【正文】 時，則認為遇到障礙。 圖 TCT4016T/R1 9 3 系統(tǒng) 硬件 設計 在第 2 章方案 論證 的基礎上 ，根據(jù)設計要求，對各模塊 的硬件 進行系統(tǒng)設計。其中前面兩個車輪由前輪電機控制，在連桿和支點作用下 控制前輪左右擺動，來調(diào)節(jié)小車的前進方向。 現(xiàn)以 后輪驅動電路為例，對其進行詳細介紹。 至于轉向電機，其電路和驅動電機的電路是一樣的，只是其控制端口為 IOBIOB11， 且在 IOB10和 IOB11都為低電平時， 前輪 在彈簧的作用下保持在中間位置，所以通過控制 IOB IOB9 以及 IOB IOB11 端口的狀態(tài)組合就可以得到小車不同的運動方式。 圖 TCRT5000的 Ic— d 關系 13 當反射距離一定時，其集電極電流就主要和 反射 率有關了，反射率越大，則集電極電流越大 ；反之則越小 。 R10100R9R8300C7104TRIG2OUT3RST4CVOLT5THR6DISC7VCC8GND1U4NE555NVCCT19013信號 1TCRT 5000 圖 TCRT5000接口電路 TCRT5000 的接口電路主要原理： 根據(jù) 檢測到 黑白 地面 的反射率不同進行區(qū)分識別 ， 當檢測到黑色地面時， 由于 反射率不高， IC1 太小，三極管 T1 截止而輸 出高電平； 當檢測到白色地面時，由于反射率較高， IC1 較大，三極管 T1 飽和而輸出低電平，從而實現(xiàn)了白線的檢測。 理論上 555 的使用不是非常的必要，但是其 在實際中 能使得輸出的信號更加的穩(wěn)定可靠， 濾去了沒用的噪聲信號，所以還是比較重要的。 根據(jù)小車循線的基本原理，傳感器理所當然的是要安裝在小車底部了， 而且是安裝在對轉向最為敏感的部位，也就是小車轉向的時候小車擺動幅度較大的地方最佳。 TCRT5000 的 相對 安裝 位置 示意圖 如圖 所示： 圖 TCRT5000 的相對安裝位置示意圖 很多循線小車設計都不止 用 兩個傳感器，一般為四個或更多， 安裝形式為中心對稱分布， 主要是用來防止由于小車慣性太大而沖出第一對傳感器的檢測范圍。 圖 小車前輪底部實物圖 不難發(fā)現(xiàn) ， 底部 有兩個孔，所以可以 利用這兩個孔來安裝和固定傳感器了。那個半圓的作用是避開 調(diào)整前輪轉向平衡桿 ，使的即使安裝了傳感器也不能影響它的功能。這樣的缺點是不容易拆卸 ，而且影響了前輪轉向平衡調(diào)整桿的使用，但 幸運的 是影響 不大 ，而且比螺絲 安裝 結實。 表 TCT4016T/R1的產(chǎn)品性能 性能 要求 標稱頻率（ KHz） 40 發(fā) 射聲壓 at40KHz（ 0dB=） min 117dB 接收靈敏度 at40KHz (0dB=V/Pa) min － 65dB 靜電容量 at1KHz,1V(PF) 2400 25％ 阻抗（ Ohm） 1000 － 6dB 帶寬（ KHz） 2 － 6dB 指向角 45 很明顯， TCT4016T/R1 的發(fā)射和接收電路 都要 進行設計。 這個電路有一個很嚴重的問題，在 小車上 40KHz 的方波不可能由單片機產(chǎn)生 ， 因為 凌陽單片機專用方波的產(chǎn)生口已經(jīng)被用于小車后輪的 PWM 調(diào)速了，也就是說那個端口被小車的驅動電路給占了 。 于是我繼續(xù)在網(wǎng)絡上尋找，最后有一位網(wǎng)友給我介紹了一個專門設計多諧振蕩器的小軟件，其不但能確定各元件的最佳物理量，也能設計出能1 2 3 4ABCD4321DCBAT i t l eN um be r R e vi s i onS i z eA4D a t e : 17 A ug 20 04 S he e t o f F i l e : D : \ 電 子 教 案 \ D Z J A 0 4 . S C H D r a w n B y :7621CO5384R U c cOUTDTHTRGNDI C 1N E 55 5R1R2V C CC1 C2uot w 1 w 2tU OHU OL 19 產(chǎn)生頻率為 40KHz 占空比為 50%的方波的振蕩電路 。雖然改動 1R和 2R 的阻值會造成輸出方波的頻率和占空比的改變，但是我用 軟件進行了計算，其頻率變化并不大，而占空比基本沒變，理論上是不會有什么影響的。 20 RTCT4016C6104R610KC5224R410KR710kR51MC730PC91000PR810KC830PR101MR11F1IN+2IN3V4S6O7V+8B5U4LM311R91MBACK_PLUSR1320KR1422K814321U1ANE5532AJG847562U1BNE5532AJGVCCVCCVCCVCC 圖 超聲波回波接收處理電路 電路有了，接下來配置 所有的元件，用面包板組出了 和 所示的電路，經(jīng)過仔細的檢查后用凌陽提供的測距標準程序進行測試，試驗很不如意，要么收不到回波要么有干擾，根本不能正常工作。 經(jīng)過 上網(wǎng)查找資料，并向有經(jīng)驗的人請教 ，發(fā)現(xiàn) 此電路的發(fā)射電路驅動不好，CD4049 的供電電壓范圍太大，根本不適合， NE5532 也用得不好，更不應該用 LM311比較器等缺點， 于是轉換思路，徹底放棄此電路，重新設計新的電路，并實現(xiàn)了一個比較成熟且 簡單的電路， 且對該 電路進行 了 全面的試驗。 其電路圖如圖 。 這是一個用于電視遙控器接收端信號處理的，其接收的信號頻率為 38KHz，與超聲波的頻率 40KHz 非 常的接近，而且 這個頻率可以在硬件電路里改變一個電阻值就可以 對其 進行調(diào)整，所以用來作為超聲波的接收電路非常的合適。但 C4的改變會影響到頻 率特性，一般在實際使用中不必改動，推薦選用參數(shù)為 R5=， C4=1μ F。例如，取 R=200kΩ時， 0f ≈ 42kHz，若取 R=220kΩ，則中心頻率 0f ≈ 38kHz，在此取 200kΩ 。 電路 確定 后，買了 CX20206A 和 一對 TCT4016T/R1， 開始試驗， 最開始 ， 并 沒有在超聲波頭之間 并 連 563 電容， 結果 總 是存在干擾，后來把那個電容加上 后 ，實驗非常順利，超聲波也非常穩(wěn)定了， 電路就 基本 確定 下來。 經(jīng)仔細觀察小車車體，發(fā)現(xiàn) 在小車 的 控制板和電機驅動 板之間 可以通過小銅桿 加一個電路板用 來焊接整個電路 （含循線處理電路），而且同時也可把超聲波傳感器直接焊接在此電路板上，再者控制板和我所加的電路板之間的連接也可用排插口很好的連接。 圖 焊接好的電路板 圖 中左端兩個圓頭形狀的元件就是超聲波傳感器，黑色為接收頭，白色的為發(fā)射頭，在其周圍相應的便是接收電路和發(fā)射電路。 右邊三個排插接口就是電路板與控制板的接口，其位置 與控制板對應，在安裝的時候控制板的排針能剛好對上這幾個排插口，從 而實現(xiàn)連接。 其中 由于 語音識別程序部分基本都是用 的 凌陽提供的函數(shù)庫里的函數(shù)， 而且在主程序里有 所介紹， 在本章將不 再單獨 說明。 圖 主程序流程圖 右轉 開始 初始化 訓練過？ 語音訓練與儲存 置相關標志位 語音識別初始化 判斷命令 判斷命令 判斷命令 播放應答 進入語音模式 進入循線模式 左后退 右后退 前進 后退 左轉 返回 判斷 KEY3 清相關標志位 進入死循環(huán) 否 是 是 否 第一組 第二組 27 流程描述：打開小車的電源開關時 執(zhí)行端口初始化程序，然后判斷是否進行過訓練，如果沒有就進入訓練程序，如果已經(jīng)訓練過了就直接 初始化語音識別器，進行語音識別，判斷 語音命令并執(zhí)行相關動作，然后判斷 KEY3 鍵是否按下，如果是，清 相應的訓練標志位，再進入死循環(huán)，等待看門狗 復位，則達到了需要重新訓練的效果。 圖 循線程序流程圖 流程描述： 在循線的時候 是 不會識別 語音命令的 ，所以首先關閉語音識別器以避免干擾，然后初始化循線用到的端口， 再檢測循線傳感器是否有信號輸入，如果進入 關識別器 初始化 退出 有無信號 PWM 調(diào)速 停車 判斷狀態(tài) 全沒信號：停車 左有右無：右拐 右有左無：左拐 都有信號：前進 開識別器并停車 判斷 KEY2 是 否 有 無 28 有了 就跳 出循環(huán)，用 PWM 調(diào)速的方式 給后輪一個速度， 接下來就是判斷兩個傳 感器的狀態(tài)，根據(jù)它們的狀態(tài)執(zhí)行小車方向的修正，同時檢測 KEY2 鍵是否按下，如果按下，則停車并退出循環(huán)，打開識別器，返回主程序。 障礙檢測模塊 程序設計 障礙檢測模塊的程序是在小車執(zhí)行語音命令前進、左拐、右拐時在前進、左拐、右拐的子程序中調(diào)用的，障礙檢測其實是個測距的過程，圖 是避障程序的流程圖。 圖 前進程序流程圖 流程描述：在接到前進命令時， 調(diào)用小車的前進命令，首先關閉識別器，防止干擾，然后初始化相關端口， 然后 調(diào)用避 障程序，看看是否小車前面本來就有障礙，如果有，則不前進并播放遇到障礙語音提示，沒有的話就開始前進，前進的過程中不斷的調(diào)用 避障 程序，并檢測障礙標志， 當障礙標志為 1 時立即停車，并播放遇到障礙的語音提示。 語音播放程序設計 語音播放程序很多函數(shù)都是有函數(shù)庫提供，所以語音播放函數(shù)比較簡單，其 分為兩部分，一是播放流程控制 （如圖 ） ，一是中斷播放服務程序 （如圖 ） 。訓練成功后語音提示“ 準備就緒開始辨識 ” 和“請選擇模式” ，就可以對小車進行語音控制了。 如果想返回語音模式，可以命令“返回”，即可返回并語音提示“返回成功 ” ，這時就可以進入了模式選擇菜單；當語音命令為“循線”時，小車進入循線模式，在循線模式下拿起小車，小車是不會向前走的，只有放到線軌上，小車才進行循線動作，而且在循線過程中拿起了小車，小車也會立即停車的，如果想返回，則只需按下控制板上的 KEY2 鍵即可實 現(xiàn)返回并語音播放 “ 返回成功 ” 。 34 結論 根據(jù)本次設計要求， 我 系統(tǒng)地閱讀了大量的資料， 并 認真分析了設計課題的需求 ，還系統(tǒng)學習了 凌陽單片機的工作原理 及其使用方法 ， 并 獨自設計 智能小車的整個項目 。 本次畢業(yè)設計還使我 意識到 了 實驗的重要性，在 硬件制作和軟件 調(diào)試 的過程中 ，出現(xiàn)了很多問題，最終都是通過實驗的方法來解決的。 35 謝辭 回首大學四年，感慨萬千！ 值此畢業(yè)論文完成之際，謹向給予我指導的張利老師表示誠摯的感謝！從論文的開題，到系統(tǒng)的分析、設計、編碼實現(xiàn)，以至論文的成稿，張老師給了我諸多的幫助和悉心的指導，其嚴謹?shù)淖黠L和認真的學習態(tài)度感染了我，使我認識到，學習不僅要注重方法，更要有嚴謹、主動的態(tài)度，這將對我以后的工作學習產(chǎn)生深遠的影響！再次向我的指導老師張利老師致以最誠摯的謝意！ 另外，我還要感謝所有在我畢業(yè)設計期間給予我?guī)椭膭⒄饔罾蠋熀涂萍紭莿⒗蠋?以及張偉偉 師兄 。 //是否為第一次下載 unsigned int uiRes。 //返回標志 *P_IOA_Data = 0xf000。 //初始化超聲波測距模組 IO 口 CarSystemInit()。 //格式化需要存儲命令的存儲器 PlaySnd(15, 3)。 //播放 訓練 2 TrainFiveCommand(1)。 //播放訓練成功 ,開始辨識 uiFlagFirst = 0xaaaa。 uiBS_Team = 0。 reFlag=0。 break。 goto Loop。 PlaySnd(17, 3)。 case 1: Car_Go(100)。 Execute_route()。 goto Loop。 } break。break。 //第一組的第五個命令（右后退） case 1: Car_TurnRight(100)。 uiKey = uiKeyamp。 }*P_Watchdog_Clear = 0x0001。 BSR_StopRecognizer()。 //關閉停止 。 CarSystemInit()。 //標志 unsigned int i=1。 if(uiKey == 0x0004) //檢測 KEY3 鍵 { F_FlashErase(0xfd00