【正文】 駕駛系統(tǒng)、近距離車輛排隊駕駛系統(tǒng)等。 這種智能小車的主要應用領(lǐng)域包括以下幾個方面 : (1)軍事偵察與環(huán)境探測 現(xiàn)代戰(zhàn)爭對軍事偵察提出了更高的要求，世界各國普遍重視對軍事偵察的建設， 采取各種有效措施預防敵方的突然襲擊，并廣泛應用先進科學技術(shù)，不斷研制多 用途的偵察器材和探測設備，在車上裝備攝像機、安全激光測距儀、夜視裝置和 衛(wèi)星全球定位儀等設備，通過光纜操縱，完成偵察和監(jiān)視敵情、情報收集、目標 搜索和自主巡邏等任務，進一步擴大偵察的范圍，提高偵察的時效性和準確性。 (2)探測危險與排除險情 在戰(zhàn)場上或工程中，常常會遇到各種各樣的意外。這時，智能化探測小車就會發(fā) 揮很好 的作用。戰(zhàn)場上，可以使用智能車輛掃除路邊炸彈、尋找和銷毀地雷。民 用方面，可以探測化學泄漏物質(zhì)，可以進行地鐵滅火，以及在強烈地震發(fā)生后到 7 廢墟中尋找被埋人員等。 (3)安全檢測受損評估 在工程建設領(lǐng)域，可對高速公路自動巡跡，進行道路質(zhì)量檢測和破壞分析檢測 對水庫堤壩、海岸護岸堤、江河大壩進行質(zhì)量和安全性檢測。在制造領(lǐng)域，可用 于工業(yè)管道中機械損傷，裂紋等缺陷的探尋，對輸油和輸氣管線的泄漏和破損點 的查找和定位等。 (4)智能家居 在家庭中，可以用智能小車進行家具、遠程控制家中的家用電器， 控制室溫等等。對這種小車的研究，將為未來環(huán)境探測術(shù)上的有力支持 。 課題研究的目的和意義 ： 目前，國內(nèi)外的許多大學及研究機構(gòu)都在積極投入人力、 財力研制開發(fā)針對特殊條件下的安全監(jiān)測系統(tǒng)。其中包括研究使用遠程、無人的 方法來進行實現(xiàn)，如機器人、遠程監(jiān)控等。無線傳輸?shù)陌l(fā)展使得測量變得相對簡 單而且使得處理數(shù)據(jù)的速度變得很快甚至可以達到實時處理”。通過構(gòu)建智能小 車系統(tǒng)，培養(yǎng)設計并實現(xiàn)自動控制系統(tǒng)的能力。在實踐過程中， 熟悉以單片機為核心控 制芯片， 設計小車的檢測、驅(qū)動和顯示等外圍電路， 采用智能控制算法實現(xiàn)小車的智能循跡。 靈活應用機電等相關(guān)學科的理論知識， 聯(lián)系實際電路設計的具體實現(xiàn)方法，達到理論與實踐的統(tǒng)一。 在此過程中，加深對控制理論的理解和認識。 8 二、方案設計與論證 :： 設計內(nèi)容概述 : 作為一個初學者 ,我只是著重于設計調(diào)試智能小車中一項頗具代表性的功能 , 就是循跡 ,最終設計出來的成品經(jīng)調(diào)試成功后 ,可以按照自己設置好的路線 (軌跡 ),， 并且可以自動轉(zhuǎn)向。 ： 系統(tǒng)簡介 ： 本系統(tǒng)的尋線傳感器使用的是紅外線接收管，并使用 LM393 電壓比較器將 紅外線接收管的模擬信號轉(zhuǎn)為單片機能識別的電平信號。嵌入式控制核心采用的 是 51 系列單片機 AT89C2051。 采用 AT89C2051 位嵌入式控制核心主要是成本和性能的兼顧， AT89C2051 和 AT89X51 在不適用外部 ROM， RAM 時功能和指令時一樣的，而且 AT89C2051 具有更小的體積，適合初學者使用。 ： 系統(tǒng)組成： 設計主要分為以下幾個模塊 : 1）路面檢測 模塊 ； 2）電源模塊為 約為 5V； 3）單片機模塊； 4) 電機及驅(qū)動模塊 。 5）發(fā)光二極管模塊 1）： 路面檢測模塊： 用紅外探測法，即利用紅外線在不同顏色的物體表面具有不同的反射性 質(zhì)的特點，在小車行駛過程中不斷地向地面發(fā)射紅外光，當紅外光遇到白色 紙質(zhì)地板時發(fā)生漫反射，反射光被裝在小車上的接收管接收；如果遇到黑線 9 則紅外光被吸收，小車上的接收管接收不到紅外光。單片機就是否收到反射 回來的紅外光為依據(jù)來確定黑線的位置和小車的行走路線。 2）電源模塊： 電源采用直流電源，為兩 節(jié)五號電池供電。為電機驅(qū)動電路板、傳感器模 塊板和單片機主控制板提供能源， 由于 AT89C2051 能耗低，故 6v 電壓可以 滿足 尋跡要求。 3）單片機模塊； 采用 AT89C2051單片機作為主控制器。它是一個低功耗，高性能的 8 位單 片機，片內(nèi)含 2K字節(jié) 閃速存儲器 ， 128 字節(jié) RAM， 15根 I/O 口，兩個 16位定時 器，一個五向量兩級中斷結(jié)構(gòu)，一個全雙工 串行口 ，一個精密模擬比較器以及兩 種可選 的軟件節(jié)電工作方式?？臻e方停止 CPU工作但允許 RAM、定時器 /計數(shù)器、 串行工作口和 中斷系統(tǒng) 繼續(xù)工作。掉電方式保存 RAM 內(nèi)容但振蕩器停止工作并禁 止有其它部件的工作到下一個硬件復位。 AT89C2051 設計有 2個程序保密位，保密位 1被 編程 之后， 程序存儲器 不 能再被編程除非做一次擦除，保密位 2被編程之后，程序不能被讀出。 4）電機及驅(qū)動模塊； 電機模塊： 車體采用四輪結(jié)構(gòu)，前輪驅(qū)動；為三級減速機構(gòu)，有一級蝸輪蝸桿傳動，兩 級直齒輪傳動。電機采用直流減速電機，直流減速電機轉(zhuǎn)動力矩大，體積小，重 量輕，裝配簡單，使用方便。由于其內(nèi)部由高速電動機提供原始動力，帶動變速 （減速）齒輪組，可以產(chǎn)生較大扭力。 10 驅(qū)動 模塊 驅(qū)動模塊采用專用芯片 LM393 作為電機驅(qū)動芯片 。 5）發(fā)光二極管模塊； 用兩個發(fā)光二極管連接到芯片上，通過程序控制，讓它只有在電機轉(zhuǎn)動時才能發(fā)光。 系統(tǒng)框圖： ： 課程 設計的理論基礎及工作原理。 首先 智能小車是如何 實現(xiàn)循跡功能的呢？那么這就涉及到了紅外線接收管 的概念： 紅外線接收管是將紅外線光信號變成電信號的半導體器件，它的核心部件是 一個特殊材料的 PN 結(jié)，和普通二極管相比，在結(jié)構(gòu)上采取了大的改變，紅外線 接收管為了更多更大面積的接受入射光線， PN 結(jié)面積盡量做的比較大，電極面 積盡量減小，而且 PN結(jié)的結(jié)深很淺，一般小于 1微米。紅外線接收二極管是在 反向電壓作用之下工作的。沒有光照時，反向電流很?。ㄒ话阈∮? 微安）， 電 源 電 路 AT 89C 20 51 單 片 發(fā)光二極管模塊 直流電機的驅(qū)動模塊 路面尋線模塊 11 稱為暗電流。當有紅外線光照時，攜帶能量的紅外線光子進入 PN 結(jié)后，把能量 傳給共價鍵上的束縛電子，使部分電子掙脫共價鍵，從而產(chǎn)生電子 空穴對（簡 稱：光生載流子）。它們在反向電壓作用下參加漂移運動，使反向電流明顯變大， 光的強度越大，反向電流也越大。這種特性稱為 “ 光電導 ” 。紅外線接收二極管 在一般照度的光線照射下，所產(chǎn)生的電流叫光電流。如果在外電路上接上負載， 負載上就獲得了電信號，而且這個電信號隨著光的變化而相應變化。 而此次設計中我用的是黑色紅外線接收管，也就是說當接收管檢測不到黑色 的反射光時，通過它的電流很小，即電路不能工作，反之，當接收管接收到了黑 光的刺激，即電路開始工作，這也就說明循跡小車必須尋