【正文】 門(mén)電流。是一款高性價(jià)比的單片機(jī) [11]。而且 STC 系列單片機(jī)支持串口程序燒寫(xiě)。甲、乙兩車(chē)在第二圈行駛的時(shí)間要盡可能的短。 6 圖 11 跑道示意圖 圖 12 模塊框架圖 控 制 模 塊 循跡探測(cè)模塊 測(cè)距模塊 無(wú)線通信模塊 電源模塊 電機(jī)模塊 電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊 7 設(shè)計(jì)任務(wù)和功能要求 基本要求 （ 1）甲車(chē)和乙車(chē)分別從起點(diǎn)標(biāo)志線開(kāi)始，在行車(chē)道各正常行駛一圈。 智能小車(chē)概述 根據(jù)題目的要求，確定如下 設(shè)計(jì) 方案： 甲車(chē)車(chē)頭緊靠起點(diǎn)標(biāo)志線，乙車(chē)車(chē)尾緊靠邊界，甲、乙兩輛小車(chē)同時(shí)起動(dòng)，先后通過(guò)起點(diǎn)標(biāo)志線，在行車(chē)道同向而行，實(shí)現(xiàn)兩車(chē)交替超車(chē)領(lǐng)跑功能。 無(wú)容置疑，機(jī)電一體化人才的培養(yǎng)不論是在國(guó)外還是國(guó)內(nèi)，都開(kāi)始重視起來(lái)，主要表現(xiàn)在大學(xué)生的各種大型的創(chuàng)新比賽，比如：亞洲廣播電視聯(lián)盟亞太地區(qū)機(jī)器人大賽（ ABU ROBCON）、全國(guó)大學(xué)生 “ 飛思卡爾 ” 杯智能汽車(chē)競(jìng)賽等眾多重要競(jìng)賽都能很好的培養(yǎng)大學(xué)生對(duì)于機(jī)電一體化的興趣與強(qiáng)化機(jī)電一體化的相關(guān)知識(shí)。比如上海交通大學(xué)設(shè)計(jì)的自動(dòng)駕駛汽車(chē)，能根據(jù)道路彎曲程度的變化，實(shí)時(shí)計(jì)算出車(chē)輛的轉(zhuǎn)向盤(pán)角度輸入，控制車(chē)輛按預(yù)設(shè)道路行駛 [9]。目前，我國(guó)正在組織研究第三代的陸地自主車(chē)ALVLAB3[6]。但經(jīng)過(guò)各高校和研究單位的不懈努力，仍取得了階段行的成果。 4 在城市交通方面，歐洲 Yamaba 公司推出了旅游接待智能車(chē)輛 CyberCab[4] 。在軍事用途方面，早在 80 年代初期，美國(guó)國(guó)防部就資助自主陸地車(chē)輛 ALV（ AutonomousLandVehicle）的研究。智能機(jī)器人正在代替人們完成這些任務(wù)。 智能車(chē)是機(jī)器人學(xué)中的一類，是具有自主性、適應(yīng)性和交互性等于一體的綜合系統(tǒng)，它融合了自動(dòng)控制、人工智能、機(jī)械工程、信息融合、傳感器技術(shù)、圖像處理技術(shù)以及計(jì)算機(jī)等多門(mén)學(xué)科的最新研究成果，對(duì)智能車(chē)的研究不僅具有理論意義而且具有實(shí)際價(jià)值 [2]。 tracking。經(jīng)過(guò)多次實(shí)驗(yàn)表明，兩小車(chē)較好地實(shí)現(xiàn)了循跡超車(chē)并交替領(lǐng)跑的功能。智能小車(chē)的發(fā)展主要在自動(dòng)化領(lǐng)域，很多高校都鼓勵(lì)學(xué)生去從事這方面的學(xué)習(xí)與研究。 29 測(cè)試數(shù)據(jù)及測(cè)試結(jié)果分析 29 測(cè)試方法與儀器 25 測(cè)試數(shù)據(jù)、測(cè)試結(jié)果分析及結(jié)論 20 軟件設(shè)計(jì) 19 循跡探測(cè)模塊調(diào)試 18 最終 PCB 板圖 12 電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊 7 2 硬件電路設(shè)計(jì) 5 設(shè)計(jì)任務(wù)和功能要求 I 基于 STC12C5A60S2 單片機(jī)智能小車(chē) 目 錄 摘 要 8 單片機(jī) STC12C5A60S 性能介紹 12 循跡探測(cè)模塊 16 無(wú)線通信模塊 17 系統(tǒng)模塊的最終方案 18 系統(tǒng)調(diào)試 19 藍(lán)牙通信模塊調(diào)試 29 心得體會(huì) 智能作為現(xiàn)代社會(huì)的新產(chǎn)物，是以后的發(fā)展方向，它可以按照預(yù)先設(shè)定的模塊在一個(gè)特定的環(huán)境里自動(dòng)的運(yùn)行，可運(yùn)用于科學(xué)勘探等用途，無(wú)需人為的管理，便可以完成預(yù)期所要達(dá)到的或更高的目標(biāo)，智能小車(chē)就是其中的一種。通過(guò)相應(yīng)的軟件代碼控制小車(chē)循跡、加減速等動(dòng)作；完成小車(chē)在起跑線同時(shí)啟動(dòng)，在超車(chē)區(qū)實(shí)現(xiàn)超車(chē)；之后兩車(chē)交替超車(chē)領(lǐng)跑的各個(gè)功能。 Obstacle avoidance。機(jī)器人學(xué)涉及的專業(yè)領(lǐng)域很多，主要內(nèi)容有運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、傳感技術(shù)、控制技術(shù)、行動(dòng)規(guī)劃和應(yīng)用工程等。對(duì)月球和太陽(yáng)系其他行星的探測(cè)，對(duì)太陽(yáng)系以外的宇宙進(jìn)行考察，對(duì)數(shù)千米以下的海底的研究，都是目前單靠人力所不能及的。 國(guó)內(nèi)外研究及現(xiàn)狀 從 20 世紀(jì) 70 年代，歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家開(kāi)始進(jìn)行無(wú)人駕駛車(chē)的研究，大致可以分為三個(gè)階段：軍事用途、高速公路和城市環(huán)境 [3]。高速公路無(wú)人駕駛研究的典型代表有美國(guó) CMU 大學(xué)的NavLab5 系統(tǒng)，意大利帕爾瑪大學(xué)的 ARGO 系統(tǒng)和德國(guó)聯(lián)邦國(guó)防大學(xué)的 VAMP 系統(tǒng)。 由于起步較晚，國(guó)內(nèi)智能車(chē)研究水平總體上與發(fā)達(dá)國(guó)家相比存在不小的距離。 “ 八五 ” 、 “ 九五 ” 期間由國(guó)內(nèi)六所重點(diǎn)大學(xué)聯(lián)合研制成功了我國(guó)第一輛智能車(chē)ALVLAB1 和第二代智能車(chē) ALVLAB2。 除了清華大學(xué)，越來(lái)越多的研究機(jī)構(gòu)、學(xué)者也加入到這一新興學(xué)科中來(lái)。本次設(shè)計(jì)對(duì)智能小車(chē)的控制系統(tǒng)進(jìn)行了研究， 設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)一個(gè)基于路徑規(guī)劃處理的智能小車(chē)控制系統(tǒng)。所以立 “ 智能循跡小車(chē) ” 一題作為嘗試。模塊框架圖如圖 12所示 。 發(fā)揮部分 （ 1）在完成基本要求（ 2）后，甲、乙兩車(chē)?yán)^續(xù)行駛第二圈，要求甲車(chē)通過(guò)超車(chē)標(biāo)志線后要實(shí)現(xiàn)超車(chē)功能，并先于乙車(chē)到達(dá)終點(diǎn)標(biāo)志線，即第二圈完成甲車(chē)超過(guò)乙車(chē)，實(shí)現(xiàn)交替領(lǐng)跑。 8 2 硬件電路設(shè)計(jì) 主控芯 片選型 在眾多的 51 系列單片機(jī)中，要算國(guó)內(nèi) STC 公司的 1T 增強(qiáng)系列更具有競(jìng)爭(zhēng)力，因他不但和 8051 指令、管腳完全兼容，而且其片內(nèi)的具有大容量程序存儲(chǔ)器且是 FLASH工藝的，如 STC12C5A60S2 單片機(jī)內(nèi)部就自帶高達(dá) 60K FLASH ROM,這種工藝的存儲(chǔ)器用戶可以用電的方式瞬間擦除、改寫(xiě)。重要的一點(diǎn) STC12C5A60S2 目前的售價(jià)與傳統(tǒng) 51 差不多，市場(chǎng)供應(yīng)也很充足。 8051 CPU， 1T，單時(shí)鐘 /機(jī)器周期，指令代碼完全兼容傳統(tǒng) 8051； ： STC12C5A60S2 系列工作電壓： （ 5V單片機(jī)）STC12LE5A60S2 系列工作電壓： （ 3V單片機(jī)）； ： 0 35MHz，相當(dāng)于普通 8051 的 0～ 420MHz； 8K /16K / 20K / 32K / 40K / 48K / 52K / 60K / 62K 字節(jié)； 1280 字節(jié) RAM； I/O 口（ 36/40/44 個(gè)），復(fù)位后為：準(zhǔn)雙向口 /弱上拉（普通 8051 傳統(tǒng) I/O 口），可設(shè) 置成四種模式：準(zhǔn)雙向口 /弱上拉，推挽 /強(qiáng)上拉，僅為輸入 /高阻，開(kāi)漏，每個(gè) I/O口驅(qū)動(dòng)能力均可達(dá)到 20mA，但整個(gè)芯片最大不要超過(guò) 55Ma； 7. ISP（在系統(tǒng)可編程） /IAP（在應(yīng)用可編程），無(wú)需專用編程器，無(wú)需專用仿真器 可通過(guò)串口（ ）直接下載用戶程序，數(shù)秒即可完成一片； EEPROM 功能 (STC12C5A62S2/AD/PWM 無(wú)內(nèi)部 EEPROM)； ； MAX810 專用復(fù)位電路（外部晶體 12M 以下時(shí)，復(fù)位腳可直接 1K 電阻到地）； 9 :在 口有一個(gè)低壓門(mén)檻比較器， 5V單片機(jī)為 ，誤差為 +/5%, ，誤差為 +/3%； ：外部高精度晶體 /時(shí)鐘，內(nèi)部 R/C 振蕩器 (溫漂為 +/5%到 +/10%以內(nèi) ) 1用戶在下載用戶程序時(shí)，可選擇是使用內(nèi)部 R/C 振蕩器還是外部晶體 /時(shí)鐘，常溫下內(nèi)部 R/C 振蕩器頻率為： ： 11MHz～ ， ： 8MHz～12MHz，精度要求不高時(shí)，可選擇使用內(nèi)部時(shí)鐘，但因?yàn)橛兄圃煺`差和溫漂，以實(shí)際測(cè)試為準(zhǔn)； 4個(gè) 16位定時(shí)器 兩個(gè)與傳統(tǒng) 8051兼容的定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 ,16位定時(shí)器 T0 和T1，沒(méi)有定時(shí)器 2，但有獨(dú)立波特率發(fā)生器做串行通訊的波特率發(fā)生器再加上 2 路 PCA模塊可再實(shí)現(xiàn) 2 個(gè) 16 位定時(shí)器； 14. 2 個(gè)時(shí)鐘輸出口，可由 T0 的溢出在 ，可由 T1 的溢出在 輸出時(shí)鐘； I/O口 7路 ， 傳統(tǒng)的下降沿中斷或低電平觸發(fā)中斷 ， 并新增支持上升沿中斷的 PCA 模塊， Power Down模式可由外部中斷喚醒， INT0/， INT1/，T0/， T1/， RxD/， CCP0/(也可通過(guò)寄存器設(shè)置到 )， CCP1/ (也可通過(guò)寄存器設(shè)置到 )； 16. PWM(2 路） /PCA（可編程計(jì)數(shù)器陣列 ， 2 路）： ——也可用來(lái)當(dāng) 2 路 D/A 使用 ——也可用來(lái)再實(shí)現(xiàn) 2 個(gè)定時(shí)器 ——也可用來(lái)再實(shí)現(xiàn) 2 個(gè)外部中斷 (上升沿中斷 /下降沿中斷均可分別或同時(shí)支持 )； ， 10 位精度 ADC，共 8 路，轉(zhuǎn)換速度可達(dá) 250K/S(每秒鐘 25 萬(wàn)次 )18.通用全雙工異步串行口 (UART)，由于 STC12 系列是高速的 8051，可再用定時(shí)器或 PCA軟件實(shí)現(xiàn)多串口； 19. STC12C5A60S2 系列有雙串口，后綴有 S2 標(biāo)志的才有雙串口， RxD2/(可通過(guò)寄存器設(shè)置到 )， TxD2/(可通過(guò)寄存器設(shè)置到 )； ： 40 +85℃ (工業(yè)級(jí) ) / 0 75℃ (商業(yè)級(jí) )： PDIP40，LQFP44， LQFP48 I/O 口不夠時(shí)，可用 2 到 3 根普通 I/O 口線外接 74HC164/165/595（均可級(jí)聯(lián)）來(lái)擴(kuò)展 I/O 口 ， 還可用 A/D 做按鍵掃描來(lái)節(jié)省 I/O 口，或用雙 CPU， 三線通信，還多了串口。在 FLASH 編程時(shí)， P0 口作為原碼輸入口，當(dāng) FLASH 進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)， P0 輸出原碼，此時(shí) P0 外部電位必須被拉高 [13]； P1 口： P1 口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P1 口緩沖器能接收輸出4TTL門(mén)電流。 P2 11 口當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或 16 位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)， P2 口輸出地址的高八位。作為輸入時(shí)，由于外部下拉為低電平， P3 口將輸出電流 (ILL)，也是由于上拉的緣故。在平時(shí)， ALE 端以不變的頻率周期輸出正脈沖 信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的 1/6。此時(shí)， ALE 只有在執(zhí)行 MOVX