【正文】 信息。無(wú)線通信速度可以達(dá)到 2M(bps)。 NRF24L01 應(yīng)用的是 SPI 接口，可以與單片機(jī)的 SPI 接口直接相連。 SCK；芯片控制的時(shí)鐘線（ SPI 時(shí)鐘） 。無(wú)線通信過(guò)程中 MCU 主要是通過(guò) IRQ 與 NRF24L01 進(jìn)行通信 。若自動(dòng)應(yīng)答開(kāi)啟，那么 NRF24L01 在發(fā)射數(shù)據(jù)后立即進(jìn)入接收模式，接收應(yīng)答信號(hào)（自動(dòng)應(yīng)答接收地址應(yīng)該與接收節(jié)點(diǎn)地址 TX_ADDR 一致）。最后發(fā)射成功時(shí) ,若 CE 為低則 NRF24L01 進(jìn)入空閑模式 1。當(dāng)接收方檢測(cè)到有效的地址和 CRC 時(shí)，就將數(shù)據(jù)包存儲(chǔ)在 RX FIFO 中，同時(shí)中斷標(biāo)志位 RX_DR 置高， IRQ 變低，產(chǎn)生中斷，通知 MCU 去取數(shù)據(jù)。 產(chǎn)品應(yīng)用領(lǐng)域：機(jī)器人避障、物體測(cè)距、液位檢測(cè)、公共安防、停車(chē)場(chǎng)檢測(cè) 。 超聲測(cè)距大致有以下方法：一種是取輸出脈沖的平均值電壓，該電壓 (其幅值基本固定 )與距離成正比，測(cè)量電壓即可測(cè)得距離；另一種是測(cè)量輸出脈沖的寬度，即發(fā)射尋跡小車(chē)智能控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與制作 16 超聲波與接收超聲波的時(shí)間間隔 t，如圖 35 所示，故被測(cè)距離為 錯(cuò)誤 !未找到引用源。如果測(cè)距精度要求很高，則 應(yīng)通過(guò)溫度補(bǔ)償?shù)姆椒右孕Ｕ?，超聲波傳播速度為 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 30 20 10 0 10 20 30 聲速 錯(cuò)誤 !未找 313 319 322 331 337 344 350 超聲波發(fā)射 超聲波接收 時(shí)間 T 障礙物 尋跡小車(chē)智能控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與制作 17 到引用源。 方案二：考慮到本系統(tǒng)中顯示的內(nèi)容以及系統(tǒng)的實(shí)用性，采用液晶顯示 (LCD)。而且液晶顯示功耗低、體積小、質(zhì)量輕、無(wú)輻射危害，與單片機(jī)連接較簡(jiǎn)單。 個(gè)點(diǎn)陣，通過(guò)建立一個(gè) ASCII 的數(shù) 組 font6x8[][6]來(lái)尋址。當(dāng)外加額定直流電壓時(shí)，轉(zhuǎn)速幾乎相等。電路如圖 313： 圖 313 直流電機(jī) +LM293 組合電路原理 方案二：采用步進(jìn)電機(jī)，配合 LM298 驅(qū)動(dòng)芯片組合。用單片機(jī)控制晶 體管使之工作在占空比可調(diào)的開(kāi)關(guān)狀態(tài)，精確調(diào)整電機(jī)轉(zhuǎn)速。如圖 39 就是一種簡(jiǎn)單的 H 橋電路，它由2 個(gè) IRF4905 P 型場(chǎng)效應(yīng)管 Q Q2 與 2 個(gè) IRF3205 N 型場(chǎng)效應(yīng)管 Q Q3 組成 ，所以它叫 PNMOS 管 H 橋。設(shè)為電機(jī)正轉(zhuǎn)。 紅外測(cè)速電路 U7紅外對(duì)管 ST188VCC510R2110KR21GND紅外測(cè)速電路1KR22Q2NPN1KR23VCCGNDINT0 圖 316 紅外 ST188 測(cè)速原理圖 反射式光電傳感器的光源有多種，常用的有紅外發(fā)光二極管，普通發(fā)光二極管，以及激光二極管，前兩種光源容易受到外界光源的干擾，而激光二極管發(fā)出的光的頻率較集中，不容易被干擾，但傳感器只能接收很窄的頻率范圍的光，且價(jià)格較貴。紅外反射光強(qiáng)法的測(cè)量原理是將發(fā)射信號(hào)經(jīng)調(diào)制后送紅外管發(fā)射，光敏管接收調(diào)制的紅外信號(hào)，原理如圖 317 所示。這兩種相反的狀態(tài)表現(xiàn)在電路中，就是高低電平組成的脈沖信號(hào)。 8 路電壓輸入型 A/D，可做溫度檢測(cè)、電池、電壓檢。液 晶顯 示 第 一 屏無(wú) 線 接 收無(wú) 線 接 收 失 敗 檢 測(cè)i f ( R X _ D R )無(wú) 線 遙 控 、 循 跡 轉(zhuǎn) 換判 斷i f ( r x _ b u f [ 2 ] = = 1 )讀 取 無(wú) 線 接 收 數(shù) 據(jù)U a r t 接 收線 性 C C D 路 徑 數(shù) 據(jù)超 聲 波 測(cè) 距 避 障P W M 、 舵 機(jī) 控 制紅 外 測(cè) 速L C D 顯 示 、 低 電 量 報(bào) 警無(wú) 線 接 收 失 敗 報(bào) 警 圖 41 循跡控制系統(tǒng)程序流程圖 尋跡小車(chē)智能控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與制作 26 啟 動(dòng)初 始 化I n i t ( ) 。設(shè)定輸出電壓達(dá)到某一閾值時(shí)作為目標(biāo)，不同的目標(biāo)距離閾值電壓是不同的。因?yàn)楣獾姆瓷涫艿蕉喾N因素的影響，如反射表面的形狀、顏色、光潔度，日光、日光燈照射等不確定因素。設(shè)為電機(jī)反轉(zhuǎn)。場(chǎng)效應(yīng)管是電壓控制型元件，柵極通過(guò)的電流幾乎為“零”。 圖 315 電機(jī)驅(qū)動(dòng)原理簡(jiǎn)圖 尋跡小車(chē)智能控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與制作 22 綜合 3 種方案的優(yōu)缺點(diǎn)，鑒于本系統(tǒng)設(shè)計(jì)體積較小，自身重量較輕，對(duì)電機(jī)功率輸出要求不高，決定選擇方案 3。但是芯片LM298的硬件 電路比較復(fù) 雜。也用于變速范圍很寬的驅(qū)動(dòng)裝置。 電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路 Q4NMOSQ3NMOSQ1PMOSQ2PMOSU3光耦 PC817U4光耦 PC817U5光耦 PC817U6光耦 PC817GNDVCC0IRF4905 IRF4905IRF3205 IRF3205MB1Motor1KR131KR141KR151KR16D2 D3D4 D51KR181KR201KR171KR19GNDGNDGNDPWM1PWM1GNDPWM2PWM2GNDVCC0 VCC0GNDGNDVCC電機(jī)驅(qū)動(dòng) 圖 312 PNMOS 管 H 橋電機(jī)驅(qū)動(dòng)原理圖 方案一：采用直流電機(jī)，配合 LM293 驅(qū)動(dòng)芯片組合。 液晶的主要工作原理 (1)SPI 接口時(shí)序?qū)憯?shù)據(jù) /命令 NOKIA5110 的通信協(xié)議是一個(gè)沒(méi)有 MISO 只有 MOSI 的 SPI 協(xié)議： 尋跡小車(chē)智能控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與制作 19 圖 310 串行總線協(xié)議 傳送 1 個(gè)字節(jié) (2)NOKIA5110 的初始化 接通電源后，內(nèi)部寄存器和 RAM 的內(nèi)容是不確定的，這需要一個(gè) RES 低電平脈沖復(fù)位一下。點(diǎn)陣式 LCD 不僅可以顯示字符、數(shù)字，還可以顯示各種圖形、曲線及漢字，并且可以實(shí)現(xiàn)屏幕上下左右滾動(dòng)、動(dòng)畫(huà)、閃爍、文本特征顯示等功能。數(shù)碼管具有接線簡(jiǎn)單、成本低廉、配置簡(jiǎn)單靈活、編程容易、對(duì)外界環(huán)境要求較低、易于維護(hù)等特點(diǎn)。 。 (32) 在精度要求較高的情況下，需要考慮溫度對(duì)超聲波傳播速度的影響，按 公 式 (33)對(duì)超聲波傳播速度加以修正，以減小誤差。因?yàn)槌暡ㄔ跇?biāo)準(zhǔn)空氣中的傳播速度為 米 /秒，由單片機(jī)負(fù)責(zé)計(jì)時(shí)，單片機(jī)使用 晶振，所以此系統(tǒng)的測(cè)量精度理論上可以達(dá)到毫米級(jí)。本系統(tǒng)測(cè)量采用第二種方案。 超聲波的主要工作原理 超聲波傳感器的工作原理是陶瓷 的壓電效應(yīng)。最后接收成功時(shí)，若 CE 變低，則 NRF24L01 進(jìn)入空閑模式 1。若發(fā)送堆棧中無(wú)數(shù)據(jù)且 CE 為高，則進(jìn)入空閑模式 2。若未收到應(yīng)答，則自動(dòng)重新發(fā)射該數(shù)據(jù) (自動(dòng)重發(fā)已開(kāi)啟 )，若重發(fā)次數(shù) (ARC)達(dá)到上限， MAX_RT 置高， TX FIFO 中數(shù)據(jù)保留以便在次重發(fā) 。在 CSN 為低的情況下， CE 協(xié)同 NRF24L01 的 CONFIG 寄存器共同決定 NRF24L01 的狀態(tài)（掉電、發(fā)射、接收、待機(jī) Ⅰ 、待機(jī) Ⅱ ）。 MOSI：芯片控制數(shù)據(jù)線（ Master output slave input） 。 無(wú)線 NRF24L01 的工作原理 NRF24L01 模塊的原理圖如圖 35 所示： 圖 35 NRF24L01 模塊的原理圖 從單片機(jī)控制的角度來(lái)看，我們只需要它的的六個(gè)控制和數(shù)據(jù)信號(hào)，分別為 CSN、SCK、 MISO、 MOSI、 IRQ、 CE。嵌入式工程師或是單片機(jī)愛(ài)好者只需要為單片機(jī)系統(tǒng)預(yù)留 5 個(gè)GPIO， 1 個(gè)中斷輸入引腳，就可以很容易實(shí)現(xiàn)無(wú)線通信的功能，非常適合用來(lái)為 MCU尋跡小車(chē)智能控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與制作 13 系統(tǒng)構(gòu)建無(wú)線通信功能。 無(wú)線模塊 1234567891011121314151617XTAL218XTAL119GND2021222324252627282930313233343536373839VCC40U1STC12C5A60S2104C110UFC2GND10UFC3VCC110KR1GND1 2Y11918181930pFC430pFC5GNDY230pFC9Y18RX1TX1VCC11RSTCE0DCDINCLKEcho0Trig0Echo1Trig112345678P8無(wú)線 NRF24L01GNDVCC3CE1CSNSCKMOSIMISOIRQSCKMISOMOSIIRQCE1CSNP10DJPWM1PWM2INT0INT1BEEP1KR7R8R9R10R11R1210UFC11 圖 34 NRF24L01 無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸模塊 無(wú)線 NRF24L01 簡(jiǎn)介 NRF24L01 是 NORDIC 公司最近生產(chǎn)的一款無(wú)線通信通信芯片，采用 FSK 調(diào)制，內(nèi)部集成 NORDIC 自己的 Enhanced Short Burst 協(xié)議。在智能車(chē)應(yīng)用中，白天自然光環(huán)境和晚上燈光環(huán)境、正對(duì)光和背光、不同的比賽場(chǎng)地之間都不能采用相同的曝光參數(shù)。 ； Ee 是在 錯(cuò)誤 !未找到引用源。反映在像素點(diǎn)上就是，像素灰度低。 操作簡(jiǎn)化內(nèi)部控制邏輯，需要只有一個(gè)串行輸入端 (SI)的信號(hào)和時(shí)鐘。 綜上所述每個(gè)方案都有自己的優(yōu)缺點(diǎn)，綜合考慮線陣 CCD 檢測(cè)方法比較好，它能夠使檢測(cè)到的道路 信息更加的精確，有利于小車(chē)的速度提高。對(duì)于小車(chē)路徑信息的采集的方式如下所示： 方案一：紅外傳感器的檢測(cè)方式，優(yōu)點(diǎn)：電路設(shè)計(jì)相對(duì)簡(jiǎn)單、檢測(cè)速度信息快、調(diào)試簡(jiǎn)單、成本低。5% 到 177。 8. 顯示模塊采用 NOKIA5110 通過(guò) 5 個(gè)普通 IO 口與單片機(jī)通信， 84x48 的點(diǎn)陣，可以顯示 4 行漢字，能充分滿足需求。 4. 路徑識(shí)別采用 TSL1401 線性 CCD，通過(guò)對(duì)賽道黑白的識(shí)別來(lái)控制舵機(jī)轉(zhuǎn)向。 確定整體控制系統(tǒng)方案 1. 主控使用 40 引腳的 STC12C5A60S2 單片機(jī)芯片，因?yàn)槠鋬?nèi)部集成 10 位 ADC、2 路 PWM 等，可以節(jié)省外圍設(shè)備。 2. 利用 Altium Designer 設(shè)計(jì)合理的硬件原理圖。 尋跡小車(chē)智能控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與制作 6 主要工作原理是通過(guò) STC12C5A60S2 單片機(jī)控制 AD 采集 搖桿的 X,Y 軸電位值，并將電位值通過(guò) NRF24L01 無(wú)線模塊發(fā)送給小車(chē)，從而控制小車(chē)轉(zhuǎn)向和加、減速等。第 5 章是制作安裝與調(diào)試，最終保證了系統(tǒng)的正常運(yùn)行。 本文主要由五章組成，第 1 章為緒論，主要講述循跡小車(chē)的發(fā)展歷程及在目前所應(yīng)用領(lǐng)域中的作用。這樣一個(gè)認(rèn)識(shí)事物、分析事物和處理信息的過(guò)程稱之為信息融合過(guò)程。在全國(guó)許多卷煙企業(yè)，如青尋跡小車(chē)智能控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與制作 4 島頤中集團(tuán)、玉溪紅塔集團(tuán)、紅河卷煙廠、淮陰卷煙廠， 應(yīng)用激光引導(dǎo)式 AGV 完成托盤(pán)貨物的搬運(yùn)工作。 AGV 有著可并行工作 、 自動(dòng)化 、 智能化和處理靈活的特點(diǎn)，可以很好的滿足這些場(chǎng)合的運(yùn)輸要求。由多臺(tái) AGV 小車(chē)組成的物流運(yùn)輸處理系統(tǒng)，較人工搬運(yùn)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)更靈活，運(yùn)輸路線可以根據(jù)生產(chǎn)過(guò)程及時(shí)調(diào)整， 使一條生產(chǎn)線，生產(chǎn)十幾個(gè)產(chǎn)品，大大提高了生產(chǎn)的靈活性，企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力。 智能循跡小車(chē)的應(yīng)用 智能循跡小車(chē)發(fā)展歷史及主要應(yīng)用場(chǎng)所 如下 ： (1)倉(cāng)儲(chǔ)業(yè) 1954 年，來(lái)自美國(guó)南卡羅來(lái)納州的 Mercury Motor Freight 公司成為第一批把 AGV小車(chē)的應(yīng)用到倉(cāng)庫(kù)的使用者，來(lái)實(shí)現(xiàn)出入庫(kù)貨物的自動(dòng)處理。 (3)視覺(jué)式 視覺(jué)引導(dǎo)式 AGV 是的迅速發(fā)展和比較成熟的 AGV，這種 AGV 配備 CCD 攝像機(jī)，傳感器和車(chē)載電腦，在車(chē)載計(jì)算機(jī)中設(shè)置有 AGV欲行駛路徑周?chē)h(huán)境圖像數(shù)庫(kù) 。在目前商業(yè)用途的 AGV 中，特別是大型和中型小車(chē)，絕大多數(shù)都采用電磁感應(yīng)導(dǎo)航。為了讓循跡小車(chē)能獨(dú)立工作，一方面應(yīng)具有較高的智慧和更廣泛的應(yīng)用，研究各種新機(jī)傳感器，另一方面，也掌握多個(gè)多類傳感器信息融合的技術(shù)，這樣循跡小車(chē)可以更準(zhǔn)確，更全面的獲得所處環(huán)境的信息 [1]。循跡小車(chē)共歷了三 代技術(shù)創(chuàng)新變革： 第一代循跡小車(chē)是可編程的示教再現(xiàn)型，不裝載任何傳感器，只是采用簡(jiǎn)單的開(kāi)關(guān)控制，通過(guò)編程來(lái)設(shè)置循跡小車(chē)的路徑與運(yùn)動(dòng)參數(shù)，在工作過(guò)程中，不能根據(jù)環(huán)境的變化而改變自身的運(yùn)動(dòng)軌跡。 AGV 小車(chē)一般配有裝卸機(jī)構(gòu)，可與其它物流設(shè)備自動(dòng)接口，實(shí)現(xiàn)貨物裝卸與搬運(yùn)的全自動(dòng)化 過(guò)程。 智能循跡小車(chē)概述 智能循跡小車(chē)又被稱為 Autom