【正文】 和 輸出相應(yīng) PWM 波形，由此控制電機(jī)轉(zhuǎn)速，仿真中各功能模塊均能正常工作。硬件方面，針對自動尋跡小車的特點(diǎn)和對系統(tǒng)的功能要求，選用了紅外線傳感器收集數(shù)據(jù)，選用 AT89C51 作為控制器，選用了 L298N 作為直流電機(jī)的驅(qū)動芯片。既學(xué)習(xí)了不少新的知識和技術(shù)，由親身體驗軟件設(shè)計、開發(fā)的過程，個人覺得收獲頗豐?？梢园殉暡▊鞲衅鳌峒t外傳感器等加入系統(tǒng)，增加小車識別路面的能力，提高小車的實(shí)用性。在此，向陳老師表示衷心的感謝！ 感謝電子學(xué)院測控系的所有老師和領(lǐng)導(dǎo)多年來對我的培養(yǎng)、幫助，使本人在本科學(xué)習(xí)中不僅學(xué)到了必備的專業(yè)知識技能和思考解決問題的方法，還學(xué)到了嚴(yán)謹(jǐn)治學(xué)的科研精神和積極進(jìn)取的人生態(tài)度。sbit RSEN2=P1^1。 //**右邊電機(jī)的占空比**//unsigned char t=0。重慶理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 基于單片機(jī)的簡易尋跡機(jī)器人設(shè)計37致謝這次的畢業(yè)設(shè)計是在陳老師的悉心指導(dǎo)下完成的。本系統(tǒng)中只用了紅外線傳感器。使得程序具有了可移植性。論文對自動尋跡小車的系統(tǒng)進(jìn)行了分析和設(shè)計，包括系統(tǒng)硬件分析、軟件分析。重慶理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 基于單片機(jī)的簡易尋跡機(jī)器人設(shè)計35圖 小車轉(zhuǎn)向時的 PWM 波形當(dāng)右邊第一級傳感器檢測到黑線時，小車左輪的 PWM 波形占空比提高到50%，右輪的 PWM 波形占空比下降到 5%，即左右輪以 50:5 的轉(zhuǎn)速實(shí)現(xiàn)右轉(zhuǎn)。 Proteus 軟件仿真結(jié)果利用Proteus軟件仿真設(shè)計。 while(1) { IN1=1。}void turn_right2( ){ zkb1=60。void qianjin( ){ zkb1=30。 if(tzkb2) ENB=1。void delay_1ms(uint d){ uint i。在經(jīng)過了方向調(diào)整后，小車再繼續(xù)向前行走，并繼續(xù)探測黑線重復(fù)上述動作。精確地講， 平均速度與占空比并不是嚴(yán)格的線性關(guān)系， 在一般的應(yīng)用中，可以將其近似地看成線性關(guān)系。定時計數(shù)器若干時間（）中斷一次， 。也就是說用單片機(jī)產(chǎn)生一定周期的方波，而且方波中高電平的時間可以已自己調(diào)整，這就是PWM 波。表 33：L298N 輸入輸出關(guān)系ENABLEIN1 IN2Q3NPN Q4NPNU1ANDU2ANDU3ANDU4ANDU5NOT U6NOTQ1NPN Q2NPN+VSRSA重慶理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 基于單片機(jī)的簡易尋跡機(jī)器人設(shè)計24 圖 L298N 外部引腳 。基于上述原因，在實(shí)際驅(qū)動電路中通常要用硬件電路方便地控制三極管的開關(guān)。例如， 所示，當(dāng)Q1 管和Q4 管導(dǎo)通時，電流就從電源正極經(jīng)Q1 從左至右穿過電機(jī)，然后再經(jīng)Q4 回到電源負(fù)極。電機(jī)常用的驅(qū)動芯片很多，在本設(shè)計中選用硬件設(shè)計簡單，驅(qū)動效率較高的L298N 作為電機(jī)驅(qū)動芯片，在介紹L298N 之前有必要介紹一下H 橋電路 [11]。 141U3:ALM3245vR710K左 1R120SW6SWSPST65412U4OPTOCOUPLERNPNR151kR1610k重慶理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 基于單片機(jī)的簡易尋跡機(jī)器人設(shè)計21根據(jù)單片機(jī)輸出信號形態(tài)及控制對象要求，后向通道應(yīng)解決：1) 功率驅(qū)動。2) 是一個輸出通道。在黑線檢測電路中用來確定紅外接收信號電平的高低，以電平高低判定黑線）（ 21)(132)( ???VRVLREF ）（)(2)(HREF VREF+++重慶理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 基于單片機(jī)的簡易尋跡機(jī)器人設(shè)計19有無?；乇容^器有兩個數(shù)值不同的閾值，當(dāng)輸入信號因受干擾或其他原因發(fā)生變化時，只要變化量不超過兩個閾值之差，滯回比較器的輸出電壓就不會來回變化，抗干擾能力強(qiáng)。② 檢測距離：413mm。如圖通過在紅外線的正極接出一個信號來觀察紅外線接收器是否導(dǎo)通。最簡單的開關(guān)量輸入通道就是一個具有TTL電平的狀態(tài)開關(guān)，如水銀溫度觸點(diǎn)、溫度晶閘管、時間繼電器、限位開關(guān)等。作為測試系統(tǒng)，對被測對象拾取必要的原始參量信號是系統(tǒng)的核心任務(wù)，對控制系統(tǒng)來說，對被控對象狀態(tài)的測試以及對控制條件的監(jiān)測也是不可缺少的環(huán)節(jié)。MCS51系列的程序計數(shù)器PC是16位的寄存器，它具有64KB的尋址能力。 51 單片機(jī)最小系統(tǒng)除了上電復(fù)位外，有時還需要按鍵手動復(fù)位。在設(shè)計印刷電路板時，晶體和電容應(yīng)盡可能靠近單片機(jī)芯片安裝，以減少寄生電容，更好的保證振蕩器穩(wěn)定和可靠地工作。1) 時鐘電路AT89C51雖然有內(nèi)部振蕩電路，但要形成時鐘，必須外部附加電路。重慶理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 基于單片機(jī)的簡易尋跡機(jī)器人設(shè)計12 LM2940 封裝和實(shí)物圖 與78 系列完全相同，實(shí)際應(yīng)用中電路也大同小異。 電源模塊設(shè)計 智能車電源設(shè)計要點(diǎn)由于電機(jī)在正常工作時對電源的干擾很大， 只用一組電源時會影響單片機(jī)的正常工作， 所以選用雙電源供電。在驅(qū)動過程中，單片機(jī)采用T0定時計數(shù)器，通過來產(chǎn)生PWM波，控制電機(jī)轉(zhuǎn)速。且這個電源結(jié)構(gòu)簡單，價格便宜，容易得到。L298N是一種高電壓、大電流電機(jī)驅(qū)動芯片。2) 同樣由于開關(guān)頻率高，若與快速響應(yīng)的電機(jī)相配合，系統(tǒng)可以獲得很寬的頻帶，因此快速響應(yīng)性能好，動態(tài)抗擾能力強(qiáng)。方案三：脈寬調(diào)速系統(tǒng)。該系統(tǒng)需要旋轉(zhuǎn)變流機(jī)組，至少包含兩臺與調(diào)速電動機(jī)容量相當(dāng)?shù)男D(zhuǎn)電機(jī)，還要一臺勵磁發(fā)電機(jī)，設(shè)備多、體積大、費(fèi)用高、效率低、維護(hù)不方便等缺點(diǎn)?？刂品奖?，體積小，靈活性和可靠性高，具有瞬時啟動和急速停止的優(yōu)越性，比較適合本系統(tǒng)控制精度高的特點(diǎn)。）為了小車的平衡再裝上保持平衡的輪子。轉(zhuǎn)向和動力分開的電動小車是將輪胎分為兩組，一組與電動機(jī)相連輸出動力控制小車的行駛；另外一組控制小車的方向。嵌入式系統(tǒng)工作頻率較高，速度較快，控制能力很強(qiáng)，也有較強(qiáng)的數(shù)據(jù)處理能力。方案四：施密特觸發(fā)器。 電壓比較器電路所示： 電壓比較器電路在本設(shè)計中，光電傳感器只輸出一種高低電平信號且伴有外界雜波干擾，所以我們嘗試采用了一種滯回比較器。如果在比較器的輸入端加理想階躍信號，那么在理想情況下比較器的輸出也應(yīng)當(dāng)是理想的階躍電壓，而且沒有延遲。比較器有各種不同的類型。方案二：采用差動放大電路。光電傳感器原理簡單，實(shí)現(xiàn)方便，價格低廉，可集發(fā)射器和接收器于一體。由軌跡檢測系統(tǒng)檢測曲線的位置并輸出檢測信息，對檢測信息進(jìn)行處理后將其輸入到控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)根據(jù)輸入信息進(jìn)行判斷，并根據(jù)判斷結(jié)果輸出指令給移動系統(tǒng)，移動系統(tǒng)根據(jù)指令驅(qū)動尋跡機(jī)器人左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)、前行等，從而實(shí)現(xiàn)尋跡功能。重慶理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 基于單片機(jī)的簡易尋跡機(jī)器人設(shè)計3按照題目要求，本次設(shè)計的系統(tǒng)是利用主控芯片控制電機(jī)，通過相關(guān)傳感器對路面的軌跡信息進(jìn)行檢測，并將檢測信號傳輸給控制器，然后控制器做出相應(yīng)的處理，實(shí)現(xiàn)小車的尋跡前行。該智能小車可以作為機(jī)器人的典型代表。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。1954年美國Barrett Electronics 公司研究開發(fā)了世界上第一臺自主引導(dǎo)車系統(tǒng)AGVS（Automated Guided Vehicle System）。智能車輛在原有車輛系統(tǒng)的基礎(chǔ)上增加了一些智能化技術(shù)設(shè)備: 1) 計算機(jī)處理系統(tǒng)，主要完成對來自攝像機(jī)所獲取的圖像的預(yù)處理、增強(qiáng)、分析、識別等工作。該設(shè)計重點(diǎn)介紹循跡小車如何解決軌跡檢測和路線跟隨問題。關(guān)鍵詞：80C51 單片機(jī)、光電檢測器、PWM 調(diào)速、電動小車重慶理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 基于單片機(jī)的簡易尋跡機(jī)器人設(shè)計IIAbstractIntelligent vehicle is a new product of modern society， and product development based on intelligent vehicle has bee a key equipment automation logistics transportation， flexible production anization system， research and development of intelligent vehicle is being the focus of attention. The design is a simple car auto tracing system based on singlechip microputer control， system design mainly includes design， as the scheme of hardware and software design， where each part adopts modular design makes the design principle， readable， easy to modify， extend.The design focuses on how to solve the problem of trajectory tracking car detection and route to follow problem. System uses AT89C51 as the control core， using the timer T0 timer interrupt through PWM waveform generation， by adjusting the duty cycle control vehicle speed and steering. For tracing using infrared photoelectric sensor ST188， and the pavement detection signals back to the SCM， SCM to analysis signal collected， timely control left and right wheel motor speed to adjust the car steering， so that the car can along the ring shaped black trajectory automatically， to achieve the purpose of automatic tracing.keyword: 80C51 microcontroller， photoelectric detector， PWM speed， electric car重慶理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 基于單片機(jī)的簡易尋跡機(jī)器人設(shè)計1 論 課題背景目前，在企業(yè)生產(chǎn)技術(shù)不斷提高、對自動化技術(shù)要求不斷加深的環(huán)境下，智能車輛以及在智能車輛基礎(chǔ)上開發(fā)出來的產(chǎn)品已成為自動化物流運(yùn)輸、柔性生產(chǎn)組織等系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備。智能車輛作為移動機(jī)器人的一個重要分支正得到越來越多的關(guān)注。在美洲，美國成重慶理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 基于單片機(jī)的簡易尋跡機(jī)器人設(shè)計2立了國家自動高速公路系統(tǒng)聯(lián)盟（NAHSC）。可以預(yù)計，我國飛速發(fā)展的經(jīng)濟(jì)實(shí)力將為智能車輛的研究提供一個更加廣闊的前景?？梢詫?shí)現(xiàn)小車自動識別路線，選擇正確的行進(jìn)路線，并檢測到障礙物自動躲避。在該模塊中可選用一種簡單有效、應(yīng)用較普遍的檢測方法——紅外探測法 [1]。光敏電阻原理簡單，使用方便，價格低廉，但受光照強(qiáng)度影響很大，可靠性不高。選擇ST188紅外光電傳感器，它的特點(diǎn)是尺寸小、使用方便、工作狀態(tài)受溫度影響小、工作較穩(wěn)定、外圍電路簡單。這種情況下須采用差動放大電路，并應(yīng)設(shè)法減小溫漂。因此比較器的性能分析方法與放大、運(yùn)算電路是不同的。響應(yīng)時間越短，響應(yīng)速度越快。這種情況，通常是不允許的。施密特觸發(fā)器具有與滯回比較器相類似的滯回特性，但施密特觸發(fā)器的抗干擾能力比滯回比較器更強(qiáng)。AT89C51是一款低功耗，高性能的8位單片機(jī)，片內(nèi)含有8KB的Flash片內(nèi)程序存儲器，256 Bytes的RAM，32個外部雙向輸入/輸出(I/O)口，5個中斷優(yōu)先級，2層中斷嵌套中斷等。）方案一需電動機(jī)和一個轉(zhuǎn)向器。直流電機(jī)轉(zhuǎn)動力矩大，響應(yīng)快速，體積小，重量輕，較大的起動轉(zhuǎn)矩使其有從零轉(zhuǎn)速至額定轉(zhuǎn)速具備可提供額定轉(zhuǎn)矩的性能。選用減速比為1：74 的直流電機(jī)，減速后電機(jī)的轉(zhuǎn)速為100r/min。VM系統(tǒng)是當(dāng)今直流調(diào)速系統(tǒng)的主要形式。脈沖寬度調(diào)制（Pulse Width Modulation），簡稱PWM。PWM的產(chǎn)生可通過單片機(jī)中的定時器來實(shí)現(xiàn)，但是驅(qū)動能力有限，因此PWM的輸出需通過驅(qū)動電路才能驅(qū)動電機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)。使用L298N芯片驅(qū)動電機(jī)，該芯片可以驅(qū)動一臺兩相步進(jìn)電機(jī)或四相步進(jìn)電機(jī)，也可以驅(qū)動兩臺直流電機(jī)。當(dāng)系統(tǒng)正常運(yùn)行時，綠色LED燈亮，紅燈熄滅，電機(jī)正常運(yùn)行。對于小車來說電源設(shè)計應(yīng)注意兩點(diǎn)：1. 與一般的穩(wěn)壓電源不同，小車的電池電壓一般在68V ，還要考慮在電池?fù)p耗的情況下電壓的降低，因此常用的78系列穩(wěn)壓芯片不再能夠滿足要求，因此必須采用低壓差的穩(wěn)壓芯片， 為核心器件。另外一路提供L298N、光電管工作電壓。重慶理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 基于單片機(jī)的簡易尋跡機(jī)器人設(shè)計13本設(shè)計采用內(nèi)部時鐘方式，利用芯片內(nèi)部的振蕩電路，在XTALXTAL2引腳上外接定時元件，內(nèi)部的振蕩電路便產(chǎn)生自激振蕩。復(fù)位引腳RST通過在每個機(jī)器周期的對復(fù)位電路采樣一次，然后才能得到內(nèi)部復(fù)位操作所需要的信號。其中電平復(fù)位是通過RST端經(jīng)電阻與電源Vcc接通