【正文】 總體設(shè)計(jì)方案 總體方案為：整個(gè)電路 分為驅(qū)動(dòng)電機(jī)模塊、尋跡傳感器模塊、避障模塊、單片機(jī)控制模塊、火源傳感器模塊、風(fēng)扇模塊、電源模塊七個(gè)模塊。處理速度高，尤其適用于語音處理和識(shí)別等領(lǐng)域。且該系列的 51 單片機(jī)可以不用燒寫器而直接用串口 或并口就可以向單片機(jī)中下載程序。但是一般的說來，玩具電動(dòng)車具有如下缺點(diǎn)：首先，這種玩具電動(dòng)車由于裝配緊湊，使得各種所需傳感器的安裝十分不方便。 方案二：自己制作電動(dòng)車。 對(duì)于車架材料的選擇，經(jīng)過比較選擇了硬塑板。 方案二：采用步 進(jìn)電機(jī) 步進(jìn)電機(jī)是一種能將電脈沖轉(zhuǎn)化為角位移的機(jī)構(gòu)，通過控制脈沖個(gè)數(shù)來控制角位移量，通過控制脈沖頻率來控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的速度和加速度，其精確度高，但控制相對(duì)較繁瑣。 方案二：對(duì)于直流電機(jī)用分立元件構(gòu)成驅(qū)動(dòng)電路。 軌跡探測(cè)模塊設(shè)計(jì)與比較 方案一：用光敏電阻組成光敏探測(cè)器。將阻值的變 化值經(jīng)過比較器就可以輸出高低電平。紅外發(fā)射管發(fā)出紅外線，當(dāng)發(fā)出的紅外線照射到白色的平面后反射 ，若紅外接收管能接收到反射回的光線則檢測(cè)出白線繼而輸出低電平，若接收不到發(fā)射管發(fā)出的光線則檢測(cè)出黑線繼而輸出高電平。 RPR220 采用 DIP4 封裝，塑料透鏡可以提高靈敏度，內(nèi)置可見光過濾器能減小離散光的影響，體積小，結(jié)構(gòu)緊湊。 海南軟件職業(yè)技術(shù)學(xué)院綜合實(shí)訓(xùn)報(bào)告 5 火源檢測(cè)設(shè)計(jì)與比較 火焰檢測(cè)有溫度傳感器、煙霧傳感器、紅外傳感器、紫外傳感器以及 CCD圖像傳感器。 實(shí) 驗(yàn)驗(yàn)證用熱電偶檢測(cè)火焰精度不高，故放棄了此方案。 方案三：用紫外傳感器檢測(cè)火焰。 方案四：用 CCD 圖像傳感器。經(jīng)試驗(yàn)驗(yàn)證，遠(yuǎn)紅外火焰?zhèn)鞲衅鳈z測(cè)距離遠(yuǎn)，線性度好，檢測(cè)準(zhǔn)確，且體積較小。 方案一：采用 12V蓄電池為系統(tǒng)供電。 避障模塊設(shè)計(jì)與分析 方案一：用超聲波傳感器進(jìn)行避障。但是超聲波傳感器需要 40KHz 的方波信號(hào)來工作，因?yàn)槌暡▊鞲衅鲗?duì)工作頻率要 求較高，偏差在 1％內(nèi)，所以用模擬電路來做方波發(fā)生器比較難以實(shí)現(xiàn)。光電開關(guān)的工作原理是根據(jù)投光器發(fā)出的光束，被物體阻斷或部分反射，受光器最終據(jù)此作出判斷反應(yīng)，是利用被檢測(cè)物體對(duì)紅外光束的遮光海南軟件職業(yè)技術(shù)學(xué)院綜合實(shí)訓(xùn)報(bào)告 6 或反射，由同步回路選通而檢測(cè)物體的有無，其物體不限于金屬，對(duì)所有能反射光線的物體均能檢測(cè)。 考慮到本系統(tǒng)只需要檢測(cè) 簡(jiǎn)單障礙物，沒有十分復(fù)雜的環(huán)境。能達(dá)到要求，并且簡(jiǎn)單方便各方面的實(shí)現(xiàn)都比較簡(jiǎn)單，工作也比較穩(wěn)定，調(diào)試快捷。 （ 2）采用 STC89C52 單片機(jī)作為主控制器。 （ 6）遠(yuǎn)紅外火焰?zhèn)鞲衅髯鳛楸鞠到y(tǒng)的火焰?zhèn)鞲衅?。在單芯片上，擁有靈巧的 8 位 CPU 和在系統(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。掉電保護(hù)方式下， RAM 內(nèi)容被保存，振海南軟件職業(yè)技術(shù)學(xué)院綜合實(shí)訓(xùn)報(bào)告 7 蕩器被凍結(jié)，單片機(jī)一切工作停止，直到下一個(gè)中斷或硬件復(fù)位為止。即定時(shí)器 T0、 T T2 (11)外部中斷 4 路，下降沿中斷或低電平觸發(fā)電路， Power Down 模式可 由外部中斷低電平觸發(fā)中斷方式喚醒 (12)通用異步串行口（ UART），還可用定時(shí)器軟件實(shí)現(xiàn)多個(gè) UART (13)工作溫度范圍： 40～ +85℃ （工業(yè)級(jí)） /0～ 75℃ （商業(yè)級(jí)） (14) PDIP 封裝 單片機(jī)引腳功能 STC89C52 是一個(gè)有 40 個(gè)引腳的芯片，引腳配置如圖 21 所示： 海南軟件職業(yè)技術(shù)學(xué)院綜合實(shí)訓(xùn)報(bào)告 8 圖 21 STC89C52 引腳配置 STC89C52 單片機(jī)各 個(gè)引腳功能如表 22 所示。 VT1 在該電路中起到濾波整形的作用。究其原因，是因?yàn)楣饷羧龢O管和三極管 VT1 導(dǎo)通時(shí)的導(dǎo)通電流較大。因此我們選擇此電路作為我們的傳感器檢測(cè)與 調(diào)理電路。再因 RPR220檢測(cè)到黑線返回高電平，否則為低電平，利用這一原理。 圖 25 火焰?zhèn)鞲衅髟韴D 圖 25 中， 可調(diào)電阻 RV1 可以調(diào)節(jié)比較器的門限電壓，本電路還能輸出模擬和數(shù)字兩種信號(hào)，非常適合本次系統(tǒng)的條件。 利用四個(gè)火焰?zhèn)鞲衅?，調(diào)節(jié)其中兩個(gè)傳感器門限電壓，使得傳感器能檢測(cè)到整張地圖距離的火焰，再調(diào)節(jié)另兩個(gè)傳感器使得只能檢測(cè)一個(gè)方格距離的火焰。當(dāng) “近視 ”傳感器檢測(cè)到信號(hào)，說明火焰處于當(dāng)前所在方格，觸發(fā)轉(zhuǎn)向開啟風(fēng)扇。是一種二相和四相電機(jī)的專用驅(qū)動(dòng)器，即內(nèi)含二個(gè) H橋的高電壓大電流雙全橋式驅(qū)動(dòng)器，接收標(biāo)準(zhǔn) TTL 邏輯電平信號(hào)，可驅(qū)動(dòng) 46V、 2A以下的電機(jī)。 海南軟件職業(yè)技術(shù)學(xué)院綜合實(shí)訓(xùn)報(bào)告 13 由于我們使用的電機(jī)是線圈式的，在從運(yùn)行狀態(tài)突然轉(zhuǎn)換到停止?fàn)顟B(tài)和從順時(shí)針狀態(tài)突然轉(zhuǎn)換到逆時(shí)針狀態(tài)時(shí)會(huì)形成很大的反向電流，在電路中加入二極管的作用就是在產(chǎn)生反向電流的時(shí)候進(jìn)行泄流，保護(hù)芯片的安全。 圖 28 滅火風(fēng)扇原理圖 避障功能的實(shí)現(xiàn)方法 由于火源為不確定位置，所以小車還屬于前進(jìn)并還未檢測(cè)到火焰而遇到障礙物，首先讓小車先后退，在遇到黑線交點(diǎn)時(shí)先右轉(zhuǎn)，因?yàn)榈貓D是有限的，所以如果轉(zhuǎn)的方向不是正確的火焰方向，則當(dāng)小車行駛到地圖邊緣時(shí)就 180 度轉(zhuǎn)，就能正確的判斷出火源的具體位置。匯編語言程序能直接管理和控制硬件設(shè)備（功能部件），它能處理中斷，也能直接訪問存儲(chǔ)器及 I/O 接口電路。因此， C語言特別適合于編寫系統(tǒng)軟件。 (5)語法限制不大嚴(yán)格，程序設(shè)計(jì)自由度大。 Keil軟件是目前最流行開發(fā)MCS51 系列單片機(jī)的軟件，這從近年來各仿真機(jī)廠商紛紛宣布全面支持 Keil即可看出。 DC1_2 = 0。 } void DC_CLOSE_RIGHT(void) { DC2_1 = DC2_2 = 0。 DC2_2 = 1。amp。amp。 DC_RIGHT()。 DC_CLOSE_RIGHT()。 DC_CLOSE_LEFT()。 根據(jù)尋跡模塊傳回的信號(hào)，判斷小車是否超出黑線，左右都沒有超出，則執(zhí)行前進(jìn)函數(shù)；當(dāng)左輪超出，執(zhí)行 右轉(zhuǎn)函數(shù)；當(dāng)右輪超出，執(zhí)行左轉(zhuǎn)函數(shù)； 當(dāng)小車回到黑線上，繼續(xù)前進(jìn)。 last) { if(!IR_RIGHT) CORNER_RIGHT = 1。 if(!IR_RIGHT || !IR_LEFT) BACK = 0。 else PASS = left。 else PASS = right。amp。利用這個(gè)下降沿觸發(fā)外部中斷，在中斷中將轉(zhuǎn)向信號(hào)清零，使其能繼續(xù)前進(jìn)。 DC_RIGHT()。 } if(!IR_S) { NEAR_RIGHT_F = 0。 DC_CLOSE_RIGHT()。當(dāng)火焰在小車左側(cè)，則讓小車左輪 反轉(zhuǎn) 右輪 正轉(zhuǎn) ，實(shí)現(xiàn)小車原地左方向打轉(zhuǎn)；右側(cè)則讓左輪 正轉(zhuǎn)右輪 反轉(zhuǎn) ，讓小車右方向打轉(zhuǎn)。 2．測(cè)試方法 完全按照要求 模擬 實(shí) 驗(yàn)環(huán)境，用地板革（ 150cmX150cm）制作模擬場(chǎng)地，在地板革上用黑膠帶做成網(wǎng)格，黑膠帶寬 ，跑道長(zhǎng)度寬度均為 150cm，反復(fù)使小車在模擬環(huán)境中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，并記錄各項(xiàng)數(shù)據(jù)。 海南軟件職業(yè)技術(shù)學(xué)院綜合實(shí)訓(xùn)報(bào)告 20 結(jié)束語 小車的特點(diǎn)能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)尋路找到火源，但由于火焰?zhèn)鞲衅鞯臋z測(cè)角度為 60 度，并不能在安全區(qū)檢測(cè)到整張地圖，所以對(duì)于火源的位置有一定的局限。這一問題給了我一個(gè)深刻的教訓(xùn)，在設(shè)計(jì)系統(tǒng)前就應(yīng)考慮到可能會(huì)出現(xiàn)的問題，而不能只一味的追求美觀。在生活上兩位老師同樣給予了我極大的支持和關(guān)心，在為人處世上也對(duì)我進(jìn)行諄諄的教導(dǎo)，這些都將對(duì)我今后的學(xué)習(xí) 和工作產(chǎn)生深刻的影響，使我獲益匪淺。 void DC_RIGHT(void)。 void DC_RIGHT_BACK(void)。 sbit DC1_1 = P1^4。 sbit IR = P1^2。 sbit last = P2^0。 sbit NEAR_LEFT = P3^0。 bit NEAR_LEFT_F = 0。 bit CORNER_LEFT = 0。 while(1) { IR_Rev()。 } /* 右輪前進(jìn)驅(qū)動(dòng) */ void DC_RIGHT(void) { DC2_1 = 1。 } /* 左輪 后退驅(qū)動(dòng) */ void DC_LEFT_BACK(void) { DC1_1 = 0。 } /* 避障紅外發(fā)射接收函數(shù) */ void IR_Rev (void) { if(!IR) Back_Flag = 1。 //使能外部中斷 IT1=1。amp。amp。 DC_RIGHT()。 DC_CLOSE_RIGHT()。 DC_CLOSE_LEFT()。 海南軟件職業(yè)技術(shù)學(xué)院綜合實(shí)訓(xùn)報(bào)告 27 if(first amp。 if(!IR_LEFT) CORNER_LEFT = 1。 DC_RIGHT_BACK()。 else PASS = left。 else 海南軟件職業(yè)技術(shù)學(xué)院綜合實(shí)訓(xùn)報(bào)告 28 PASS = right。 } if(!NEAR_RIGHT) NEAR_RIGHT_F = 1。 NEAR_LEFT_F = 0。 DC_CLOSE_LEFT()。 if(!IR_RIGHT || !IR_LEFT) { if(first a