【正文】 eil for C51 開發(fā)系統(tǒng)各部分功能和使用。 軟件調(diào)試平臺 Keil for C51 是美國 Keil Software 公司出品的 C 語言軟件開發(fā)系統(tǒng)，與匯編相比， C 語言在功能上、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護(hù) 性上有明顯的優(yōu)勢，因而易學(xué)易用。 使用者親自測試 10,000 g 碰撞容忍度 為可攜式產(chǎn)品量身訂作的最小最薄包裝 ( QFN) 符合 RoHS 及環(huán)境標(biāo)準(zhǔn) 6 效果圖 6 軟件設(shè)計 編譯語言的選取 目前， STC89C52 單片機(jī)的開發(fā)多為支持兩種語言，一種是匯編語言，另一種是 C 語言，而這兩種語言各有 其優(yōu)缺點。5%、 177。 運動處理數(shù)據(jù)庫支持 Android、 Linux 與 Windows 內(nèi)建之運作時間偏差與磁力感測器校正演算技術(shù)，免除了客戶須另外進(jìn)行校正的需求。8g 和 177。/sec 的 3 軸角速度感測器 (陀螺儀 )。2 50、 177。1%變動的振蕩器。5%，邏輯接口 VVDIO 供電為 177。產(chǎn)品傳輸可透過最高至 400kHz 的 I2C 或最高達(dá) 20MHz 的 SPI。2g、 177。500、 177。 圖 14 TCRT5000傳感器模塊電路原理圖 圖 15 TCRT5000的實物圖 基本 參數(shù)如下： 外形尺寸： 長 32mm~37 mm；寬 ；厚 2mm 工作電壓： DC 3V~，推薦工作電壓為 5V 檢測距離： 1mm~8mm適用，焦點距離為 無線模塊的硬件設(shè)計 無線模塊的硬件設(shè)計采用 兩塊 NRF24L01 模塊實時接收遙控發(fā)送的新指令 . 重力感應(yīng)模塊的硬件設(shè)計 重力感應(yīng)模塊采用 MPU6050 模塊 (三軸陀螺儀 + 三軸加速度 ) MPU6000 為全球首例整合性 6 軸運動處理組件，相較于多組件方案，免除了組合陀螺儀與加速器時之軸間差的問題，減少了 大量的包裝空間。 傳感器的紅外發(fā)射二極管不斷發(fā)射紅外線，當(dāng)發(fā)射出的紅外線沒有被反射回來或被反射回來但強(qiáng)度不夠大時，光敏三極管一直處于關(guān)斷狀態(tài)，此時模塊的輸出端為低電平，指示二極管一直處于熄滅狀態(tài)；被檢測物體出現(xiàn)在檢測范圍內(nèi)時，紅外線被反射回來且強(qiáng)度足夠大，光敏三極管飽和，此時模塊的輸出端為高電平，指示二極管被點亮。 圖 12 LM324的管教圖 尋跡模塊的硬件設(shè)計 紅外對管循跡模塊，五路尋跡 TCR5000 的模塊，采用紅外發(fā)射管和接收管光電對管尋跡傳感器。1 ． 5V～ 177。這樣 ，就可以利用紅外收發(fā)管組成的光電傳感器檢測賽道黑線，實現(xiàn)智能車的循跡方案。 光電傳感器是靠紅外發(fā)射管和紅外接收管組成的傳感器， 對于小車循跡場地的黑白兩種顏色，發(fā)射管發(fā)出同樣的光強(qiáng)，接收管接收到的光強(qiáng)不同，因此輸出的電壓值也不同；給定一個基準(zhǔn)電壓，通過對不同輸出電壓值進(jìn)行比較，則電路的輸出為高低電平。當(dāng)沒有光線反射回來時，輸出高電平。同為低電平電機(jī)停止，同為高電平電機(jī)剎停。 5， 7， 10， 12 腳接輸入控制電平，控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn)。 4 腳 VS接電源電壓， VS電壓范圍 VIH為＋ 2． 5～ 46 V。 EN EN2：高電平有效， EN EN2 分別為 IN1 和 IN IN3 和 IN4 的使能端。 VCC：電機(jī)電壓，最大可接 50V。主要特點是：工作電壓高，最高工作電壓可達(dá) 46V；輸出電流大，瞬間峰值電流可達(dá) 3A， 持續(xù)工作電流為 2A；額定功率 25W。如上圖 3是按鈕電平復(fù)位的一種實用電路。片內(nèi)復(fù)位電路是復(fù)位引腳 RST 通過一個觸發(fā)器與復(fù)位電路相連，觸發(fā)器用來抑制噪聲，它的輸出在每個機(jī)器周期中由復(fù)位電路采樣一次。對外接電容的值雖然沒有嚴(yán)格的要求，但電容的大小會影響震蕩器頻率的高低、震蕩器的穩(wěn)定性、起振的快速性和溫度的穩(wěn)定性。 AT89單片機(jī)內(nèi)部有一個用于構(gòu)成振蕩器的高增益反相放大器。掉電保護(hù)方式下， RAM 內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機(jī)一切工作停止，直到下一個中斷或硬件復(fù)位為止。在單芯片上，擁有靈巧的 8 位 CPU 和在線系統(tǒng)可編程 Flash，使得 STC89C52 為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。 方案二： 通過 超聲波定位模塊來實時定位小車的位置。 尋跡單元方案比較與選擇 方案一： 利用尋跡來引導(dǎo)小車到達(dá)用戶所指定的地點。光電開關(guān)的工作原理是根據(jù)光線發(fā)射頭發(fā)出的光束，被物體反射，其接收電路據(jù)此做出判斷反應(yīng)，物體對紅外光由同步回路選通而檢測物體的有無。 避障單元方案比較與選擇 方案一：用超聲 波傳感器進(jìn)行避障。 綜合以上考慮我們選擇方案二的直流減速電 機(jī)作為智能小車的驅(qū)動電機(jī)。 當(dāng)外加額定直流電壓時，轉(zhuǎn)速幾乎相等。 AT89S52 單片機(jī)算術(shù)運算功能強(qiáng)，軟件編程靈活、自由度大，功耗低、體積小、技術(shù)成熟，成本也比 ARM 低。電機(jī)驅(qū)動電路采用 H 橋驅(qū)動模塊 雙 L298 步進(jìn) /直流電機(jī)驅(qū)動板 ，能同時驅(qū)動 4 個直流電機(jī)和 2 個步進(jìn)電機(jī)；避障采用 漫反射式光電開關(guān) 來完 成，自動尋跡采用 紅外發(fā)射管和接收管光電對管尋跡傳感器 完成， 最后 由控制單元處理數(shù)據(jù)后通過編程有序合理的將各模塊信號整合在一起并完成相應(yīng)動作，實現(xiàn)了智能控制，相當(dāng)于簡易機(jī)器人。 2 方案設(shè)計及論證 總體設(shè)計 本課題設(shè)計主要是制作一款能進(jìn)行智能判斷并能做出正確反應(yīng)的小車。 可以預(yù)計，我國飛速發(fā)展的經(jīng)濟(jì)實力將為智能車輛的研究提供一個更加廣闊的前景。隨著 ITS 研究的興起，我國已形成一支 ITS 技術(shù)研究開發(fā)的技術(shù)專業(yè)隊伍。計算機(jī)系統(tǒng)采用兩臺 Sun10 完成信息融合、路徑規(guī)劃，兩臺 PC486 完成路邊抽取識別和激光信息處理， 8098 單片機(jī)完成定位計算和車輛自動駕駛。而且 大多數(shù)研究處在于針對某個單項技術(shù)研究的階段。荷蘭南部目前正在討論工業(yè)上利用這種系統(tǒng)的問題，政府正考慮已有的高速公路新建一條 專用的車道，采用這種系統(tǒng)將貨物從鹿特丹運往各地。這兩種車輛都配備了 UBM 視覺系統(tǒng)。 目前，智能車輛的發(fā)展正處于第三階段。在亞洲，日本于 1996 年成立了高速公路先進(jìn)巡航 /輔助駕駛研究會，主要目的是研究自動車輛導(dǎo)航的方法，促進(jìn)日本智能車輛技術(shù)的整體進(jìn)步。隨著計算機(jī)的應(yīng)用和傳感技術(shù)的發(fā)展，智能車輛的研究不斷得到新的發(fā)展。它的發(fā)展歷程大體可以分成三個階段： 第一階段 20 世紀(jì) 50 年代是智能車輛研究的初始 階段。 智能小車研究現(xiàn)狀 智能車輛作為智能交通系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)，是許多高新技術(shù)綜合集成的載體。 從概念的引進(jìn)到實驗室研究的實現(xiàn)，再到現(xiàn)在高 端領(lǐng)域（航天航空、軍事、勘探等）的應(yīng)用，這一過程為智能化的全面發(fā)展奠定基石。常見的模型小車，都屬于這類遙控車；智能小車，則可以通過計算機(jī)編程來實現(xiàn)其對行駛方向、啟停以及速度的控制，無需人工干預(yù)。本題目是結(jié)合科研項目而確定的設(shè)計類課題。基于 51 的避障 /循跡 /重力感應(yīng)遙控的智能小車設(shè)計 1 緒論 選題背景 隨著汽車工業(yè)的迅速發(fā)展，關(guān)于汽車的研究也就越來越受人關(guān)注。本設(shè)計就是在這樣的背景下提出的，指導(dǎo)教師已經(jīng)有充分的準(zhǔn)備。同遙控小車不同，遙控小車需要人為控制轉(zhuǎn)向、啟停和進(jìn)退，比較先進(jìn)的遙控車還能控制器速度。 中國自 1978年把“智能模擬”作為國家科學(xué)技術(shù)發(fā)展規(guī)劃的主要研究課題，開始著力研究智能化。 智能小車，是一個集環(huán)境感知、規(guī)劃決策，自動行駛等功能于一體的綜合系統(tǒng)，它集中地運用了計算機(jī)、傳感、信息、通信、導(dǎo)航、人 工智能及自動控制等技術(shù)，是典型的高新技術(shù)綜合體。 國外智能車輛研究現(xiàn)狀 國外智能車輛的研究歷史較長，始于上世紀(jì) 50 年代。早期研制 AGVS的目的是為了提高倉庫運輸?shù)淖詣踊?，?yīng)用領(lǐng)域僅局限于倉庫內(nèi)的物品運輸。在美洲，美國于 1995 年成立了國家自動高速公路系統(tǒng)聯(lián)盟（ NAHSC） ，其目標(biāo)之一就是研究發(fā)展智能車輛的可能性，并促進(jìn)智能車輛技術(shù)進(jìn)入實用化。最為突出的是，美國卡內(nèi) 基 .梅隆大學(xué)（ Carnegie Mellon University） 機(jī)器人研究所一共完成了 Navlab 系列的 10 臺自主車（ Navlab1— Navlab10）的研究，取得了顯著的成就。 1988 年，在都靈的 PROMRTHEUS 項目第一次委員會會議上，智能車輛維塔（ VITA,7t）進(jìn)行了展示，該車可以自動停車、行進(jìn)，并可以向后車傳送相關(guān)駕駛信息。荷蘭的 Combi road 系統(tǒng)，采用無人駕駛的車輛來往返運輸貨物，它行駛的路面上采用了磁性導(dǎo)航參照物，并利用一個光陣列傳感器去探測障礙。 國內(nèi)智能車輛研究現(xiàn)狀 相比于國外，我國開展智能車輛技術(shù)方面的研究起步較晚，開始于 20 世紀(jì)80 年代。 （ 2）南京理工大學(xué)、北京理工大學(xué)、浙江大學(xué)、國防科技大學(xué)、清華大學(xué)等多所院校 聯(lián)合研制了 軍用室外自主車，該車裝有彩色攝像機(jī)、激光雷達(dá)、陀螺慣導(dǎo)定位等傳感器。目前，國內(nèi)的許多高校和科研院所都在進(jìn)行 ITS 關(guān)鍵技術(shù)、設(shè)備的研究。相信經(jīng)過相關(guān)領(lǐng)域的共同努力，我國 ITS 及智能車輛的技術(shù)水平一定會得到很大提高。設(shè)計完成以由紅外線對管的自動尋跡、紅外線自動避障、重力遙控組成的硬件模塊結(jié)合軟件設(shè)計組成多功能智能小車，共同實現(xiàn)小車的前進(jìn)倒退、轉(zhuǎn)向行駛，自動根據(jù)地面黑線尋跡導(dǎo)航，檢測障礙物后停止等功能，實現(xiàn)智能控制，達(dá)到設(shè)計目標(biāo)。 小車端 以兩直流電動機(jī)為主驅(qū)動，通過各類傳感器件來采集各類信息，送入主控單元 89C52 單片機(jī)處理數(shù)據(jù)后完成相應(yīng)動作，以達(dá)到自身控制。 方案二：采用 AT89S52 作為系統(tǒng)控制的方案。優(yōu)點在于硬件電路的設(shè)計簡單。直流減速電機(jī)轉(zhuǎn)動力矩大，體積小，重量輕，裝配簡單，使用方便，小車電機(jī)內(nèi)部裝有減速齒輪組，所以并不需要考慮調(diào)速功能，很方便的就可以實現(xiàn)通過單片機(jī)對直流減速電機(jī)前進(jìn)、后退、停止等操作。 綜合以上的優(yōu)缺點，本設(shè)計決定采用第二種方案。因此我們考慮其它的方案，超聲波傳感器實物圖如下圖 2 所示： 圖 2 超聲波傳感器 方案二：用漫反射式光電開關(guān)進(jìn)行避障。光電開關(guān)的是物圖如下圖 3 所示： 圖 3 光電開關(guān) 考慮 到超聲波測量的范圍寬 ， 使用非常靈活 ,幫助 智能小車順利繞過障礙，可以適應(yīng)十分復(fù)雜的環(huán)境 ，我們最終選擇了方案 一 。 此方案存在的缺陷是對光線的亮度要求較高，在夜間難以正常工作。 3 硬件系統(tǒng)的設(shè)計 單片機(jī)控制模塊 STC89C52 是一種低功耗、高性能 CMOS8 位微控制器，具有 8K 在系統(tǒng)可編程 Flash 存儲器?？臻e模式下， CPU 停止工作，允許RAM、定時器 /計數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。 系統(tǒng)的時鐘電路設(shè)計是采用的內(nèi)部方式，即利用芯片內(nèi)部的振蕩電路。外接晶體諧振器以及電容 C1 和 C2 構(gòu)成并聯(lián)諧振電路，接在放大器的反饋回路中。 復(fù)位電路 位是由外部的復(fù)位電路來實現(xiàn)的。按鈕復(fù)位是指用戶按下“復(fù)位” 按鈕，使單片機(jī)進(jìn)入復(fù)位狀態(tài)。該芯片采用 15腳封裝。 圖 6 L298N芯片 圖 7 L298N外圍電路 接口說明如下示： +5V：芯片電壓 5V。 A~D+ ：為步進(jìn)電機(jī)公共端，模塊上接了 VCC。 圖 8 L298N功能邏輯圖 L298N 可接受標(biāo)準(zhǔn) TTL 邏輯電平信號 VSS， VSS可接 4． 5～ 7 V 電壓。 L298 可驅(qū)動 2 個電動機(jī)， OUT1， OUT2 和 OUT3， OUT4 之間可分別接電動機(jī)，本實驗裝置我們選用驅(qū)動一臺電動機(jī)。由 上圖 可知 EnA為低電平時，輸入電平對電機(jī)控制起作用，當(dāng) EnA為高電平，輸入電平為一高一低，電機(jī)正或反轉(zhuǎn)。當(dāng)有光線反射回來時，輸出低電平。 小車采用漫反射式傳感器進(jìn)行避障的電路原理圖如下圖 9 所示： 圖 9 光電開關(guān)避障電路原理圖 光電傳感器簡介 光電傳感器在機(jī)器人中有著廣泛的應(yīng)用，可以用來檢測地面明暗和顏色的變化，也可以探測有無接近的物體。 圖 10 白色反射面下的紅外反射 圖 11 黑色反射面下的紅外吸收 紅外發(fā)射管發(fā)射的紅外線具有一定得方向性，當(dāng)紅外線照射到白色表面上時會有較大的反射，如果距離 D1 取值合適，紅外接收管可接收到反射回的紅外線，再利用紅外接收管的電氣特性，在電路中處理紅外線的接受信息；如果反射表面為黑色，紅外光會被表面將其大部分吸收，紅外接收管就難以收到紅外線。電路功耗很小，工作電壓范圍寬，可用正電源 3～ 30V，或正負(fù)雙電源 177。在電路中， LM324 的