【正文】 驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì) 21 程序設(shè)計(jì)說(shuō)明及流程圖 15 超聲波測(cè)速模塊 8 最小系統(tǒng) 8 主控芯片選型 7 發(fā)揮部分 3 1 緒論 3 國(guó)內(nèi)外研究及現(xiàn)狀 1 Abstract 2 引言 3 課題背景及意義 5 智能小車(chē)概述 7 基本要求 19 超聲波測(cè)距模塊 21 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)說(shuō)明 21 程序流程圖 21 II 程序設(shè)計(jì) 23 尋跡子程序設(shè)計(jì) 29 測(cè)試儀器 29 致謝 32 1 摘 要 智能小車(chē)的研究、開(kāi)發(fā)和應(yīng)用涉及傳感技術(shù)、電氣技術(shù)、單片機(jī)控制、通信技術(shù)等學(xué)科，是一門(mén)綜合技術(shù)，當(dāng)代研究十分活躍，應(yīng)用日益廣泛的領(lǐng)域。本設(shè)計(jì)是以簡(jiǎn)易的三輪小車(chē)（一個(gè)萬(wàn)向輪，兩個(gè)普通的直流電機(jī)）為車(chē)體 ，硬件是基于STC12C5A60S2 單片機(jī)為主控芯片，配合直流電動(dòng)機(jī)、紅外傳感器、超聲波傳感器、藍(lán)牙無(wú)線(xiàn)傳感器， L298N 驅(qū)動(dòng)芯片等器件構(gòu)成。 to realize the small car obstacleavoidance function and prehensively car tracing function, it uses the infrared sensor. This excogitation adopts the research methods of contrast selected, independent modules, prehensive treatment method. After the parison between Pros and cons, the best program design will be elected bining with the actual situation. It is plete in accordance with the rigorous scientific attitude from the smallest systems to the wireless remote control, infrared tracking and ultrasonic obstacle avoidance. The right signal outputs can be gotten to achieve its function by the debugging detection module. Finally on the missioning of the module into the bodywork of the car, with procedure and by singlechip processor control, it will be effectively integrated with the module, achieve the intended objectives, final design and production that can make cars intelligently operate in a certain circumstances. Keywords Intelligent toy car。機(jī)器人學(xué)又稱(chēng)為機(jī)器人技術(shù)或機(jī)器人工程學(xué)，主要研究機(jī)器人的控制與被處理物體之間的相互關(guān)系。人類(lèi)的研究活動(dòng)已擺脫了地球生物圈的束縛而廣泛地進(jìn)入外層空間和海洋深處。 本設(shè)計(jì)是智能小車(chē)的運(yùn)動(dòng)軌跡的研究，是智能小車(chē)研 究領(lǐng)域的重要組成部分，初步實(shí)現(xiàn)了多學(xué)科領(lǐng)域的綜合研究。隨著現(xiàn)實(shí)需要，智能車(chē)輛的研究逐漸轉(zhuǎn)向民用領(lǐng)域，最早實(shí)現(xiàn)在高速公 路應(yīng)用領(lǐng)域。美國(guó)在城市環(huán)境智能車(chē)輛研發(fā)方面起步較晚，目前與歐洲和日本存在一些差距。我國(guó)的智能車(chē)發(fā)展也主要運(yùn)用在軍事用途、高速公路和城市交通三個(gè)領(lǐng)域 [5]。它由清華大學(xué)計(jì)算機(jī)系智能技術(shù)與系統(tǒng)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室在中國(guó) 科學(xué)院院士張鈸主持下研制的新一代智能移動(dòng)機(jī)器人，兼有面向高速公路和一般道路的功能 [8]。它在軍事、民用、太空開(kāi)發(fā)等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。 為了適應(yīng)機(jī)電一體化的發(fā)展在汽車(chē)智能化方向的發(fā)展要求，提出簡(jiǎn)易智能小車(chē)的構(gòu)想，目的在于：通過(guò)獨(dú)立設(shè)計(jì)并制作一輛具有簡(jiǎn)單智能化的簡(jiǎn)易小車(chē)，獲得項(xiàng)目整體設(shè)計(jì)的能力，并掌握多通道多樣化傳感器綜合控制的方法。 通過(guò)對(duì)題目的分析，我們把 智能 小車(chē)分解成這幾個(gè)模塊，即單片機(jī)主控模塊、 電源模塊、電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、紅外傳感模塊、藍(lán)牙通信模塊等幾個(gè)部分。 （ 3）甲、乙兩車(chē)在完成（ 2）時(shí)的行駛 時(shí)間要盡可能短。 （ 3）在完成上述功能后，重新設(shè)定甲車(chē)起始位置（在離起點(diǎn)標(biāo)志線(xiàn)前進(jìn)方向 40cm范圍內(nèi)任意設(shè)定），實(shí)現(xiàn)甲、乙兩車(chē)四圈交替領(lǐng)跑功能，行駛時(shí)間要盡可能的短。寫(xiě)入單片機(jī)內(nèi)的程序還可以進(jìn)行加密，這又很好地保護(hù)了你的勞動(dòng)成果。內(nèi)部集成 MAX810 專(zhuān)用復(fù)位電路 ,2 路 PWM,8 路高速 10 位 A/D 轉(zhuǎn)換(250K/S),針對(duì)電機(jī)控制，強(qiáng)干擾場(chǎng)合 [12]。 P0 能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù) /地址的第八位。作為輸入時(shí)， P2 口的管腳電位被外部拉低，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。當(dāng) P3 口寫(xiě)入 “1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。在 FLASH 編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。如想禁止 ALE 的輸出可在 SFR8EH 地址上置 0。在由外部程序存儲(chǔ)器取址期間，每個(gè)機(jī)器周期 PSEN 兩次有效。 方案二：采用光敏電阻探測(cè)器。但這種方案受環(huán)境中光線(xiàn)的影響很大，循跡很不理想 ，故我們放棄了。 C_E 為紅外接收管。取標(biāo)稱(chēng)電阻， R=200， 那么此時(shí)的電流小于 20mA，但是不影響結(jié)果 [17]。 輸出電壓為低電平。它的基本原理圖如圖 25 所示。但是。缺點(diǎn)是繼電器的響應(yīng)時(shí)間慢、機(jī)械結(jié)構(gòu)易損壞、可靠性不高。如圖 26 為 L298N 的電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路。如圖 27 所示為超聲波測(cè)距的時(shí)序圖，先發(fā)出一個(gè)觸發(fā)信號(hào)，模塊內(nèi)部再循環(huán)發(fā)出高脈沖，被拉成 高電平，當(dāng)接收到返回信號(hào)時(shí)，模塊內(nèi)部被拉低，通過(guò)超聲波的波速乘上高電平的一半時(shí)間就是小車(chē)離前面小車(chē)的距離，然后通過(guò)程序再對(duì)小車(chē)進(jìn)行相應(yīng)的控制 [19]。接收時(shí)，工作電流只有 mA，多種低功率工作模式 (掉電模式和空閑模式 )使節(jié)能設(shè)計(jì)更方便。從設(shè)備可以與主設(shè)備配對(duì)連接通訊之外還可以與手機(jī)、電腦的藍(lán)牙適配器、 PDA 等設(shè)備配對(duì)連接然后通訊。當(dāng)前面的小車(chē)跑到超車(chē)區(qū)時(shí)，后面的小車(chē)到達(dá)超車(chē)標(biāo)志線(xiàn)，當(dāng)后面的小車(chē)剛好檢測(cè)到超車(chē)標(biāo)志線(xiàn)的第一根黑線(xiàn)時(shí)通過(guò)藍(lán)牙給后面的小車(chē)發(fā)送指令，使其減速，緩慢向前行駛，當(dāng)后面的小車(chē)超過(guò)前面的小車(chē)通過(guò)超車(chē)區(qū)后面的第一個(gè)轉(zhuǎn)彎標(biāo)志線(xiàn)時(shí)再發(fā)出一個(gè)藍(lán)牙指令給另一個(gè)小車(chē)，使其加速。 方案二： 讓小車(chē)踩黑線(xiàn)跑。 通過(guò)我們反復(fù)的測(cè)試，我們采用方案二，方案二的可控性、穩(wěn)定性都相對(duì)較高一些。通過(guò)反復(fù)的調(diào)試，找到兩個(gè)小車(chē)各自合適的循跡 PWM 值。狀態(tài)指示 LED： PIO(1)用于指示藍(lán)牙模塊所處狀態(tài)， LED 燈閃爍方式與藍(lán)牙模塊狀態(tài)對(duì)應(yīng)如表31所示 。 21 軟件設(shè)計(jì) 程序設(shè)計(jì) 說(shuō)明及流程圖 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)說(shuō)明 在進(jìn)行微機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，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(gè)生產(chǎn)對(duì)象的實(shí)際需要設(shè)計(jì)應(yīng)用程序。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。 模塊程序設(shè)計(jì)法的主要優(yōu)點(diǎn)是： 單個(gè)模塊比起一個(gè)完整的程序易編寫(xiě)及調(diào)試； 模塊可以共存，一個(gè)模塊可以被多個(gè)任務(wù)在不同條件下調(diào)用； 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。 CL = 0。 CCAPM1 = 0x42。 } void go_stright(void) \\直行 { motor_in2=0。 pwm(130,0)。 motor_in4=1。 pwm(140,110)。 以下為尋跡程序清單： void nei_xunji() \\內(nèi)循跡 { if((left_flag_0==0)amp。 delay(8)。 delay(5)。 en_b=0。 pwm(200,80)。 delay(5)。 delay(5)。 en_b=0。 pwm(80,200)。(left_flag_1==1)) { en_a=0。 en_b=1。 en_b=0。 go_stright()。(left_flag_1==1)) { pwm(200,140)。 } else { go_stright()。amp。 en_a=1。 } else if((right_flag_0==1)amp。 delay(10)。 delay(5)。 en_a=1。 } 29 測(cè)試數(shù)據(jù)、測(cè)試結(jié)果分析及結(jié)論 測(cè)試方法與儀器 測(cè) 試儀器 測(cè)試儀器包括秒表、數(shù)字萬(wàn)用表、信號(hào)發(fā)生器、示波器、 MCS51 仿真機(jī)、直流穩(wěn)壓電源等。 (2)測(cè)距精度分析 測(cè)速系統(tǒng)采用了電機(jī)軸光電碼盤(pán)檢測(cè)技術(shù)。從傳感器信號(hào)的處理，到單片機(jī)接收并處理信號(hào)，再到輸出信號(hào)至外部系統(tǒng)，通過(guò)該作品的設(shè)計(jì)制作，使我更好的了解了各類(lèi)傳感器，掌握了光電三極管的使用，并熟悉了單片機(jī)的中斷和定時(shí)器的控制，掌握了大功率驅(qū)動(dòng)芯片 L298N 的使用，程序中對(duì)各種任務(wù)的合理安排，使整體系統(tǒng)能夠更好的協(xié)同工作，增強(qiáng)了自己的動(dòng)手能力，更好的熟悉的了解了一個(gè) 單片機(jī)系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)過(guò)程。 學(xué)習(xí)的過(guò)程中雖然遇到很多困難， 但經(jīng)過(guò)努力克服了困難解決了問(wèn)題，最終完成了設(shè)計(jì)。 首