【正文】 不斷發(fā)展，從普遍使用匯編語言到逐漸使用高級語言開發(fā)，單片機的開發(fā)軟件也在不斷發(fā)展， Keil 軟件是目前最流行開發(fā) MCS51 系列單片機的軟件，這從近年來各仿真機廠商紛紛宣布全面支持 Keil 即可看出。 沈陽理工大學 16 4 系統(tǒng)的軟件設計 軟件設計的流程 目前， 52 系列單片機使用的 編程 語言主要有匯編語言和 C 語言 這兩種。如果三極管Q1 和 Q2 同時導通，那么電流就會從正極穿過兩個三極管直接回到負極。 四 個三極管 就是 H 橋 的 四 條垂直線 ，而電機就是 H 中的橫線 。 L298N 芯片 輸出電流可達 A，可驅動電感 負載。 直流電機由 定子和轉子 兩大部分組成。由于傳感器不在同一直線上，故小車轉彎時，左右兩邊后部的傳感器有較大的采樣空間，兩邊前端的傳感器則對采集的信號有更好的前瞻性， M 型中間底部的傳感器擇更好的確定小沈陽理工大學 12 車的位置。 傳感器分布 傳感器通過信號采集，向單片機提供信息。另外， 循跡 傳感器的 放置 也 是 有講究的，有兩種方法，一種是兩個都是放置在 黑線 內側緊貼 黑線 邊緣，第二種是都放置在 黑線 的外側，同樣緊貼 黑線 邊緣。 Signal 端為檢測信號輸出，當遇到黑線，沈陽理工大學 11 黑線吸收大量的紅外線，反射的紅外線很弱，光敏三極管不導通， Signal 輸出高電平 ；當遇到 白線 ，與黑線相反，反射的紅外線很強，使光敏三極管導通， Signal 輸出低電平。如遙控接收線路，傳感器輸入電路都會用到它整形。 從 XTAL1 接入，如圖 所示。 STC89C52 提供給為眾多嵌入式控制應用系統(tǒng)高靈活、超有效的解決方案。 單片機的功能特性描述 單片機又稱單片微控制器 ,它不是完成某一個邏輯功能的芯片 ,而是把一個計算機系統(tǒng)集成到一個芯片 上。 STC89C52 單片機作為主控制器。直流電動機的控制方法比 異步電 動 機簡單 ，只需給電機兩條控制線 加上 適當?shù)碾妷?就能使 電機 旋轉， 在正常工作電壓范圍，電壓越高直流 電機轉速越高。信號采集部分 就 相當于 智能 循跡 小車的眼睛， 由它 完成 黑線 識別 并 生產(chǎn)高 、低 平信號 傳送到控制單元， 然后單片機生成 指令來控制 驅動模塊來控制兩個直流電機的工作狀態(tài)，來完成自動 循跡 。 (3)畫出程序流程圖， 使用 C 語言 進行編程， 運用 WAVE 6000 進行 模擬調試。第 2 章 為 總體規(guī) 劃智能循跡小車系統(tǒng)的設計 ，包含主系統(tǒng)流程圖。 智能循跡 小車研究中的關鍵技術 現(xiàn)在全世界越來越多的國家都在做著 研究 智 能化 、多樣化的 自動汽車導航的工作。 1983年瑞典的 大斯得哥爾摩郵局 ， 1988 年日本東京的多摩郵局 ， 1990 年中國上海的 郵政相繼 開始使用 AGV 小車來完成郵品的搬運工作。中國的海爾集團在2020 年把 9 臺 AGV小車投產(chǎn)到了自己的倉庫區(qū)，形成一個靈活的 AGV自動數(shù)據(jù)庫處理系統(tǒng)，輕松地完成了每天至少 33500 的儲存和裝卸貨物的任務。目前，這種 AGV類型的應用比較廣泛。 沈陽理工大學 2 第三代 循跡小車 是智能的， 目前在研究和發(fā)展階段，以多種外部傳感器構成感官系統(tǒng)，通過采集外部的 環(huán)境信息，精確地描述 外部環(huán)境 的變化 。 工業(yè)應用中 采用充電蓄電池為主要的動力來源， 可通過電腦程序來控制其選擇運動軌跡以及其它動作，也可 把電磁軌道黏貼在地板上 來確定其行進路線， 無人搬運車 通過電磁軌道所帶來的訊息進行移動與動作 ，無需駕駛員操作， 將貨物或物料自動從起始點運送到目的地 。 該技術已經(jīng)應用于無人駕駛機動車，無人工廠，倉庫，服務機器人等多種領域。 本設計采用 STC89C52 單片機作為小車的控制核心；采用 TCRT5000 紅外反射式開關傳感器作為小車的 循跡 模塊來識別白色路面中央的黑色引導線，采集信號并將信號轉換為能被單片機識別的數(shù)字信號；采用驅動芯片 L298N 構成雙 H 橋控制直流電機，其中 軟件系統(tǒng)采用 C 程序，本設計的電路結構簡單，容易實現(xiàn)，可靠性高。 AGV的另一個特點是 高度自動化和高 智能化 ， 可以根據(jù)倉儲貨位要求 、生產(chǎn)工藝流程等改變而靈活改變 行駛路徑 ， 而且改變 運行路徑的費用與傳統(tǒng)的輸送帶和傳送線相比非常低廉。智能 循跡小車 ，能獨立完成任務， 有其自身的知識基礎，多信息處理系統(tǒng)，在結構化或半結構化的工作環(huán)境 中 ，根據(jù)環(huán)境變化作出決策，有一定的適應能力，自我學習能力和自我組織的能力?；谕瑯拥脑?，如果激光掃描儀被 紅外線發(fā)射器，或超聲波發(fā)射 取代 ，激光制導的 AGV小車可以轉變 為紅外引 導和超聲引導 的 AGV。 (2)制造業(yè) 在制造業(yè)的的生產(chǎn)線中 AGV小車大顯身手，快速，精確，靈活的完成材料的運送任務。在荷蘭的鹿特丹港口， 50 輛被稱為 “院子里的拖拉機 ”的 AGV小車每天都在把集裝箱 從船邊運送到幾百米以外的倉庫中。自動汽車導航是一個非常復雜的系統(tǒng)，它不僅應具有正常的運動功能的成分，而且還應具有任務分析，路徑規(guī)劃，信息感知，自主決策等類似人類的智能行為。第3 章是系統(tǒng)的硬件設計，其中包含單片機電路的設計，光電傳感器模塊和電機驅動電路 。 (4)將各元件焊接在 PCB 板上，并將程序 燒錄 到單片機 內 。 JY043W型光電管和電壓比較器 LM393 為核心 部分 ， 再 加上必要的 外圍 電路。直流電動機調速 方法分為兩種：一種是 直接 調整電壓， 另一種 通過PWM 調速。 因為小車電機內部裝有減速齒輪組 ， 所以 不需考慮調速功能，采用電機驅動芯片 L298N 控驅動模塊和直流電機 光電 循跡 傳感器 單片機 黑色 引導線 沈陽理工大學 7 制 直流 電機， 而不使用步進電機。概括的講：一塊芯片就成了一臺計算機。 STC89C52 具有以下標準功能 :8k 字節(jié) Flash， 512 字節(jié)RAM， 32 位 I/O 口線，看門狗定時器，內置 4KB EEPROM， 兩 個 16 位定時器 /計數(shù)器，一個 6 向量 2 級中斷結構，全雙工串行口。由于外部時鐘信號經(jīng)過二分頻觸發(fā)后作為外部時鐘電路輸入的，所以對外部時鐘信號的占空比沒有要求 。 當系統(tǒng)處于正常工作狀態(tài)時，且振蕩器穩(wěn)定后，如果 RST 引腳上有一個高電平并維持 2 個機器周期 (24 個振蕩周期 )以上，則 CPU就可以響應并將系統(tǒng)復位。 這種探測方法，即利用紅外線在不同顏色的表面特征，具有不同的反射性能，汽車行駛過程中接收地面的紅外光。 本設計 采用第二種方法。因此傳感器合理的布局很重要，傳感器布局需要考慮小車行駛過程中信息檢測的準確度和前瞻性，能使在相同數(shù)量的傳感器下，獲得更多的數(shù)據(jù)。整個布局有利于在彎道處提高小車速度。直流電機運行時靜止不動的部分稱為 定子 ，定子的主要作用是產(chǎn)生 磁場 ，由機座、主 磁極 、換向極、端蓋、軸承和 電刷 裝置等組成。 L298N 是一個內部有 兩個 H 橋的高電壓大電流全橋式驅動芯片 ，可以用來驅動直流電動機 、 步進電動機 。 如圖所示， H 橋電機驅動電路包 含 四 個三極管和一個電機。此時，電路中除了三極管外沒有其他任何負載，因此電路上的電流就可能達到最大值 ，該電流僅受電源性能限制，可能 燒壞三極管。 最接近 機器 的 語言 是匯編語言 ， 其 常用來編制與系統(tǒng)硬件相關的程序，如訪問 I/O口、中斷處理程序等，它是 一種最快而又最有效的語言，在對于程 序的空間和時間要求很高的場合中 使用匯編語言是最佳的選擇 ， 然而匯編語言也有其自身的缺 點 ，比如程序開發(fā)周期較長 、 浮點運算處理復雜 、 程序移植性差等 不利因素 。 Keil 提供了包括 C 編譯器 、宏 匯編、連接器、庫管理和一個功能強大的仿真調試器等在內的完整開發(fā)方案，通過一個 集成開發(fā)環(huán)境 （ uVision）將這些部分組合在一起。 ABS 文件由 OH51 轉換成標準的 Hex文件，由仿真器使用直接對目標板進行調試，也可以直接寫入程序存貯器如 EPROM 中。這樣就建立 好 了一個空的 51 工程（如圖 所示）。接著， Keil 會打出下面的提示： 0 Error(s), 0 Warning(s).建立工程的時候，默認是不生成 HEX 文件的，得在 編譯做如下設置：在Project Workspace 里 Target 1 上右擊，選擇 “Options for Target ?Target 1”。實際中，因為各種原因導致系統(tǒng)時鐘不正常而出現(xiàn)系統(tǒng)無法正常運行的情況時有，因此系統(tǒng)時鐘是否振是通電檢 查的首要環(huán)節(jié)。 第三步：點擊 File 欄的 Load Buffer 選項打開已經(jīng)編譯好的 HEX 文件。 沈陽理工大學 24 結 論 本課題研究的內容主要是智能小車的循跡系統(tǒng)。 循跡 小車在完成設計預想的前提下，主要考慮了車體結構設計的簡 單 化，降低了制作成本，使之更具有普及性。 所謂 “送人一魚，僅供一飯之需；而授之以漁，則終生受用無窮。 //電機控制端 sbit IN2=P1^3。 //用于中斷計數(shù) //延時函數(shù)，延時 z秒 void delay(int z) { int x,y。 } void forward2() //電機 2 前進 沈陽理工大學 33 { IN3=0。 if(t2sd2) //電機 2 PWM 調速 PWM2=1。 } /*********************第三部分 主函數(shù) *********************/ void main() { int num=0。 //使小車沖上黑色軌道 delay(350)。 //1111 當四個 LED 都沒檢測到黑線時，小車后退 if(RP1==1amp。amp。RP2==1amp。amp。RP3==1amp。amp。RP4==1) turn(count1,150,count2,80)。 // 1110 當?shù)谒膫€ LED 檢測到黑線時，小車右轉 if(RP1==1amp。amp。RP2==0amp。amp。 // 0000 當四個 LED再次檢測到黑線的次數(shù)小于 6次時 //即到達黑線時小車前進速度大于后退速度 } if(num=6) { PWM1=0。RP3==0amp。amp。RP2==1amp。amp。 // 0001 當?shù)谝?、二、三個 LED 檢測到黑線時，小車左大轉 /*********************小車右轉 *********************/ if(RP1==1amp。RP4==1) turn(count1,0,count2,100)。amp。RP3==1amp。amp。RP2==0amp。amp。 //中斷模式設置 EA=1。 } /**************電機的前進、左轉、右轉控制 ***************/ void turn(int t1,int sd1,int t2,int sd2) { forward1()。 } void back1() //電機 1 后退 { IN1=1。x0。 sbit IN4=P1^5。 感謝家人，他們的支持和理解 ， 讓 我能夠安心 完成畢業(yè)設計，是我最 堅強 的 后盾。 智能循跡小車屬于應用開發(fā)項目，涉及了多種學科，由于本課題的試驗性和不完善性。 取得了以下成果： (1)小車可以實現(xiàn)按照預定軌道在無外部環(huán)境影響或改變時，小 車將一直 沿著黑色標記線運動 。 通過軟件檢查出程序中出現(xiàn)了 許多 的問題。 (2)復位電路的測試 復位不正常也會導致系統(tǒng)不能工作?，F(xiàn)在再點擊重新編譯， 就 會在工程所在文件夾里生成 HEX 文件 [9] [10]。 圖 建立空文本框界面 到現(xiàn)在為止，就可以開始在里面輸入代碼了。 圖 Keil 軟件主界面 點擊 ProjectNew Project。 Keil C51 軟件提供豐富的庫函數(shù)和功能強大的集成開發(fā)調試工具，全 Windows 界面。有的時候 為了有效地完成任務，把所要完成的任務分割成若干個相互獨立但相互又 仍然有所 聯(lián)系的模塊，這些 模塊使得任務變得相對簡單 ，對外的數(shù)據(jù)交換相對簡單 、 容易編寫 、 容易檢測，容易閱讀和維護。 圖 所示就是基于這種考慮的改進電路，它在基本 H 橋電路的基礎上增加了 四個 二極管來保護電路 。 基于 不同三極管對的導通情況 可以控制電機的轉向 ，電流可可以 從左至右 流過電機，也可以 從右至左流過電機。 L298N 有一個邏輯電源輸入端，使內部邏輯電路部分在低電壓下工作。 其中 L298N 是 ST 公司的產(chǎn)品，比較常見的是 1