【正文】 集成工作環(huán)境 ,使用符合 ANSI 標準的 C 語言來開發(fā)微控制器 MCU 程序的一個工具 。 err_D=err[0]err[1]。程序詳細見參照附錄 1 。 } 26 PID 算法源程序 在小車實際應(yīng)用中，只選用了 P(積分 )和 D（微分）算法。//設(shè)置工作模式及分頻 } 調(diào)節(jié)點空比程序： void timer1_PWM(unsigned int x,unsigned int y) //調(diào)節(jié) 占空比 { if (x=countertop) x=countertop。 //設(shè)置 OC1B 的初值 ICR1= countertop。 //設(shè)置 PB1 和 PB2 為輸出模式 TCCR1B=0x0。 //返回 ADC 值 } 25 PWM 調(diào)速源程序 PWM 調(diào)速程序分為初始化和調(diào)節(jié)占空比兩部分。}//等待轉(zhuǎn)換完成 ADCSR|=(1ADIF)。 ADMUX=q。 //關(guān)掉模擬比較器的電源 (禁用模擬比較器 ) ADMUX=(1REFS0)。一旦檢測到某個 I/O 口有信號變化，就執(zhí)行相應(yīng)的判斷程序，把相應(yīng)的信號發(fā)送給電動機從而糾正小車的狀態(tài)。 ADC 轉(zhuǎn)換結(jié)果 轉(zhuǎn)換結(jié)束后 (ADIF 為高 )，轉(zhuǎn)換結(jié)果被存入 ADC 結(jié)果寄存器 (ADCL, ADCH)。要注意的是，如果對 ADCSRA 進行讀－修改－寫操作，那么待處理的中斷會被禁止。該位清零，終止連續(xù)轉(zhuǎn)換模式。在轉(zhuǎn)換進行過程中讀取ADSC 的返回值為 “ 1” ，直到轉(zhuǎn)換結(jié)束。 Bit 6 – ADSC: ADC 開始轉(zhuǎn)換 在單次轉(zhuǎn)換模式下， ADSC 置位將啟動一次 ADC 轉(zhuǎn)換。 Bits 3:0 – MUX3:0: 模擬通道選擇位 通過這幾位的設(shè)置，可以對連接到 ADC 的模擬輸入進行選擇，詳見 表 4。默認情況下，轉(zhuǎn)換結(jié)果為右端對齊（ RIGHT ADJUSTED）的。 ADC 多工選擇寄存器－ ADMUX ADMUX 寄存器如圖 45 所示 ： Bit 7 6 5 4 3 2 1 0 REFS1 REFS0 ADLAR MUX3 MUX2 MUX1 MUX0 ADMUX 讀 /寫 R/W R/W R/W R/W R/W R/W R/W R/W 初 值 0 0 0 0 0 0 0 0 圖 45 ADMUX 寄存器 Bit 7:6 – REFS1:0: 參考電壓選擇 如 45 所示，通過 修改 ADMUX寄存器中 REFS1和 REFS0兩位來 選擇參考電壓 20 源 。 AVcc 和 Vcc的電壓差別不能大于 177。 ATmega8 內(nèi)部集成有一個 10 位逐次比較（ successive approximation） ADC 電路。所以對有較大慣性或滯后的被控對象，比例 +微分 (PD)控制器能改善系統(tǒng)在調(diào)節(jié)過程中的動態(tài)特性。自動控制系統(tǒng)在克服誤差的調(diào)節(jié)過程中可能會出現(xiàn)振蕩甚至失穩(wěn)。積分項對誤差取決于時間的積分，隨著時間的增加，積分項會增大。當僅有比例控制時系統(tǒng)輸出存在穩(wěn)態(tài)誤差（ Steadystate error） 。實際運行經(jīng)驗及理論分析證明，運用 PID 調(diào)節(jié)器在對相當多的工業(yè)對象進行控制時能夠取得滿意的效果。以此往復運作。 16 圖 41 PWM 控制波形圖 電機兩端的電壓波形圖如圖 41 所示，其中平均電壓 aU 可用下面公式表達： 其中 ton 為每次開關(guān)接通時間 T 開關(guān)通斷的時間周期 ? 占空比：電機通電時間與周期 T 的比值 Tton/?? 本設(shè)計使用 “ 相位修 正 PWM 模式 ” 。 PWM 調(diào)速應(yīng)用 改變占空比的方法有 3 種： （ 1）定寬調(diào)頻法，這種方法是保持 t1 不變 ，只改變 t2，這相也使周期 T（或頻率）也隨之改變。通的時候即是直流供電被加到負載上的時候，斷的時候即是供電被 斷開的時候。 脈沖寬度調(diào)制（ PWM）是一種對模擬信號電平進行數(shù)字編碼的方法。因此，我們可以通過單片機， 14 生成固定頻率的脈沖信號，通過改變脈沖信號中的“占空比”來控制電機的轉(zhuǎn)速。為 了可靠，再加上一只 的電容 (C0)以消除干擾、雜波。單片機也一樣，當單片機系統(tǒng)在運行中，受到環(huán)境干擾出現(xiàn)程序跑飛的時候，按下復位按鈕內(nèi)部的程序自動從頭開始執(zhí)行。 下載電路 這里選用現(xiàn)在普遍的 ISP 下載線路。 ATmega8 引腳 如圖 34 所示 。但考慮到距離太過貼近，設(shè)計傳感器安裝距地面 2~3 mm。根據(jù)電壓值判斷是否檢測到黑線。 圖 31 外觀及內(nèi)部電路圖 ①：陰極 ②：陽極 ③：集電極 ④：發(fā)射極 尺寸單位： mm 8 ITR8307 的 輸入輸出及反應(yīng)速度參數(shù)如 31 表所示 表 31 ITR8307 參數(shù)表如下 傳感器電路圖 傳感器 ITR8307 是尋線的主要元件， PD0 接單片機。由此過程可以判斷黑線的位置，從而單片機控制左右電機的轉(zhuǎn)速，以達到尋跡行駛。 其工作原理是： 紅外檢測模 塊不斷 檢測 黑線 ，檢測到的紅外信號送到 ADC 轉(zhuǎn)換電路， ADC 轉(zhuǎn)化電路將轉(zhuǎn)換完的數(shù)字信號送到單片機， 單片機做出判斷并驅(qū)動 電機，來使尋線機器人可以自主的尋線行駛，自由轉(zhuǎn)彎。但由于 紅外探測器探測距離有限 和環(huán)境光線干擾會導致小車在檢測上帶來誤差。這種方式能更有效的控制小車轉(zhuǎn)向。 系統(tǒng)方案方框圖如圖 21 所示。在此過 程中加深對控制理論的理解和認識 。紅外探測器探測距離有限，一般不應(yīng)超過 3cm。因此， ATmega8 可以達到接近1MIPS/MHz 的性能，運行速度比普通 CISC 單片機 高出 10 倍。它是一款比較先進的控制核心。使用傳感器感知 線 路使小車實現(xiàn)自動識別路線，快速到達指定地點。 (4) 智能家居 在 家庭中 可以用智能小車進行家具、遠程控制家中的家用電器控制室溫等 。民 3 用方面可以探測化學泄漏物質(zhì)可以進行地鐵滅火以及在強烈地震發(fā)生后到廢墟中尋找被埋人員等。 智能小車不僅僅在科研上有發(fā)揮之地，其 主要應(yīng)用領(lǐng)域包括以下幾個方面 : (1) 軍事偵察與環(huán)境探測 現(xiàn)代戰(zhàn)爭對軍事偵察提出了更高的要求 世界各國普遍重視對軍事偵察的建設(shè)采取各種有 效措施預防敵方的突然襲擊并廣泛應(yīng)用先進科學技術(shù)不斷研制多用途的偵察器材和探測設(shè)備在車上裝備攝像機、安全激光測距儀、夜視裝置和衛(wèi)星全球定位儀等設(shè)備通過光纜操縱完成偵察和監(jiān)視敵情、情報收集、目標搜索和自 主巡邏等任務(wù) 進一步擴大偵察的范圍提高偵察的時效性和準確性。 1997 年 由美國JPL( 全稱 JetPropulsion Laboratory 美國太空總署噴氣推進實驗室 ) 研制的Sojourner 號探測車登上了火星。在外星球惡劣的環(huán)境下探索全由人去完成是不可能的。可見其研究意義很大。人們對它的研究從來沒有停止過，目前已經(jīng)開發(fā)出了眾多的應(yīng)用產(chǎn)品，從醫(yī)療、檢測、航空到軍事等領(lǐng)域，幾乎處處都能看到紅外的身影。單片微型計算機簡稱單片機。 28 結(jié) 論 ............................................................ 30 參考文獻 .......................................................... 31 謝 辭 ............................................................ 32 附錄 1 ............................................................ 33 附錄 2 ....................................................... 39 附錄 3 ............................................................ 40 1 前 言 隨著科技的發(fā)展，人們的生活出現(xiàn)了各 種新型的尋跡 機器人，例如：清掃機器人、安放機器人。 27 Proteus 仿真過程以及結(jié)果 27 模擬光電檢測電路 25 PID 算法源程序 23 程序總流程圖 15 脈寬調(diào)制 PWM 工作原理 13 電機驅(qū)動模塊 12 復位電路 12 下載電路 12 時鐘電路 11 主要 I/O 口分配 9 控制器模塊 Tracing the car。用紅外光電傳感器對路面黑色軌跡進行檢測 ,并確定小車當前的位置狀態(tài)，再將路面檢測信號反饋給單片機。 I JIUJIANG UNIVERSITY 畢 業(yè) 設(shè) 計 題 目 基于 AT mega8 單片機 尋跡 小 車 設(shè)計 英文題目 The Design of Tracking Car Based on The ATmega8 SingleChip 院 系 機械與材料工程學院 專 業(yè) 機械設(shè)計制造及其自動化 姓 名 張發(fā)俊 年 級 2020（機材 A0916） 指導教師 張為 二零一三 年 六 月 II 摘 要 本設(shè)計是基于 ATmega8 單片機控制的簡易自動尋跡小車系統(tǒng)?？刂葡到y(tǒng)以ATmega8 為控制核心 , 用單片機產(chǎn)生 PWM 波，控制電機速度繼而改變小車方向。s current location, and will feedback the pavement detection signal to the microcontroller. Microcontroller, and analyzing the collected signal shall be timely control drive motor to adjust the car turned, enables the car along the black track automatically, achieve the car able to independently identify black guide line and according to the black guide line for fast stability. 【 key words】 Atmega8。 5 理論及設(shè)計方案 5 系統(tǒng)總體框架 10 ATmega8 單片機硬件結(jié)構(gòu)及主要性能 15 PID 跟蹤控制 19 ADC 介紹 19 ADC 多工選擇寄存器－ ADMUX 26 第五章 ICC AVR 與 Proteus 仿真 .................................... 27 ICC AVR 與 Proteus 說明 單片機應(yīng)用技術(shù)日益更新。 紅外檢測應(yīng)用領(lǐng)域也比較廣泛。全國