測 光源 檢測 障礙物 檢測 實時模擬系統(tǒng) 11 控制 過程：系統(tǒng)上電后，等待外部聲控啟動信號。主控制系統(tǒng)的麥克接收到聲控信號后，產(chǎn)生一高低電平變化，從而使主控制系統(tǒng)的單片機產(chǎn)生中斷。主控制系統(tǒng)的單片機在接收到該中斷后，通過 為檢測控制系統(tǒng)的單片機提供啟動信號，檢測控制系統(tǒng)的單片機檢測到該信號后發(fā)出控制信號，給 MOTOR1 和 MOTOR2 通電，啟動電動車。同時主控制系統(tǒng)的單片機通過透射式光電傳感器測量行程，金屬感應(yīng)器檢測鐵片且在 PCF8563 秒脈沖的作用下計時并把各種參數(shù)在液晶顯示器上顯示出來，同時用無線收發(fā)模塊 RF2021 把這些參數(shù)發(fā)送到上位機，在上位機上 模擬電動車的運行情況。監(jiān)測控制系統(tǒng)有兩個在車下的紅外線傳感器用于檢測引導(dǎo)線，使電動車在 A~C 之間始終沿著引導(dǎo)線前進。在 C 以后運行中，電動車始終朝著光源前進，當(dāng)在車前的紅外線測距傳感器檢測到障礙物后，電動車左轉(zhuǎn)避開障礙物，避開障礙物后，繼續(xù)朝著光源前進，進入車庫。當(dāng)在前的兩個紅外線傳感器檢測到黑線后，停止電動車，停止計時。 方案論證 ： 計時 方案一： 在需用秒脈沖時，大部分設(shè)計采用 555 定時器組成秒脈沖多諧振蕩器。電路圖如圖所示： 這種設(shè)計有一定的優(yōu)勢，只需硬件設(shè)計好，無需軟 件設(shè)定，該電路即可輸出恒定的秒脈沖。但該電路功耗較大 ,且只能提供由 CB555 組成的秒脈沖發(fā)生器 C2C110uR147KR347KR22K GND1TR2Vo3RD4V c c8D I S C7TH6V c o5R P ?C B 555V C C秒脈沖 12 簡單的脈沖信號。 方案二： 采用由 PCF8563 日歷時鐘芯片組成的電路提供秒脈沖。該部分硬件電路如圖： 設(shè)定好 PCF8563 的 CLKOUT 輸出頻率控制字，即可輸出所需頻率的脈沖信號，在本設(shè)計中所用頻率為 1Hz。單片機在該秒脈沖的作用下可實現(xiàn)計時、 C 點停留 5S 等功能。并且在給 PCF8563 送入初始的日歷信息后 , PCF8563 中的日歷就會自動運行，經(jīng)單片機讀取、處理后就可以在液晶顯示器上顯示當(dāng)前日歷。而且該部分電路還加了掉電保 護功能，在主供電系統(tǒng)意外斷電時，即 Vcc 為 0V 時， D1 截止， 備用電源通過 D2 繼續(xù)給 PCF8563 供電 ,保證 8563 的正常運行。因此在本系統(tǒng)中采用方案二。 行程測量 方案一： 采用開關(guān)式霍爾元件 將磁鐵固定在小汽車的車輪上 ,當(dāng)車輪轉(zhuǎn)動時 ,磁鐵也跟著轉(zhuǎn)動 ,霍爾元件感應(yīng)到磁場的變化時 ,就會產(chǎn)生通斷效果 ,使單片機的定時器 T0 的輸入端產(chǎn)生高低電平的變化 ,從而使得 T0 計數(shù)小汽車車輪轉(zhuǎn)的圈數(shù) ,假設(shè)為 N,并設(shè)車輪的周長為 L,通過 S=N*L,就可以計算出小汽車在一段時間內(nèi)的行程。這種測量方法的測量數(shù)據(jù)只能是車輪周 長的整數(shù)倍，誤差較大。例如：小汽車的車輪半徑為 1cm，那么這種測量方法的最小誤差就可達到 6cm 方案二： 采用透光式光電傳感器，硬件電路如圖。 在小汽車的車輪上鉆若干小孔，設(shè)小孔的個數(shù)為n。在車輪轉(zhuǎn)動時，發(fā)光二極管發(fā)射的光被沒有由 PCF8563組成的秒脈沖發(fā)生器 透光式光電傳感器行程測量電路 13 孔的地方遮擋時，光敏三極管不能導(dǎo)通，光敏三極管的集電極輸出為高電平，經(jīng)CD40106 反相后，單片機定時器 T0 的輸入端為低電平。在有小孔的地方，發(fā)光二極管發(fā)射的光就會透過小孔照射到光敏三極管上，使光敏三極管導(dǎo)通，此時光敏三極管的集電極輸出為低電平。在經(jīng) CD40106 反相后，單片機定時 器 T0 的輸入為高電平。單片機定時器 T0 就會準(zhǔn)確記錄下這種高低電平的變化的次數(shù)，即通過的小孔的個數(shù)。假設(shè)為 N, 并設(shè)車輪的周長與方案一的相同也是 L，某段時間內(nèi)的行程計算公式為：S=N*L/n，可以看到這種測量方法的最小誤差為方案一的 1/n，可較為精確地測量出小汽車的行程。并且可以進行誤差控制，因為孔的個數(shù)與誤差成反比，要想提高準(zhǔn)確度只要增加小孔的個數(shù)就可以。故采用方案二。 電機控制 由于電動車采用了前面使用萬向輪，兩個后輪各一個電機驅(qū)動的驅(qū)動方式，所