【正文】 機(jī)驅(qū)動模塊，對于電源電流的需要極大， 我們先以直插式１２Ｖ電源開始調(diào)試，小車運(yùn)轉(zhuǎn)正常。 在電源開啟后，小車循跡過程中會出現(xiàn)原地打轉(zhuǎn)的情況。 根據(jù)測試結(jié)果，可以看出小車循跡避障功能基本實(shí)現(xiàn)。并避開障礙物。6 結(jié)論與展望 24 致 謝 ！ 參考文獻(xiàn) 25 參考文獻(xiàn) [1] Zvi Lanechange maneuvers of autonomous vehicles[J].ASME Journal of DynamicsSystems,Measurement and . [2] 邵貝貝 .單片機(jī)嵌入式應(yīng)用的在線開發(fā) 方法 [M].北京 :清華大學(xué)出版社 ,. [3] 卓晴 ,黃開勝 ,邵貝貝 .[M].北京 :北京航空航天大學(xué)出版社 ,. [4] 高吉祥 .全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)大賽培訓(xùn)系列教程 [M].電子工業(yè)出版社 ,. [5] 王志良 .競賽機(jī)器人制作技術(shù) [M].機(jī)械工業(yè)出版社 ,. [6] 程鵬 .自動控制原理 [M].高等教育出版社 . . [7] 劉偉 .傳感器原理及其 適 用技術(shù) [J].電子工業(yè)出版社 ,. [8] 張植寶 .電機(jī)原理與應(yīng)用 [M].化學(xué)工業(yè)出版社 ,. [9] 許大中 .電機(jī)控制 [M].浙江大學(xué)出版社 ,2020 [10] 李華 .MCS51系列單片機(jī)實(shí)用接口技術(shù) [M].北京 :北京航空航天大學(xué)出版社 ,1995. [11] 張義和 .陳敵北 .例說 8051[M].人民郵電出版社 ,. [12] 羅志增 .機(jī)器人感覺與多信息融合 [M].機(jī)械工業(yè)出版社， 2020． [13] 周堅(jiān) .單片機(jī) C語言輕松入門 [M].北京航空航天大學(xué)出版社 ,. [14] 李剛 .王艷林 ,孫江宏 .Protel DXP電路設(shè)計(jì) [M].清華大學(xué)出版社 ,. [15] 魏永廣 .現(xiàn)代傳感技術(shù) [J].東北大學(xué)出版社 ,. [16] 李廣弟 ,朱月秀 .冷祖祁 .單片機(jī)基礎(chǔ) [M].北京航空航天大學(xué)出版社 ,. [17] 高鵬 .安濤 .protel 99入門與提高 [M]人民郵電出版社 , [18] 樓然苗 .李光飛 .單片機(jī)課程設(shè)計(jì)與指導(dǎo) [M].北京 :北京航空航天大學(xué)出版社 , 參考文獻(xiàn) 26 附 錄 include define char unsigned char define hint unsigned ftp suit P1_0=P1^0。time0。 EA=1。 delay_us(2400)。P1_3=1。P1_3=1。 TH0=16000/256。 pulse()。 default: {back()。c) { back()。b) {forword()。從此，移動機(jī)器人從無到有，數(shù)量不斷增多，智能車輛作為移動機(jī)器人的一個(gè)重要分支也得到越來越多的關(guān)注。 智能車輛技術(shù)按功能可分為三層，即智能感知 /預(yù)警系統(tǒng)、車輛駕駛系統(tǒng)和全自動操作系統(tǒng)團(tuán)。目前，主要發(fā)展用于擁擠交通時(shí)低速自動駕駛系統(tǒng)、近距離車輛排隊(duì)駕駛系統(tǒng)等。在制造領(lǐng)域，可用于工業(yè)管道中機(jī)械損傷，裂紋等缺陷的探尋，對輸油和輸氣管線的泄漏和破損點(diǎn)的查找和定位等。機(jī)器人要實(shí)現(xiàn)自動避障功能，還可以擴(kuò)展循跡等功能，感知導(dǎo)引線和障礙物?？梢娖溲芯恳饬x很大。 世界各國開發(fā)、研制星球探測車系統(tǒng)己經(jīng)有了多年的歷史。ATMEL 公司的 AT89S51 單片機(jī)可以廣泛應(yīng)用于計(jì)算機(jī)外部設(shè)備、工業(yè)實(shí)時(shí)控制、儀器儀表、通訊設(shè)備、家用電器等各個(gè)領(lǐng)域。 第三章闡述了智能小車系統(tǒng)的硬件電路的設(shè)計(jì)，其中包括單片機(jī)最小系統(tǒng)模塊電路、電機(jī)驅(qū)動模塊電路、以及附帶的信號提示電路等。 AT89S52 單片機(jī)算術(shù)運(yùn)算功能強(qiáng)， 軟件編程靈活、自由度大， 功耗低、體積小、技術(shù)成熟 ， 成本 也比 ARM 低 。這類電機(jī)用于錄音機(jī)、錄相機(jī)、唱機(jī)或激光唱機(jī)等固定轉(zhuǎn)速的機(jī)器或設(shè)備中。這種電路由于工作在管子的飽和截止模式下，效率非常高； H橋電路保證了可以簡單地實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速和方向的控制；電子開關(guān)的速度很快，穩(wěn)定性也很高，是一種廣泛采用的 調(diào)速技術(shù)，其電路原理簡圖如 圖 23所示。 RPR220 是一種一體化反射型光電探測器，其發(fā)射器是一個(gè)砷化鎵紅外發(fā)光二極管，而接收器是一個(gè)高靈敏度，硅平面光電三極管。 圖 31 系統(tǒng)功能原理圖 供電電路：運(yùn)動系統(tǒng)供電采用雙電源分別對電機(jī)和控制器供電。 見表 33。芯片需要提供 5V 的工作電壓，而電機(jī)所需的電壓為 9V，本設(shè)計(jì)中用到的是 9V 的電源供電，然后通過三端穩(wěn)壓器 LM7805將電壓變換為 5V 電壓供給電路系統(tǒng)。該系列集成穩(wěn)壓 IC型號中的 lm78或 lm79 后面的數(shù)字代表該三端集成穩(wěn)壓電路的輸出電壓，如 lm7806 表示輸出電壓為正 6V， lm7909表示輸出電壓為負(fù) 9V。設(shè)計(jì)中，除了需要考慮電壓范圍和電流容量等基本參數(shù)之外，還要在電源轉(zhuǎn)換效率、降低噪聲、防止干擾和電路簡單等方面進(jìn)行優(yōu)化，電源管理模塊的功能是對電池進(jìn)行分配和電壓調(diào)節(jié)，為其他各個(gè)模塊的正常工作提供可靠的工作電壓。 單片機(jī)最小系統(tǒng) 單片機(jī)最小系統(tǒng)由復(fù)位電路 、時(shí)鐘振蕩電路、數(shù)據(jù)采集接口和電機(jī)控制接口組成，單片機(jī)最小系統(tǒng)圖如圖 32所示 。系統(tǒng)功能原理圖如圖 31所示 。但是這種方案 受光照影響很大，不能夠穩(wěn)定的工作。如圖 22： 圖 22 步進(jìn)電機(jī) +LM298 組合電路原理 方案三：采用直流電機(jī)配合由雙極性管組成的 H橋電路。優(yōu)點(diǎn)在于硬件電路的設(shè)計(jì)簡單。 方案一：可以采用 ARM 為系統(tǒng)的控制器，優(yōu)點(diǎn)是該系統(tǒng)功能強(qiáng)大，片上外設(shè)集成度搞密度高， 提高了穩(wěn)定性 ， 系統(tǒng)的處理速度 也很高 ，適合作為大規(guī)模實(shí)時(shí)系統(tǒng)的控制核心。 論文各部分的主要內(nèi)容 第一章 對智能循跡小車的現(xiàn)狀、研究意義和設(shè)計(jì)要求進(jìn)行簡單闡述。前蘇聯(lián)在 1959^1976 年間，總共成功發(fā)射了兩個(gè)月球探測車。智能小車國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 : 世界各國在智能微型車領(lǐng)域進(jìn)行了很多研究，己經(jīng)應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，在探測和軍事領(lǐng)域使用特別多。 本設(shè)計(jì)的內(nèi)容及意義 設(shè)計(jì)的內(nèi)容 （ 1） 路面檢測模塊 （ 2） 電源模塊為 5V； （ 3） 直流電機(jī)的驅(qū)動模塊電路，及相應(yīng)的驅(qū)動程序； （ 4） 控速模塊 （ 5） 循線功能電路及程序； （ 6） 復(fù)位電路模塊 本設(shè)計(jì)的意義 隨著汽車工業(yè)的迅速發(fā)展，關(guān)于汽車的研究也就越來越受人關(guān)注。 參考文獻(xiàn) 32 該智能小車可以作為機(jī)器人的典型代表。 (3)安全檢測受損評估 在工程建設(shè)領(lǐng)域，可對高速公路自動巡跡，進(jìn)行道路質(zhì)量檢測和破壞分析檢測 。主要包括 :巡航控制、車 輛跟蹤系統(tǒng)、準(zhǔn)確泊車系統(tǒng)及精確機(jī)動系統(tǒng)。 (2)攝像機(jī)，用來獲得道路圖像信息 。移動機(jī)器人是機(jī)器人學(xué)中的一個(gè)重要分支，出現(xiàn)于 20世紀(jì) 06年代。 } for(a=35。 for(c=25。 pulse()。 while(1) {switch(P0amp。} void stop() //剎車 {P1_0=0。} void left() //原地左轉(zhuǎn) {P1_1=0。 } void forword() //前進(jìn) {P1_1=1。 參考文獻(xiàn) 27 delay_us(800)。 P0=0x00。 char a,b,c。實(shí)際測試效果較好。在實(shí)際調(diào)試過程中小車發(fā)生過程序跑飛的情況，經(jīng)調(diào)整改進(jìn)程序后，小車運(yùn)行狀態(tài)穩(wěn)定。每組分別測試了三次。 在前輪 PWM驅(qū)動轉(zhuǎn)向電路運(yùn)行中，我們發(fā)現(xiàn)，電機(jī)只給一個(gè)轉(zhuǎn) 向力，但保持長期轉(zhuǎn)向時(shí)，電機(jī)的轉(zhuǎn)動由于受到強(qiáng)行制動而處于一種相對靜止的狀態(tài)，導(dǎo)致 PWM驅(qū)動電路產(chǎn)生大量的熱量，我們既利用軟件使其盡量減少長期單向轉(zhuǎn)動狀態(tài)，又在硬件上，在 PWM驅(qū)動板上涂上了一層散熱膠，即使發(fā)熱，也不會燒壞 PWM驅(qū)動電路。數(shù)字 PID控制算法如圖 44所示 . 圖 44 PID控制算法的簡化示意圖 ， …… 式（ 41） 或者 …… 式（ 42） 式中 u0— 控制量的基值，即 k=0時(shí)的控制； u（ k） — 第 k個(gè)采樣時(shí)刻的控制； KP—— 比例放大系數(shù)； KI—— 積分放大系數(shù)； 。障礙物的檢測距離和小車的轉(zhuǎn)彎半徑對避障的效果有較大的影響，根據(jù)實(shí)際情況，調(diào)整轉(zhuǎn)彎角度可以達(dá)到較好的避障效果。 當(dāng)小車往右偏離時(shí)，對應(yīng)的狀態(tài)有 000 001 011 1011。 圖 314 碼盤 液晶顯示電路 這里使用 1602液晶顯示器。只要對這個(gè)脈沖信號計(jì)數(shù)，就可以得到小車的行程。光電碼盤是一種光電器件。這里采用多個(gè)光敏陣列管。這類傳感器適用于測距、遙控、防盜等用途。在空氣中 傳播超聲波，其頻率較低，一般為幾十 KHZ，而在固體、液體中則頻率可用得較高。小車則可以根據(jù)接收到的信號做出相應(yīng)的避障反應(yīng)。方便。 ST 系列集成紅外探測頭價(jià)格便宜。進(jìn)入減速區(qū)時(shí) ,由單片機(jī)控制進(jìn)行 PWM 變頻調(diào)速 ,通過軟件改變脈沖調(diào)寬波形 的占空比 ,實(shí)現(xiàn)調(diào)速。電機(jī)是一個(gè)慣性環(huán)節(jié)，它的電樞電流餓轉(zhuǎn)速均不能突變，很高的頻率的 PWM 加在電機(jī)上，效果相當(dāng)于施加一個(gè)恒定電壓的直流電。能根據(jù)輸入電壓的大小輸出不同的電壓和功率，解決了負(fù)載能力不夠這個(gè)問題。 電機(jī)驅(qū)動電路 驅(qū)動電路 小車使用的是直流電機(jī)。其引腳排列如圖 33 所示 。使用 Atmel 公司高密度非易失性存儲器技術(shù)制造，與工業(yè) 80C51 產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。 圖 31 整體原理電路圖 3 硬件設(shè)計(jì) 8 單片機(jī)控制電路 單片機(jī)是控制單元的核心。3 硬件設(shè)計(jì) 7 3 硬件設(shè)計(jì) 總體設(shè)計(jì)方案 智能小車采用后輪驅(qū)動，后輪左右兩邊各用一個(gè)電機(jī)驅(qū)動，調(diào)制兩個(gè)后面兩個(gè)輪子的轉(zhuǎn)速從而達(dá)到控制轉(zhuǎn)向的目的，前輪是萬象輪，起支撐的作用。本 設(shè)計(jì)中小車的主控采用我們最為熟悉的AT89S52 單片機(jī)。但步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動相對較復(fù)雜，要由控制器和功率放大器組成。直流電機(jī)的驅(qū)動電路實(shí)際上就是一個(gè)功率放大器。 速度檢測系統(tǒng) 在電機(jī)測 速中，考慮了兩種方案：一種是使用光電碼盤，即透射式光電傳感器（凹槽型，類似老式鼠標(biāo)），另一種是霍爾傳感器（適合較高速度）。所以需要選擇穩(wěn)定性較好的，故本設(shè)計(jì)選擇超聲波檢測。基于這些優(yōu)勢以及處于成本的考慮，本設(shè)計(jì)采用小車底部，距地面高度合適，可以達(dá)到很好的檢測效果。它是實(shí)現(xiàn)自動檢測 和自動控制的首要環(huán)節(jié)。軟件中主要用到工業(yè)中常用的 PID 控制算法。這種智能小車能夠自動搜尋前進(jìn)路線，還能爬坡；感知前方的障礙物，并自動尋找前進(jìn)方向，避開障礙物；加入相關(guān)聲光訊號后，更能體現(xiàn)出智能化和人性化的一面。各種智能小車在智能化玩具中占了很大的比例。 PID control algorithm 目 錄 III 目 錄 1 緒 論 .................................................................................................................................. 1 研究背景和發(fā)展現(xiàn)狀 .................................................. 1 研究目的和意義 ...................................................... 1 研究內(nèi)容 ............................................................ 1 2 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)與論證 .................................................................................................. 3 總體方案設(shè)計(jì) ........................................................ 3 方案選擇論證 ........................................................ 3 循跡檢測系統(tǒng) .................................. 錯(cuò)誤 !未定義書簽。整個(gè)系統(tǒng)的電路結(jié)構(gòu)較簡單，可靠性能高，能滿足各種設(shè)計(jì)的要求。電機(jī)驅(qū)動采用常用的 PWM 方式 進(jìn)行電機(jī)的調(diào)速控制，小車的速度通過液晶屏 來顯示。 Track finding and obstacle avoidance。 目 錄 IV 循跡檢測電路 ....................................................... 12 障礙物檢測電路 ..................................................... 13 光源檢測電路 ........................................................ 1