【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(jié)構(gòu)，全雙工串行口，片內(nèi)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(nèi)部算法得出小車所在位置和原設(shè)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(zhuǎn)速的機器或設(shè)備中 ， 也用于變速范圍很寬的驅(qū)動裝置 ，但容易受到外部因素干擾，影響穩(wěn)定的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩輸出。 考慮到性價比問題，本設(shè)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(guān)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(yīng)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(jié)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(yīng)用打下堅實的基礎(chǔ)。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(shù)研發(fā)的投入，整個社會的關(guān)注程度在不斷提高。其體系結(jié)構(gòu)以水平式結(jié)構(gòu)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(shù)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(shù)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(xué)機電工程與自動化學(xué)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(xué)的研究 大阪大學(xué)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(zhuǎn)編碼器和電位計來獲取智能小車的轉(zhuǎn)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(shè)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(dǎo)車系統(tǒng) AGVS（ Automated Guided Vehicle System）。智能車輛駕駛是一種通用性術(shù)語，指全部或部分完成一項或多項駕駛?cè)蝿?wù)的綜合車輛技術(shù)。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(chǎn)的效率，實現(xiàn)現(xiàn)有工業(yè)生產(chǎn)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(shè)計的智能電動小車應(yīng)該能夠?qū)崿F(xiàn) 適應(yīng)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(nèi)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(chǎn)物，是以后的發(fā)展方向，他可以按照預(yù)先設(shè)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(yù)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(shè)計，到數(shù)字電路設(shè)計，再到現(xiàn)在的集成芯片的應(yīng)用，各種能實現(xiàn)同樣功能的元件越來越小為智能化產(chǎn)物的生成奠定了良好的物質(zhì)基礎(chǔ)。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(nèi)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(lǐng)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(xué)界和工業(yè)設(shè)計界中，眾多的研究機構(gòu)研發(fā)的智能車輛具有代表性的有： 德意志聯(lián)邦大學(xué)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(nèi)基梅隆大學(xué)、奔馳公司、美國麻省理工學(xué)院、韓國理工大學(xué)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(shù)性能和指標已經(jīng)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(guān)鍵技術(shù)。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(nèi)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(shè)計要求，結(jié)合傳感器技術(shù)和電機控制技術(shù)相關(guān)知識實現(xiàn)小車的各種功能。基于重力感應(yīng)的遙控 (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(shè)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(qū)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(jīng)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(yīng)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(chǎn)生有兩種方法： 內(nèi)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(gòu)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(yīng)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(fù)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(fù)位狀態(tài)。 圖 5 電機驅(qū)動原理簡圖 L298N 芯片的介紹 L298N 是 ST 公司生產(chǎn)的一種高電壓、大電流電機驅(qū)動芯片。使用 L298N 芯片驅(qū)動電機，該芯片可以驅(qū)動一臺兩相步進電機或四相步進電機，也可以驅(qū)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(diào)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(guān)實際發(fā)射頭與接收頭于一體的檢測開關(guān)，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(nèi)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(shè)計的一款紅外反射式光電開關(guān)。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(shè)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(nèi)建頻率產(chǎn)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(shù)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(diào)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(guān)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(fù)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(guān)閉計數(shù) Conut()。IN2_2=1。amp