【正文】 27 參考文獻 [1] 夏美云，張鴻彥 .人工智能發(fā)展探討 [J]. 焦作大學學報， 2021 年 4期， 49～66. [2] 江晉劍，錢萌 .一種基于 AT89S52 的簡易智能小車設計 [J].科技論文， 2021，7， 97～ 100. [3] 船倉一郎，土屋 堯，崛桂太郎（日） .機器人控制電子學 [M].北京：科技出版社， 2021， 5. [4] 陳繼榮 .智能電子制作創(chuàng)新制作 —— 機器人制作入門 [M].北京：科學出版社，2021， 10. [5] 李建忠 .單片機原理及應用 [M]. 西安：西安科技大學出版社， 2021， 2. [6] 趙負圖 .無線電接收發(fā)射應用集成電路手冊 [M]. 北京：化學工業(yè)出版社，2021， 11. [7] 趙負圖 .光電檢測控制電路手冊 [M].北京：化學工業(yè)出版社， 2021， 1. [8] 康華光 .電子技術(shù)基礎數(shù)字部分（第五版） [M].北京：高等駕御出版社，. [9] 肖偉 ， 武強 ， 閆秀桃 ， 劉根 . L293D 在護士移動 機器人主控電路板設計中的應用 [J]. 國外電子元器件 ， 2021 年 11期 ， 64～ 66. [10] 吳黎明 .語音信號及單片機處理 [M]. 北京：科學出版社， 2021， 3. [11] 張以和，陳敵北 .例說 8051[M].北京：人民郵電出版社， 2021， 1. [12] 趙廣林 .輕松跟我學 Protel 99SE 電路設計與制版 [M].北京：電子工業(yè)出版社， 2021， 2. [13] Rowel O. Atienza ， Marcelo H. Ang Jr. A Flexible Control Architecture for Mobile Robots: An Application for a Walking Robot[J]. Journal of Intelligent and Robotic Systems, Springer Netherlands, 2021,1(30), 29～ 48. [14] . Pavlovsky, . Polivtseev, . Khashan. Intelligent Technical Audition and Vision Sensors for Walking Robot Realizing Telepresence Functions[J]. Climbing and Walking Robots, 2021,1(4), 387～ 397. 28 附錄 1 系統(tǒng)實物圖 附錄 2 實驗原理圖 附錄 3 畢業(yè)設計作品說明書 一、 作品名稱 多功能智能小車的設計與制作 二、 作品功能 無線電遙控小車行駛的方向； 按照黑線自動尋跡行駛； 碰到障礙物停止，并交由遙控控制； 語音控制小車停止； 三、 運行環(huán)境 硬件環(huán)境： 尋跡路線 多寬，障礙物多遠，環(huán)境光線多強 ， 聲音強度 ； 軟件 環(huán)境 ： 軟件運行 環(huán)境： 匯編程序 ； 四、 操作步驟 遙控 D鍵啟動向前行駛，按鍵控制方向行駛， B向后行駛， C左轉(zhuǎn)， A右轉(zhuǎn)； 黑線自動尋跡行走，車頭紅外線接收一定距離障礙物后停止，可由遙控重新控制； 低頭向麥克風吹下或則足夠的拍手聲可將小車停止； 五、 注意事項 由于小車的直流電機轉(zhuǎn)速過快與尋跡信號檢測的輸入形成時間差，使得小車的尋跡靈敏度有一定的降低 ，所以需注意尋跡黑線適當鋪寬。同時肖老師致力要求我自己獨立完成設計，培養(yǎng)我以后做事 的獨立性。這些 也需 從工作中學習 實現(xiàn) ，讓自己更上一個臺階。基本完成各項指標，實現(xiàn)小車的智能化行駛。 聯(lián)合 調(diào)試 各模塊都調(diào)試通過之后，將各個模塊連接起來與硬件結(jié)合進行聯(lián)合調(diào)試。如小車紅外線尋跡程序，在調(diào)試時將它放在一個子程序里單獨測試，看其是否能夠完成預定的功能，如能，測試通過，否則，修改并反復測試直到通過。 5 語音控制 主要是得到一個觸發(fā)跳變信號，經(jīng)過此電路的連接，連接與單片機的 74HC04的 2 腳在沒有一定聲波輸入是屬于高電平，電壓為 5V，當接收到一定聲波后電壓馬上變?yōu)?，產(chǎn)生了觸發(fā)跳變，供單片中斷口實現(xiàn)功能。當兩對管都放置黑線之外的 白色地板上時，單片機對應 I/O 口收到的電平都為低，輸入電壓為 左右 ，當左邊的紅外線管進入黑線范圍，對應電平變高，為 左右 ，同時指示等紅燈亮，說明要控制小車右轉(zhuǎn)；當在右邊時同左邊情況對應，需控制左轉(zhuǎn)。 如表 51為 電機測試記錄 。 系統(tǒng)調(diào)試 本系統(tǒng)的調(diào)試共分為三大部分：硬件調(diào)試，軟件調(diào)試和軟硬件聯(lián)調(diào)。此程序主要以查詢方式實現(xiàn)，同時也結(jié)合了語音控制的中斷方式 ， 主體程序如下： 開始 初始化各端口 查詢按鍵 向前 D按下？ N Y 尋跡行駛 遙控控制？ 方向行駛 避障控制？ 避障控制？ 停止 結(jié)束 Y Y Y N N N 中斷 保護現(xiàn)場 語音控制 行駛停止 中斷返回 恢復現(xiàn)場 21 5 制作和調(diào)試 使用的儀器儀表 及軟件 數(shù)字萬用表 DT9203 單片機仿真器 WAVE6000 燒寫器 GF2100 直流穩(wěn)壓穩(wěn)流電源 DH1718E5 示波器 DF1641D 畫圖制板軟件 PROTEL DXP 編譯軟件 ISP 在線編譯 電烙鐵 TLW30 系統(tǒng)制作 根據(jù)系統(tǒng)設計方案，本系統(tǒng)的制作主要是硬件制作，包括三個部分：面包板上的調(diào)試， PCB 電路板的制作，各元器件的焊接和模塊的連接。 軟件設計框圖 本系統(tǒng)中通過遙控啟動后，小車一直處于自動尋跡和尋找障礙信號的狀態(tài)中，當避障信號和遙控信號任一信號給單片機收集到后都轉(zhuǎn)入相應的狀態(tài)停止和遙控方向行駛。 對于模糊控制規(guī)則的建立方法很多，主要有：以專家知識、經(jīng)驗為依據(jù)建立模糊控制規(guī)則；以熟練操作者的手動操作策略、經(jīng)驗和測試數(shù)據(jù)來建立模糊控制規(guī)則，根據(jù)被控對象的模糊模型建立模糊控制規(guī)則以及根據(jù)學習算法建立模糊控制規(guī)則等。 模糊控制算法 原理 模糊控制的關(guān)鍵和核心是模糊控制規(guī)則，即用人的自然語言對操作者的手動控制策略加以描述，得到一些不精確的、定性的、判定的規(guī)則，這些規(guī)則就是模糊控制技術(shù)中的模糊控制規(guī)則。四十多年來， 在模糊理論算法、模糊推理、工業(yè)控制應用，以及穩(wěn)定性理論研究方面，都有不少研究論文發(fā)表。當話筒沒有接受到一定強度的聲波時，由于二極管的管壓降，使電壓不能經(jīng)過其到非門芯片而讓芯片輸出電平為數(shù)字“ 1”，但當話筒接收到的聲波信號經(jīng)放大后超過二極管的管壓降，非門的輸入端上有一個正電壓，而使 輸出端為低電平“ 0”，實現(xiàn)跳變觸發(fā)的產(chǎn)生，進而讓單片機的中斷口進行判斷，作出響應，實現(xiàn)語音控制。如圖 314 語音控制模塊原理圖。通過單片機的 I/O輸入改 16 變芯片控制端的電平，即可以對電機進行正反轉(zhuǎn)，停止的操作，非常方便，用程序輸入對應的碼值，能夠?qū)崿F(xiàn)對應的動作，有效控制電機運動，如圖 313 電機驅(qū)動原理圖。 L293D 是著名的 SGS 公司的產(chǎn)品。工作電壓范圍： CCV??16V。通過 555芯片組成多諧振蕩器，根據(jù)式（ 31）可設計出 38KHZ方波信號 1 / 1. 43 /lhF T T? ? ? 12(R +2 R )C （ 31） 圖 311 紅外線避障電路原理圖 接通電源后，電容 C被充電當 2腳 CV 上升到 2Vcc /3，使 3腳 oV 為低電平，同時內(nèi)部三極管 T導通，此時電容 C通過 2R 和 T放電， CV 下降，當 CV 下降到 Vcc /3時，oV 翻轉(zhuǎn)為高電平。 圖 310 LM393原理結(jié)構(gòu)圖 表 31 引腳功能表 引出端序號 功能 符號 引出端序號 功能 符號 1 輸出端 1 OUT1 5 正向輸入端 2 1N+(2) 2 反向輸入端 1 1N(1) 6 反向輸入端 2 1N(2) 3 正向輸入端 1 1N+(1) 7 輸出端 2 OUT2 14 續(xù)表 31 4 地 GND 8 電源 VCC 紅外避障模塊 紅外 避障模塊主要實現(xiàn)小車 的避障處理，當小車檢測到前面有障礙物時，由單片機發(fā)出指令實現(xiàn)小車停止功能 。 小車進入 尋 跡模式后，即 單片機 開始不停地掃描與探測器連接的單片機 I/O口，一旦檢測到某個 I/O口有 信號，即進入判斷處理程序 ,先確定 2個探測器中的哪一個探測到了黑線，如果左面?zhèn)鞲衅?（紅燈亮） 探測到黑線，即小車左半部分壓到黑線， 13 車身向右偏出，此時應使小車向左轉(zhuǎn)；如果右面?zhèn)鞲衅?（黃燈亮） 探測到了黑線，即車身右半部壓住黑線，小車向左偏出了軌跡，則應使小車向右轉(zhuǎn)。四針接口處 P3， P4的 1， 2腳是跟紅外線發(fā)射管 連接， 3， 4則是跟接收管相連，放置插針是為了更容易實現(xiàn)紅外線管的放置。同一個系統(tǒng)地址碼必須一致，不同的系統(tǒng)可以依靠不同的地址碼加以區(qū)分。如圖36 PT2262引腳圖： 圖 36 PT2262引腳圖 11 PT2272解碼芯片有不同的后綴，表示不同的功能，有 L4/M4/L6/M6之分，其中 L表示鎖存輸出，數(shù)據(jù)只要成功接收就能一直保持對應的電平狀態(tài)，直到下次遙控數(shù)據(jù)發(fā)生變化時改變。執(zhí)行機構(gòu)將電能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械動作，例如 電機的轉(zhuǎn)動、電磁鐵的吸動等，帶動被控的調(diào)節(jié)機構(gòu)，從而實現(xiàn)對被控目標的控制 [6]。由接收天線送來的微弱信號經(jīng)接收機高頻部分的選擇和放大后，送到解調(diào)器。我們把指令信號載到載波上去的過程叫調(diào)制，調(diào)制作用由發(fā)射電路的調(diào)制 器完成。編碼電路由操縱器 (操縱開關(guān)或電位器等 )控制，操縱者通過操縱器；使編碼電路產(chǎn)生所需要的控制指令。如圖 33 燒寫接口電路。如果這些芯片復位端的復位電平和單片機一致，則可以與單片機復位腳相連，因此，非門在這里不僅起了反向作用，還增大了驅(qū)動能力，電容 C1， C2 起慮波作用，防止干擾竄入復位端產(chǎn)生誤動作[5]。 圖 32 復位電路 8 上電時， +5V 電源立即對單片機芯片供電，同時經(jīng)電阻 R對電容 C3充電。 復位電路通常采用上電自動復位和按鈕復位兩種方式。因此，此系統(tǒng)電路的晶體振蕩器的值為 12MHz，電容應盡可能的選擇陶瓷電容，電容值通常取 30PF。引腳 XTAL1 和 XTAL2分別是此放大器的輸入端和輸出端。 如圖 31 是較為常見的帶燒錄接口的單片機最小系統(tǒng)圖。有了以上三塊，單片機就能夠正常工作。最后把處理結(jié)果傳遞給小車電機，使得到相應效果。但方案給人以提示的可懂性比較差 ，但在一定程度上能滿足要求，而且易于實現(xiàn)，成本也不高。但由于超聲波遙控價格相對上面兩種價格較貴，而且對于小車的遙控也太過于夸大化。相對結(jié)構(gòu)比較復雜，而且使用的時候必須將遙控器前的紅外發(fā)射孔對準 接收管 才可以。 當小車底部的某邊紅外線收發(fā)對管遇到黑帶時， 可以檢測到 輸入電平為高電平，反之為低電平。由于光敏二極管受可見光的影響較大，穩(wěn)定性差。外界對紅外信號的干擾比較小，且易于實現(xiàn)，價格也比較便宜，故采用方案二。此系統(tǒng)比較靈活，采用軟件方法來解決復雜的硬件電路部分，使系統(tǒng)硬件簡潔化，各類功能易于實現(xiàn)，能很好地滿足題目的要求 [3]。本方案電路復雜，靈活性不高，效率低，不利于小車智能化的擴展，對各路信號處理比較困難。電機驅(qū)動電路采用高電壓，高電流，四通道驅(qū)動集成芯片 L293D；避障采用紅外線收發(fā)來完成，自動尋跡采用紅外線接收二極管完成；無線遙控則是采用帶有 PT2272 解碼的 TDL9915接收模塊和帶有 PT2262編碼的 TDL99884發(fā)送模塊完成以及附加功能的語音模塊是以柱極式話筒脈沖波經(jīng)過處理后完成。 2 2 總體設計 本課題設計主要是制作一款能進行智能判斷并能做出正確反應的小車。小車也 可以作為玩具的發(fā)展對象，為中國玩具市場技術(shù)含量的缺乏進行一定的彌補，實現(xiàn)經(jīng)濟收益，形成商業(yè)價值。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