【正文】 dule ，Photoelectricity Monitoring Module,and so SCM Control Module uses the SCM to output singnal after receiving the highlow output of photoelectric switches in order to control the move of trolley. Then the Photoelectricity Monitoring Module uses photoelectric sensors to judge the presence of wall ,then output corresponding highlow voltage to transmit to the microcontroller .This allows realtime monitoring of car position in the maze, and the corresponding movement,at last achieve the goal of making the trolley stop at the specified location. Key word: microcontroller。 motor drive。 photoelectric switch 1. 緒論 4 迷宮小車的作用與意義 進(jìn)入 21 世紀(jì) ,伴隨著電子、信息技術(shù)的應(yīng)用與迅速普及 ，人們對電子技術(shù)的要求越來越高。迷宮小車的出現(xiàn)對今后更好地用機(jī)器來代替人的工作墊定更扎實(shí)的基礎(chǔ)。經(jīng)過完善后的迷宮小車可以廣泛用于搶險，救災(zāi) ，有害氣體中毒的搶救等 。隨著技術(shù)的發(fā)展智能迷宮機(jī)器人將替代小車工作，在危險場合迷宮機(jī)器人起著不可 替代 的作用，如在失火情況下迷宮機(jī)器人可以在最短的時間找到最優(yōu)的路徑將受困人員救出。 迷宮小車的發(fā)展 為智能機(jī)器人的開發(fā)提供了理論依據(jù)。 迷宮小車的發(fā)展現(xiàn)狀 當(dāng)今社會，科學(xué)技術(shù)日新月異，時 代前進(jìn)的步伐越邁越寬，應(yīng)用自動化設(shè)備 ,計算機(jī)處理 ,現(xiàn)代化通訊 ,數(shù)字化信息 ,現(xiàn)代化顯示設(shè)備等高新技術(shù)而建立的現(xiàn)代化智能 ,監(jiān)控等系統(tǒng)已經(jīng)得到充分的發(fā)展與應(yīng)用 ,智能 小車 也就應(yīng)運(yùn)而生。同時，在建設(shè)以人為本的和諧社會的過程中， 迷宮小車 能夠完成 搶救火災(zāi)，有害氣體中毒等危險作業(yè) ，以保證人身安全。 2. 設(shè)計任務(wù)及要求 設(shè)計任務(wù) 設(shè)計并制作一 小車走迷宮 系統(tǒng)，示意圖如圖 1 所示。 圖 迷宮示意圖 圖中所示迷宮有兩處支路，小車在運(yùn)行到 A 處時會進(jìn)行自行判 斷，此時光電傳感器經(jīng)判斷后輸出的高低電平傳送到單片機(jī)，單片機(jī)控制電機(jī)驅(qū)動小車左轉(zhuǎn)向A 里面前進(jìn)，但走到一定程度發(fā)現(xiàn)前方是墻體時小車會自行退出原路，繼續(xù)向前行進(jìn)，前進(jìn)過程中會隨時判斷條件；當(dāng)小車?yán)^續(xù)前進(jìn)到 B 處時，此時光電傳感器經(jīng)判斷后輸出的高低電平傳送到單片機(jī)，單片機(jī)控制電機(jī)驅(qū)動小車右轉(zhuǎn)向 B 里面前進(jìn)，但走到一定程度發(fā)現(xiàn)前方是墻體時小車會自行退出原路；繼續(xù)前行，運(yùn)行到轉(zhuǎn)彎處時根據(jù)相應(yīng)條件轉(zhuǎn)彎，最后到達(dá)出口。小車可以從迷宮的任意口進(jìn)，不會影響小車的判斷，最后都可以從另一口出來。 技術(shù)基本要求 5 （ 1） 小車可以 從迷宮的任意一口進(jìn)，順利地從另外一口出來。 （ 2） 小車在迷宮運(yùn)行的過程中能隨時判斷所處的位置是否有其他路口并試探前進(jìn)，遇到不能前進(jìn)的支路能按原路返回 。 （ 3） 小車能順利在拐彎處能順利前進(jìn) 。 （ 4） 小車在轉(zhuǎn)彎過程中轉(zhuǎn)彎角度誤差應(yīng)小于 10 度 。 （ 5）小車在迷宮出口能停在指定位置。 （ 6） 顯示行駛的總時間。 （ 7）功耗低，性價比高。 3. 系統(tǒng)方案論證 根據(jù)題目的要求，系統(tǒng)主要可分為單片機(jī)控制模塊、光電監(jiān)測模塊、電機(jī)驅(qū)動模塊。 單片機(jī)控制 模塊 方案一：利用 CPLD 可編程邏輯器件作為主控制器。 CPLD 可實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜的邏輯功能，規(guī)模大、密度高、穩(wěn)定性高、 IO 資源豐富、易于進(jìn)行功能擴(kuò)展，并可應(yīng)用 EDA 軟件仿真、調(diào)試，適合作為大規(guī)?？刂葡到y(tǒng)的控制核心，但 迷宮小車系統(tǒng)并沒有復(fù)雜的邏輯運(yùn)算，且數(shù)據(jù)處理速度的要求也不高，不能完全發(fā)揮 CPLD的優(yōu)勢，同時，由于其集成度較高，硬件成本偏高，同時由于芯片引腳較多，實(shí)物硬件電路布線復(fù)雜，加重了電路設(shè)計和焊接的工作。 方案二：采用 Atmel 公司的 AT89S52 單片機(jī)作為控制器。該單片機(jī)擴(kuò)展功能強(qiáng)，軟件編程靈活，自由度大，可通過軟件編程實(shí)現(xiàn)各種算法和邏輯控制，并具有功耗低、 體積小、技術(shù)成熟等優(yōu)點(diǎn)，使其廣泛應(yīng)用于各個電子控制系統(tǒng)，完全能滿足本系統(tǒng)的功能需求。 基于以上分析，本設(shè)計選用方案二。 電機(jī)控制模塊 方案一：選用直流電機(jī)作為系統(tǒng)動力裝置。直流電機(jī)體積相對較小，易于安裝，有較好的應(yīng)用性能。但本系統(tǒng)對小車行進(jìn)的速度要進(jìn)行控制，使用直流電機(jī)時，如果要控制速度，在程序設(shè)計的時候就必有使用 PWM 波來實(shí)現(xiàn)，而 PWM 實(shí)現(xiàn)的方式有兩種，一種是采用定時器輸出一個固定頻率的方波信號，這樣的產(chǎn)生的PWM 波形穩(wěn)定，精確，不足之處在于，它要占用一個 MCU 定時器，這使得程序在后面的設(shè)計中會遇到 困難。另一種實(shí)現(xiàn) PWM 波的方式是采用延時程序，產(chǎn)生一定頻率方波信號，但由于 C 語言程序運(yùn)行時，對時間的不確定，所以會造成延時誤差，也就給系統(tǒng)的運(yùn)行帶來誤差，匯編程序?qū)r間的掌控很精確，但這又會造成C 與匯編混編的情況，這對程序設(shè)計者在存儲空間這一知識上要求較高。 6 方案二：采用減速電機(jī)作為系統(tǒng)的動力設(shè)備。減速電機(jī)是在直流電機(jī)的基礎(chǔ)上前置一個減速箱制成的，減速箱的作用是將直流電機(jī)的速度固化在一定的范圍內(nèi)，從而達(dá)到降速的目的，這樣一來，在程序設(shè)計方面就沒有直流電機(jī)那么復(fù)雜。 綜上所訴，本設(shè)計采用減速電機(jī)。 光 電監(jiān)測模塊 方案一：用紅外對管 作為光電監(jiān)測模塊的主要器件 。紅外線發(fā)射管和紅外線接受管稱為紅外對管。 外形和發(fā)光二極管 LED 相似，發(fā)出紅外光（近紅外線約 ）。管壓降約 ，工作電流一般小于 20mA。為了適應(yīng)不同的工作電壓，回路中常串有限流電阻。 在工作過程中其各項參數(shù)均不得超過極限值，且必須將紅外發(fā)光二極管與紅外接收二極管配對使用，否者將影響靈敏度，甚至失控。由于其封裝材料硬度低，耐高溫性能差，因此焊接時溫度不能過高，焊接時間也不能太長。 方案二：用光電傳感器作為光電監(jiān)測模塊的主要器件。 光電開關(guān) 是通過把光強(qiáng)度的變化轉(zhuǎn)換成電信號的變化來實(shí)現(xiàn)控制的 它是利用被檢測物體對紅外光束（區(qū)分點(diǎn)）的遮光或反射，由同步回路選通而檢測物體的有無，其物體不限于金屬，對所有能反射光線的物體均可檢測。 有三部分構(gòu)成，它們分為：發(fā)送器、接收器和檢測電路 。使用過程中可隨時調(diào)節(jié)反射的距離。 經(jīng)過以上分析， 本系統(tǒng)采用光電傳感器。 顯示模塊 在小車運(yùn)行過程中，系統(tǒng)需要對運(yùn)行的時間做必要的顯示。我們考慮以下兩種方案。 方案一：使用液晶顯示屏顯示 小車的運(yùn)行時間 。液晶顯示屏具有輕薄短小，低耗電量，無輻射危險，平面直角顯示以及影象穩(wěn)定不 閃爍等優(yōu)勢，可視面積大，畫面效果好，分辨率高，抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。但由于只需要顯示數(shù)字，信息量比較少，且由于液晶是以點(diǎn)陣的模式顯示各種符號，需要利用控制芯片創(chuàng)建字符庫，編程工作量大，控制器的資源占用較多，起成本也偏高。在使用時，不能有靜電干擾，否則易燒壞液晶的顯示芯片，不易維護(hù)。 方案二：使用傳統(tǒng)的數(shù)碼管顯示。數(shù)碼管具有：低能耗，低損耗，低壓，壽命長，防曬，防潮，防火，防高（底）溫，對外界環(huán)境要求底，易于維護(hù)，同時