【正文】 字節(jié) Flash， 256 字節(jié) RAM， 32 位 I/O 口 線，看門狗定時器， 2 個數(shù)據(jù)指針，三個 16 位 定時器 /計數(shù)器，一個 6 向量 2 級中斷結構，全雙工串行口，片內晶振及時鐘電路。超聲波定位的基本原理是通過接收幾個固定位置的發(fā)射點的超聲波接收器 , 在小車上加入一個發(fā)射器，通過無線模塊計算各模塊接收到超聲波的時間差，通過集成模塊的內部算法得出小車所在位置和原設定位置的偏差情況，從而得到主體到這幾個發(fā)射點的距離 , 實現(xiàn)了超聲波的定位，由于超聲波在空氣中的衰減較大 , 它只適用于較小的范圍，而且使用此方案還將面臨著在家中的超聲波各通訊線的布局，使用很不方便。采 用紅外發(fā)射管和接收管光電對管尋跡傳感器。當有光線反射回來時，輸出低電平。超聲波傳感器的原理是：超聲波由壓電陶瓷超聲波傳感器發(fā)出后，遇到障礙物便反射回來，再被超聲波傳感器接收。 電源單元方案 比較與選擇 方案一：采用單電源供電，通過單電源同時對單片機和直流電機進行供電，此方案的優(yōu)點是，減少機身的重量，操作簡單，其缺點是，這樣會使單片機的波動變大，影響單片機的性能，穩(wěn)定性比較弱。這類電機用于錄音機、錄相機、唱機或激光唱機等固定轉速的機器或設備中 ， 也用于變速范圍很寬的驅動裝置 ，但容易受到外部因素干擾，影響穩(wěn)定的轉速和轉矩輸出。 考慮到性價比問題，本設計選擇 用 AT89S52 單片機做控制器。 遙控端由 MPU0605 陀螺儀和無線模塊、按鍵模塊 、 LCD 顯示模塊組成 ,通過檢測按鍵和陀螺儀數(shù)據(jù)送入 89C52 單片機處理后判斷用戶的指令 ,然后通過NRF24L01 無線模塊把指令發(fā)送到小車端 ,同時在 LCD12864 顯示當前工作模式和小車的狀態(tài) . 主控單元方案比較與選擇 按照題目要求，控制器主要用于控制電機，通過相關傳感器對路面 的軌跡信息進行處理，并將處理信號傳輸給控制器，然后控制器做出相應的處理，實現(xiàn)小車的自動循跡和自動避障。小車具有以下幾個功能：自動避障功能；尋跡功能（按路面的黑色軌道行駛 ） 。我們要結合我國國情，在某一方面或某些方面，對智能車進行深入細致的研究，為它今后的發(fā)展及實際應用打下堅實的基礎。并且各交通、汽車企業(yè)越來越加大了對 ITS 及智能車輛技術研發(fā)的投入，整個社會的關注程度在不斷提高。其體系結構以水平式結構為主，采用傳統(tǒng)的“感知 建模 規(guī)劃 執(zhí)行”算法，其直線跟蹤速度達到 20km/h，避障速度達到 510km/h。雖然我國在智能車輛技術方面的研究總體上落后于發(fā)達國家，并且存在一定得技術差距，但是我們也取得了一系列的成果，主要有： （ 1） 中國第一汽車集團公司和國防科技大學機電工程與自動化學院與 2020年研制成功我國第一輛自主駕駛轎車。 日本大阪大學的研究 大阪大學的 Shirai 實驗室所研制的智能小車，采用了航位推測系統(tǒng)（ Dead Reckoning System） ，分別利用旋轉編碼器和電位計來獲取智能小車的轉向角，從而完成了智能小車的定位。這是一個雙目視覺系統(tǒng)，具有極高的穩(wěn)定性。這一階段的研究成果代表了當前國外智能車輛的主要發(fā)展方向。進入 80 年代中期，設計和制造智能車輛的浪潮席卷全世界，一大批世界著名的公司開始研制智能車輛平臺。 第二階段 從 80 年代中后期開始，世界主要發(fā)達國家對智能車輛開展了卓有成效的研究。 1954 年美國Barrett Electronics 公司研究開發(fā)了世界上第一臺自主引導車系統(tǒng) AGVS（ Automated Guided Vehicle System）。智能車輛駕駛是一種通用性術語，指全部或部分完成一項或多項駕駛任務的綜合車輛技術。智能化全面的發(fā)展是實現(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)生產的效率，實現(xiàn)現(xiàn)有工業(yè)生產水平從自動化向智能化升級，實現(xiàn)當今智能化發(fā)展由高端向大眾普及。操作員可以通過修改智能小車的計算機程序來改變它的行駛方向。設計的智能電動小車應該能夠實現(xiàn) 適應能力，能自動避障，可以智能規(guī)劃路徑。全國電子大賽和省內電子大賽幾乎每次都有智能小車這方面的題目，全國各高校也都很重視該題目的研究?？梢娖溲芯恳饬x很大。 智能化作為現(xiàn)代社會的新產物，是以后的發(fā)展方向，他可以按照預先設定的模式在一個特定的環(huán)境 里自動的運作，無需人為管理，便可以完成預期所要達到的或是更高的目標。因此，智能小車具有再編程的特性，是機器人的一種。從先前的模擬電路設計，到數(shù)字電路設計，再到現(xiàn)在的集成芯片的應用，各種能實現(xiàn)同樣功能的元件越來越小為智能化產物的生成奠定了良好的物質基礎。智能車輛的一個基本特征是在一定道路條件下實現(xiàn)全部或者部分的自動駕駛功能，下面簡單介紹一下國內外智能小車研究的發(fā)展情況。該系統(tǒng)只是一個運行在固定線路上的拖車式運貨平臺，但它卻具有了智能車輛最基本得特征即無人駕駛。在歐洲 ，普羅米修斯項目于 1986 年開始了在這個領域的探索。 第三階段 從 90 年代開始，智能車輛進入了深入、系統(tǒng)、大規(guī)模研究階段。在世界科學界和工業(yè)設計界中，眾多的研究機構研發(fā)的智能車輛具有代表性的有： 德意志聯(lián)邦大學的研究 1985 年，第一輛 VaMoRs 智能原型車輛在戶外高速公路上以 100km/h 的速度進行了測試，它使用了機器視覺來保證橫向和縱向的車輛控制。 荷蘭鹿特丹港口的研究 智能車輛的研究主要體現(xiàn)在工廠貨物的運輸。 另外，斯特拉斯堡實驗中心、英國國防部門的研究、美國卡內基梅隆大學、奔馳公司、美國麻省理工學院、韓國理工大學對智能車輛也有較多的研究。該自主駕駛轎車在正常交通情況下的高速公路上，行駛的最高穩(wěn)定速度為 13km/h,最高峰值速度達 170km/h，并且具有超車功能，其總體技術性能和指標已經達到世界先進水平。 智能車輛研究也是智能交通系統(tǒng) ITS 的關鍵技術。交通部已將 ITS 研究列入“十五”科技發(fā)展計劃和 2020 年長期規(guī)劃。 主要內容 本課題要開發(fā)一個能自動循跡自動避障 同時可以遙控的智能小車控制系統(tǒng)，系統(tǒng)分小車和遙控器兩部分 ,主要以簡易智能機器人為開發(fā)平臺，選擇通用、價廉的 51 單片機為控制平臺，選擇常見的電機模型車為機械平臺，通過細化設計要求，結合傳感器技術和電機控制技術相關知識實現(xiàn)小車的各種功能?；谥亓Ω袘倪b控 (通過傾斜方向和角度控制小車運動方向和速度 )。 方案一：可以采用 ARM 為系統(tǒng)的控制器，優(yōu)點是該系統(tǒng)功能強大，片上外設集成度搞密度高，提高了穩(wěn)定性，系統(tǒng)的處理速度也很高，適合作為大規(guī)模實時系統(tǒng)的控制核心。 電機單元方案比較與選擇 方案一：采用直流電機，配合 LM293 驅動芯片組合。 方案二： 采用直流減速電機。 方案二：采用雙電源供電，通過兩個獨立的電源分別對單片機和直流減速電機進行供電，此方案的優(yōu)點是，減少波動，穩(wěn)定性比較好，可以讓小車更好的運作起來，唯一的缺點就是會增加小車的重量。但使用超聲波模塊的成本比較高。當沒有光線反射回來時，輸出高電平。紅外發(fā)射管發(fā)出紅外線，當發(fā)出的紅外線照射到白色的平面后反射，若紅外接收管能接收到反射回的光線則檢測出白線繼而輸出低電平，若接收不到發(fā)射管發(fā)出的光線則檢測出黑線繼而輸出高電平。 經實測發(fā)現(xiàn)方案一中的紅外對管型尋跡模塊只要給進行一定的改善，對環(huán)境的適應能力還是比較強的例如可以在 晚上行進，這樣就可以用低成本來實現(xiàn)我們你所需要的功能，所以就排除了方案二，以方案一作為小車在家庭中的行進方式。另外， STC89C52 可降至 0Hz 靜態(tài)邏輯操作，支持 2 種軟件可選擇節(jié)電模式。 圖 4 單片機最小系統(tǒng) 時鐘電路 單片機的時鐘產生有兩種方法： 內部時鐘方式和外部時鐘方式。這個放大器與作為反饋元件的片外晶體諧振器一起構成一個自激振蕩器。在焊接刷電路板時，晶體振蕩器和電容應盡可能安裝得與單片機芯片靠近，以減少寄生電容，更好地保證震蕩器穩(wěn)定和可靠地工作。所謂上電復位，是指計算機加電瞬間，要在 RST 引腳出現(xiàn)大于 10MS 的正脈沖，使單片機進入復位狀態(tài)。 圖 5 電機驅動原理簡圖 L298N 芯片的介紹 L298N 是 ST 公司生產的一種高電壓、大電流電機驅動芯片。使用 L298N 芯片驅動電機，該芯片可以驅動一臺兩相步進電機或四相步進電機，也可以驅動兩臺直流電機 ，實物圖及外圍電路如下圖 7 所示。 A~D：輸出端，接電機。 L298N 的 12 四個引腳接到單片機上，通過對單片機的編程就可實現(xiàn)兩個直流電機的 PWM 調速控制， 圖 8 是 L298N 功能邏輯圖。 1 腳和 15 腳下管的發(fā)射極分別單獨引出以便接入電流采樣電阻，形成電流傳感信號。 In3， In4 的邏輯圖與 上圖 相同。光電開關實際發(fā)射頭與接收頭于一體的檢測開關，其工作原理是根據(jù)發(fā)射頭發(fā)出的光束，被物體反射，接收頭據(jù)此做出判斷是否有障礙物。由于 接收管輸出 TTL 電平，有利于單片機對信號的處理。 原理 如 下 圖 圖 11 所示 。內部有四個運算放大器，有相位補償電路。 在黑線檢測電路中用來確定紅外接收信號電平的高低，以電平高低判定黑線有無。 圖 13 紅外對管黑線檢測電路 紅外傳感器 TCRT5000 簡介 TCRT5000光電傳感器模塊是基于 TCRT5000紅外光電傳 感器設計的一款紅外反射式光電開關。此傳感器 含一個反射模塊（發(fā)光二極管）和一個接收模塊（光敏三 極管）。 MPU6000 的角速度全格感測范圍為 177。2020176。8g 與 177。5%、 177。 MPU6000 的包裝尺寸 (QFN)，在業(yè)界是革命性的尺寸。 具有 131 LSBs/176。1000 與 177。2g、 177。 移除加速器與陀螺儀軸間敏感度，降低設定給予的影響與感測器的飄移。 VDD 供電電壓為 177。 5% 陀螺儀運作電流： 5mA，陀螺儀待命電流： 5μA；加速器運作電流： 350μA，加速器省電模式電流： 20μA10Hz 高達 400kHz 快速模式的 I2C，或最高至 20MHz 的 SPI 串 行主機接口 (serial host interface) 內建頻率產生器在所有溫度范圍 (full temperature range)僅有 177。 C 語言 :效率比較低，硬件可操控性比較差，目標代碼體積大，但容易維護，可移植性很好。另外重要的一點，只要看一下編譯后生成的匯編代碼，就能體會到 Keil for C51 生成的目標代碼效率非常之高，多數(shù)語句生成的匯編代碼很緊湊，容易理解。隨著 C51 開發(fā)技術的不斷發(fā)展，從普遍使用匯編語言到逐漸使用高級語言開發(fā)，單片機的開發(fā)軟件也在不斷發(fā)展， Keil軟件 除了致力于單片機的編程開發(fā)平臺外，還針對 目前最流行 C51開發(fā) 項目出品了 Keil for 51 軟件 平臺以及支持在線調試的串口燒寫。 while( TI == 0 )。 ET0=1。 TH1=(65536500)/256。 TR0=1。 _nop_()。 _nop_()。 _nop_()。 _nop_()。 _nop_()。 TX=0。 S=(time*)/10。//如果定時器溢出則距離 S=600 } if(jd==3) {middleS=S。 uchar SIGN=0。//判斷傾斜的方向 X_SIAN=0:前方 X_SIAN=1:下方 STATE=RxBuf[3]。0xf0)4。 for(x=110。y)。 //12MZ 晶振， mode=0。 delay_RX(500)。 TL1=0。 //開啟計數(shù) while(RX)。 TR1=0。 StartModule()。 //當 RX 為 1 計數(shù)并等待 TR1=0。speed2=16。IN1_2=1。 mode=1。 while(!RX)。 //關閉計數(shù) Conut()。IN2_1=0。 measured(2)。 //12MZ 晶振， mode=0。 delay_RX(500)。speed2=20。IN2_2=0。speed2=20。 TH1=0。 //當 RX 為零時等待 TR1=1。 } speed1=20。IN2_1=0。IN2_1=1。speed2=0。IN2_2=0。 //舵 機 復位 TL1 = (65536500)%256。 TR1=1。speed2=0。IN2_2=1。speed2=17。 TH1=0。 //當 RX 為零時等待 TR1=1。 } } else { speed1=0。IN2_1=1。CONTROL_MODE_FLAG==3) { speed1=17。 mode=1。 while(!RX)。 //關閉計數(shù) Conut()。IN2_2=1。amp