【正文】 沈陽(yáng)理工大學(xué) 7 制 直流 電機(jī)， 而不使用步進(jìn)電機(jī)。當(dāng)光線照射到白線上面時(shí)，光線發(fā)射強(qiáng)烈，光線照射到黑線上面時(shí)，光線發(fā)射較弱。概括的講：一塊芯片就成了一臺(tái)計(jì)算機(jī)。 本課題選擇了 STC 公司的生產(chǎn)的 STC89C52 單片機(jī)。 STC89C52 具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能 :8k 字節(jié) Flash， 512 字節(jié)RAM， 32 位 I/O 口線，看門(mén)狗定時(shí)器，內(nèi)置 4KB EEPROM， 兩 個(gè) 16 位定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器，一個(gè) 6 向量 2 級(jí)中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口。時(shí)鐘可以由內(nèi)部方式產(chǎn)生或外部方式產(chǎn)生。由于外部時(shí)鐘信號(hào)經(jīng)過(guò)二分頻觸發(fā)后作為外部時(shí)鐘電路輸入的，所以對(duì)外部時(shí)鐘信號(hào)的占空比沒(méi)有要求 。 89 系列單片機(jī)的復(fù)位信號(hào)是從 RST引腳輸入到芯片內(nèi)的施密特觸發(fā)器中的。 當(dāng)系統(tǒng)處于正常工作狀態(tài)時(shí)，且振蕩器穩(wěn)定后，如果 RST引腳上有一個(gè)高電平并維持 2 個(gè)機(jī)器周期 (24 個(gè)振蕩周期 )以上，則 CPU 就可以響應(yīng)并將系統(tǒng)復(fù)位。 圖 單片機(jī)復(fù)位電路圖 光電傳感器模塊 循跡 光電傳感器原理， 就是 利用 黑線 對(duì)紅外線不同的反射能力通過(guò)光敏二極管或光敏三極管，接收反射回的不同光強(qiáng)信號(hào)，把不同光強(qiáng)轉(zhuǎn)換為電流信號(hào)，最后通過(guò)電阻，轉(zhuǎn)換為單片機(jī)可識(shí)別的高低電平。 這種探測(cè)方法，即利用紅外線在不同顏色的表面特征，具有不同的反射性能，汽車(chē)行駛過(guò)程中接收地面的紅外光。紅外發(fā)射和接收紅外線感應(yīng)器，可以使自己或直接使用集成 紅外探頭。 本設(shè)計(jì) 采用第二種方法。如果小車(chē)向右偏離 黑線 ，左邊傳感器產(chǎn)生一個(gè) 高電平，單片機(jī)判斷這個(gè)信號(hào)，然后向左拐。因此傳感器合理的布局很重要，傳感器布局需要考慮小車(chē)行駛過(guò)程中信息檢測(cè)的準(zhǔn)確度和前瞻性，能使在相同數(shù)量的傳感器下，獲得更多的數(shù)據(jù)。等距排布型不利于采集準(zhǔn)確的彎道信息。整個(gè)布局有利于在彎道處提高小車(chē)速度。 此種方案可調(diào)性大，但 此種方法需要較多傳感器，冗余較大，比較笨重，增加小車(chē)的重量，不利于小 車(chē)的加減速。直流電機(jī)運(yùn)行時(shí)靜止不動(dòng)的部分稱(chēng)為 定子 ，定子的主要作用是產(chǎn)生 磁場(chǎng) ，由機(jī)座、主 磁極 、換向極、端蓋、軸承和 電刷 裝置等組成。直接通過(guò)電源來(lái)調(diào)節(jié)輸出電壓，直接通過(guò) 單片機(jī)的 IO 端口提供信號(hào)，使得電路簡(jiǎn)單，使用更 方便。 L298N 是一個(gè)內(nèi)部有 兩個(gè) H 橋的高電壓大電流全橋式驅(qū)動(dòng)芯片 ，可以用來(lái)驅(qū)動(dòng)直流電動(dòng)機(jī) 、 步進(jìn)電動(dòng)機(jī) 。四個(gè)三極管就是 H 橋的四條垂直線，而電機(jī)就是 H 中的橫線。 如圖所示， H 橋電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路包 含 四 個(gè)三極管和一個(gè)電機(jī)。 下面分析 另一對(duì)三極管 Q2 和 Q3，當(dāng)兩個(gè)三極管同時(shí) 導(dǎo)通的情況 下 ，電流將從右至左流過(guò)電機(jī)。此時(shí)，電路中除了三極管外沒(méi)有其他任何負(fù)載，因此電路上的電流就可能達(dá)到最大值 ，該電流僅受電源性能限制，可能 燒壞三極管。 采用以上方法，電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)就只需要用三個(gè)信號(hào)控制：兩個(gè)方向信號(hào)和一個(gè)使能信號(hào)。 最接近 機(jī)器 的 語(yǔ)言 是匯編語(yǔ)言 ， 其 常用來(lái)編制與系統(tǒng)硬件相關(guān)的程序，如訪問(wèn) I/O口、中斷處理程序等，它是 一種最快而又最有效的語(yǔ)言，在對(duì)于程 序的空間和時(shí)間要求很高的場(chǎng)合中 使用匯編語(yǔ)言是最佳的選擇 ， 然而匯編語(yǔ)言也有其自身的缺 點(diǎn) ，比如程序開(kāi)發(fā)周期較長(zhǎng) 、 浮點(diǎn)運(yùn)算處理復(fù)雜 、 程序移植性差等 不利因素 。 模塊化結(jié)構(gòu)程序的設(shè)計(jì)，可以使系統(tǒng)軟件便于調(diào)試與優(yōu)化，也使其他人更好地理解和閱讀系統(tǒng)的程 序設(shè)計(jì)。 Keil 提供了包括 C 編譯器 、宏 匯編、連接器、庫(kù)管理和一個(gè)功能強(qiáng)大的仿真調(diào)試器等在內(nèi)的完整開(kāi)發(fā)方案，通過(guò)一個(gè) 集成開(kāi)發(fā)環(huán)境 （ uVision）將這些部分組合在一起。在開(kāi)發(fā)大型軟件時(shí)更能體現(xiàn)高級(jí)語(yǔ)言的優(yōu)勢(shì) [8]。 ABS 文件由 OH51 轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的 Hex文件，由仿真器使用直接對(duì)目標(biāo)板進(jìn)行調(diào)試，也可以直接寫(xiě)入程序存貯器如 EPROM 中。 圖 Keil 軟件 新建 工程界面 沈陽(yáng)理工大學(xué) 18 點(diǎn)擊會(huì)出現(xiàn)的對(duì)話框中選擇工程存在路徑（如圖 所示），單擊 “保存 ”后，出現(xiàn)界面。這樣就建立 好 了一個(gè)空的 51 工程（如圖 所示）。 圖 保存文本改寫(xiě)界面 沈陽(yáng)理工大學(xué) 20 將寫(xiě)完的程序添加到工程里面，如圖 ，在左邊 Project Workspace里的 Source Group 1 上右擊，選擇 Add Files to Group ?Source Group 1?。接著， Keil 會(huì)打出下面的提示： 0 Error(s), 0 Warning(s).建立工程的時(shí)候，默認(rèn)是不生成 HEX 文件的，得在 編譯做如下設(shè)置：在Project Workspace 里 Target 1 上右擊，選擇 “Options for Target ?Target 1”。 圖 系統(tǒng)主程序流程圖 沈陽(yáng)理工大學(xué) 22 5 系統(tǒng)的 總體調(diào)試 硬件的測(cè)試 按照之前設(shè)計(jì)好的 智能 循跡 小車(chē) 原理圖，詳細(xì)計(jì)算系統(tǒng)中各個(gè)元件的參數(shù)，選擇相應(yīng)器件，制作實(shí)際電路板。實(shí)際中，因?yàn)楦鞣N原因?qū)е孪到y(tǒng)時(shí)鐘不正常而出現(xiàn)系統(tǒng)無(wú)法正常運(yùn)行的情況時(shí)有，因此系統(tǒng)時(shí)鐘是否振是通電檢 查的首要環(huán)節(jié)。單片機(jī)正常工作時(shí)， RST復(fù)位引腳應(yīng)為 0V，按下復(fù)位按鍵時(shí)，復(fù)位引腳為高電平 5V 左右 [11]。 第三步：點(diǎn)擊 File 欄的 Load Buffer 選項(xiàng)打開(kāi)已經(jīng)編譯好的 HEX 文件。在軟件的調(diào)試過(guò)程中主要遇到的問(wèn)題如下： (1) 在測(cè)試中遇到小車(chē)遇到黑線電機(jī)不動(dòng) . 解決：首先使用試測(cè) 儀對(duì)電路進(jìn)行測(cè)試 ,觀察是否存在漏焊、虛焊、或電子元件損壞。 沈陽(yáng)理工大學(xué) 24 結(jié) 論 本課題研究的內(nèi)容主要是智能小車(chē)的循跡系統(tǒng)。由于傳感器不在同一直線上，故小車(chē)轉(zhuǎn)彎時(shí)，左右兩邊后部的傳感器 有較大的采樣空間，兩邊前端的傳感器則對(duì)采集的信號(hào)有更好的前瞻性 。 循跡 小車(chē)在完成設(shè)計(jì)預(yù)想的前提下，主要考慮了車(chē)體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的簡(jiǎn) 單 化，降低了制作成本，使之更具有普及性。 (2)增加避障控制功能： 包括避障的 精確性和靈活度 這兩個(gè) 指標(biāo)。 所謂 “送人一魚(yú)，僅供一飯之需；而授之以漁，則終生受用無(wú)窮。 由于知識(shí)水平有限，錯(cuò)誤在所難免，懇請(qǐng)各位老師批評(píng)指正。 //電機(jī)控制端 sbit IN2=P1^3。 //傳感器管腳位聲明 sbit RP2=P2^1。 //用于中斷計(jì)數(shù) //延時(shí)函數(shù)，延時(shí) z秒 void delay(int z) { int x,y。y0。 } void forward2() //電機(jī) 2 前進(jìn) 沈陽(yáng)理工大學(xué) 33 { IN3=0。 } void back2() //電機(jī) 2 后退 { IN3=1。 if(t2sd2) //電機(jī) 2 PWM 調(diào)速 PWM2=1。 speed(t1,sd1,t2,sd2)。 } /*********************第三部分 主函數(shù) *********************/ void main() { int num=0。 //定時(shí) 1ms TL0=(655361000)%256。 //使小車(chē)沖上黑色軌道 delay(350)。amp。 //1111 當(dāng)四個(gè) LED都沒(méi)檢測(cè)到黑線時(shí)，小車(chē)后退 if(RP1==1amp。RP3==0amp。amp。amp。RP2==1amp。RP4==1) turn(count1,0,count2,150)。amp。 // 1011 當(dāng)?shù)诙?個(gè) LED 檢測(cè)到黑線時(shí)，小車(chē)偏左轉(zhuǎn) if(RP1==0amp。RP3==1amp。amp。amp。RP2==1amp。RP4==1) turn(count1,150,count2,80)。amp。 // 1110 當(dāng)?shù)谒膫€(gè) LED 檢測(cè)到黑線時(shí)，小車(chē)右轉(zhuǎn) if(RP1==1amp。RP3==0amp。amp。amp。RP2==0amp。RP4==0) { if(num==0) { 沈陽(yáng)理工大學(xué) 36 back1()。amp。 。 // 0000 當(dāng)四個(gè) LED再次檢測(cè)到黑線的次數(shù)小于 6次時(shí) //即到達(dá)黑線時(shí)小車(chē)前進(jìn)速度大于后退速度 } if(num=6) { PWM1=0。 delay(100)。RP3==0amp。 // 1000 當(dāng)?shù)诙?、三、四個(gè) LED 檢測(cè)到黑線時(shí)，小車(chē)右大轉(zhuǎn) /****************小車(chē)檢測(cè)到全黑情況的處理 ****************/ if(RP1==0amp。amp。RP4==0) turn(count1,100,count2,0)。RP2==1amp。amp。amp。RP3==0amp。 // 0001 當(dāng)?shù)谝弧⒍?、三個(gè) LED 檢測(cè)到黑線時(shí)，小車(chē)左大轉(zhuǎn) /*********************小車(chē)右轉(zhuǎn) *********************/ if(RP1==1amp。amp。RP4==1) turn(count1,0,count2,100)。RP2==0amp。amp。amp。RP3==1amp。 // 0110 當(dāng) 第一、第四個(gè) LED 檢測(cè)到黑線時(shí)，小車(chē)減速前進(jìn) /*********************小車(chē)左轉(zhuǎn) *********************/ if(RP1==0amp。amp。RP4==1) turn(count1,200,count2,200)。RP2==0amp。amp。amp。 TR0=1。 //中斷模式設(shè)置 EA=1。 back2()。 } /**************電機(jī)的前進(jìn)、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)控制 ***************/ void turn(int t1,int sd1,int t2,int sd2) { forward1()。 } /*********************電機(jī)的速度控制 用 PWM 調(diào)速 *********************/ void speed(int t1,int sd1,int t2,int sd2) { if(t1sd1) //電機(jī) 1 PWM 調(diào)速 PWM1=1。 } void back1() //電機(jī) 1 后退 { IN1=1。 } /*********************第二部分 電機(jī)控制子函數(shù) *********************/ void forward1() //電機(jī) 1 前進(jìn) { IN1=0。x0。 sbit RP4=P2^3。 sbit IN4=P1^5。 //電機(jī) A/B使能端 sbit PWM2=P1^1。 感謝家人，他們的支持和理解 ， 讓 我能夠安心 完成畢業(yè)設(shè)計(jì)，是我最 堅(jiān)強(qiáng) 的 后盾。本文的研究工作 從始至終 都得到了 劉 老師的 熱心 指導(dǎo)和 關(guān)心 。 智能循跡小車(chē)屬于應(yīng)用開(kāi)發(fā)項(xiàng)目，涉及了多種學(xué)科，由于本課題的試驗(yàn)性和不完善性。但相對(duì)一字型布局， M 型布局容易產(chǎn)生不穩(wěn)定信號(hào)，從而產(chǎn)生信號(hào)震蕩，影響小車(chē)行駛的穩(wěn)定性。 取得了以下成果： (1)小車(chē)可以實(shí)現(xiàn)按照預(yù)定軌道在無(wú)外部環(huán)境影響或改變時(shí)，小 車(chē)將一直 沿著黑色標(biāo)記線運(yùn)動(dòng) 。 解決：首先通過(guò)調(diào)節(jié)傳感器上的可調(diào)電阻，適當(dāng)?shù)脑龃蠡驕p小電阻可改變靈敏度。 通過(guò)軟件檢查出程序中出現(xiàn)了 許多 的問(wèn)題。軟件調(diào)試的流程是這樣的：先分別對(duì)主要的功能程序模塊進(jìn)行模擬仿真調(diào)試；然后再將各程序模塊組織起來(lái)進(jìn)行統(tǒng)調(diào) [12]。 (2)復(fù)位電路的測(cè)試 復(fù)位不正常也會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)不能工作。用紅、黑表筆來(lái)測(cè)試電路板上每條走線，如果測(cè)量的 電阻 值 非常小時(shí)，證明走線沒(méi)有斷開(kāi)，當(dāng)其電阻值 很大時(shí)，證明該條走線斷了，應(yīng)該重新 制作 走線，使電路板在電氣上得到正確地連接?，F(xiàn)在再點(diǎn)擊重新編譯， 就 會(huì)在工程所在文件夾里生成 HEX 文件 [9] [10]。此時(shí)，程序就添加進(jìn)了這個(gè)工程。 圖 建立空文本框界面 到現(xiàn)在為止，就可以開(kāi)始在里面輸入代碼了。 圖 保存路徑界面 圖 選擇電路板上所用的單片機(jī)型號(hào)界面 設(shè)置 完成后，軟件會(huì)提示是否將 8051 上電初始化程序添加入工程 。