【正文】 避障單元，測距單元和遙控單元方案的比較與選擇。使用功率三極管作為功率放大器的輸出控制電機(jī)的電路結(jié)構(gòu)與原來簡單，成本較低，加速能力強，但其功率損耗大，特別當(dāng)?shù)退俅筠D(zhuǎn)距運動時，通過電阻的電流大，發(fā)熱厲害，損耗大，不利于小車的長時間運行。方案二：采用紅外線避障傳感器。最后把處理結(jié)果傳遞給小車電機(jī)，使小車做出正確的反應(yīng)。Tt1t2圖33 PWM控制波形圖電壓平均值描述為： ， （）——通電時間；T——周期；——占空比；。即當(dāng)小車底部的某邊紅外線收發(fā)對管遇到黑帶時輸入電平為高電平，反之為低電平。如果是多路控制，則可以采用每一路寬度不同的方波，或是頻率不同的方波來調(diào)制高頻載波，組成一組組的己調(diào)制波，作為控制信號向空中發(fā)射。當(dāng)接收器收至發(fā)送的遙控指令后，繼電器釋放，而在未收到控制指令時，接收器的繼電器為吸合狀態(tài)。當(dāng)收到由發(fā)射器送來的28MHz的等幅高頻指令信號時，超再生檢波器中的“超噪聲”被抑制，因此超再生檢波器無噪聲電壓輸出。流程圖如圖42所示：開始初始化接收外部信號信號處理信號判斷？送出左轉(zhuǎn)信號送出右轉(zhuǎn)信號送出直走信號無動作000011110110001000110001010011001000圖42 紅外循跡模塊子程序流程圖紅外循跡模塊子程序接收外圍紅外檢測電路信號，將接收到的信號進(jìn)行信息編碼，紅外檢測外圍電路紅外對管位置如圖35。0001b=0001?后退開始讀取無線模塊信息是否退出模式：a=1001？b=aamp。該測試主要針對超再生無線簡易的發(fā)生器四個按鈕A，B，C，D對小車行動方向的無線遙控測試，如若此測試測得結(jié)果正常，無效遙控模塊的功能切換模式在硬件上也能正常使用。[14]李翰蓀，2004：《電路分析》，中央廣播電視大學(xué)出版社。 //紅外避障頭信號 有障礙物為低int a=1。}/*******************無線信號模式判斷*********************/unsigned char wuxian_int(){ unsigned char wuxian。i++)。 j++。 ET0=1。 speed_R=m_R。 IN1=0。 if(HW==0) { HW_flag=HW_flag+0x04。 break。 case 0x0c: motor(0,60)。 case 0x03: motor(60,0)。 break。 //避障模式 case 0x80: motor(0,0)。 } if(a==2) { WXKZFX()。 case 0x10: Trace()。 break。 //左走 case 0x07: motor(80,0)。 //右走 case 0x0e: motor(0,80)。delay1ms(300)。 HW_flag=0x02。 }}void init_motor(){ speed_R=0。 speed_R=m_R。 }}/*************init To************/void init_T0(void){ TMOD|=0x01。 djkz=0。int j=0。 sensor = sen_port。 //定義電機(jī)驅(qū)動模塊sbit JDQ=P3^0。[10]高吉祥，2011：《2009全國大學(xué)生電子設(shè)計競賽試題剖析》，電子工業(yè)出版社。以下是對紅外對管在黑白線上反應(yīng)距離的有效性進(jìn)行測試。保持當(dāng)前模式小車停止一切動作進(jìn)入無線遙控方向模式進(jìn)入循跡模式進(jìn)入避障模式a=0001a=1000a=0100a=0010Else開始初始化讀取無線模塊信息a信息a判斷圖44 無線遙控模塊模式判斷子程序流程圖 無線遙控模塊方向控制模式子程序本子程序中無線遙控模塊方向控制模式子程序流程圖如圖45所示，當(dāng)進(jìn)入此子程序后，再次通過讀取外部超再生簡易無線接收器的信息判斷小車的移動方向，當(dāng)a=1001時，即發(fā)射器的A，D鍵同時按下時，小車退出該模式。當(dāng)接收指令0x03：小車停止，無PWM波，無方向信號。然后送入兩級低頻放大級進(jìn)行放大，其中VT2等組成電壓放大級。當(dāng)接收信號振幅大時，起始電平高，振蕩過程建立快，每次振蕩間歇時間也短，得到的控制電壓也高；反之，當(dāng)接收到的信號的振幅小時，得到的控制電壓也低。 無線遙控控制電路 超再生接收電路和無線電發(fā)射器工作原理超再生無線電遙控電路由無線電發(fā)射器和超再生檢波式接收器兩部分組成。紅外發(fā)光二極管發(fā)射一定強度的紅外線照射物體，紅外光敏三極管在接收到反射回來的紅外線后導(dǎo)通，發(fā)出一個電平跳變信號。注意當(dāng)使能信號為0時，電機(jī)處于自由停止?fàn)顟B(tài)；當(dāng)使能信號為1，且IN1和IN2為00或11時，電機(jī)處于制動狀態(tài)，阻止電機(jī)轉(zhuǎn)動。由于紅外線遙控不具有像無線電遙控那樣穿過障礙物去控制被控對象的能力，加上小車不是出于靜止?fàn)顟B(tài)，使用紅外遙控，接收器難以接收到發(fā)射器發(fā)射的信息，因而使用方案二。 避障單元方案比較與選擇考慮到在避障過程中小車車速及反應(yīng)速度的限制，小車應(yīng)在距障礙物15CM的范圍內(nèi)做出反應(yīng)，這樣在順利繞過障礙物后，可尋找到最佳的位置和方向。方案二：采用繼電器控制電機(jī)。主要內(nèi)容有：核心控制模塊，電機(jī)驅(qū)動模塊，循跡模塊，避障模塊和遙控模塊的方案選擇與設(shè)計。雖然我國在智能車輛技術(shù)方面的研究總體上落后于發(fā)達(dá)國家，并且存在一定得技術(shù)差距，但是我們也取得了一系列的成果，主要有：中國第一汽車集團(tuán)公司和國防科技大學(xué)機(jī)電工程與自動化學(xué)院與2003年研制成功我國第一輛自主駕駛轎車。進(jìn)入80年代中期，設(shè)計和制造智能車輛的浪潮席卷全世界，一大批世界著名的公司開始研制智能車輛平臺。從某種意義上來說，機(jī)器人技術(shù)反映的是一個國家綜合技術(shù)實力的高低，而智能小車是機(jī)器人的雛形，它的控制系統(tǒng)的研究與制作將有助于推動智能機(jī)器人控制系統(tǒng)的發(fā)展[1]。隨著智能化技術(shù)的發(fā)展，對于智能化技術(shù)的研究也越來越受關(guān)注。第三階段：從90年代開始，智能車輛進(jìn)入了深入、系統(tǒng)、大規(guī)模研究階段。該自主駕駛轎車在正常交通情況下的高速公路上，行駛的最高穩(wěn)定速度為13km/h，最高峰值速度達(dá)170km/h，并且具有超車功能，其總體技術(shù)性能和指標(biāo)已經(jīng)達(dá)到世界先進(jìn)水平。系統(tǒng)軟件方面設(shè)計包括系統(tǒng)主程序，過程控制程序，外部中斷程序等。采用繼電器對電機(jī)的開、關(guān)進(jìn)行控制，通過開關(guān)的切換對小車的速度進(jìn)行調(diào)控。否則，如果范圍太大，則可能產(chǎn)生對障礙物的判斷失誤；范圍過小又很容易造成車身撞上障礙物或雖繞過障礙物卻無法實現(xiàn)理想定向。 電源方案本設(shè)計采用的是直流電機(jī)，直流電機(jī)輸出功率大，帶負(fù)載能力強，由于直流電機(jī)啟動瞬間電流很大，而且PWM驅(qū)動電流波動較大，會造成電壓不穩(wěn)，有毛刺等干擾，嚴(yán)重時可能造成單片機(jī)系統(tǒng)掉電。 PWM調(diào)速原理直流電機(jī)可以通過改變電機(jī)電樞電壓接通時間與通電周期的比值即占空比(/T)來控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速。當(dāng)小車在非黑色地面行駛時，裝在車下的紅外發(fā)射管發(fā)射紅外線信號，經(jīng)反射后，被接收管接收，一旦接收管接收到信號，那么圖34中光敏三極管將導(dǎo)通，輸出低電平，經(jīng)LM339電壓比較器送單片機(jī)控制。無線電發(fā)射器：它是由一個能夠產(chǎn)生等幅度振蕩的高頻載頻振蕩器（頻率范圍一般為30~450MHz）和一個產(chǎn)生低頻調(diào)制信號的低頻振蕩器組成的[9]。這樣，在電路的負(fù)載上便得到了與控制信號一致的低頻電壓，這個電壓便是電路狀態(tài)的另一種控制電壓。RR5為偏置電阻，變壓器T為VT2的負(fù)載。當(dāng)接收指令0x04：小車左轉(zhuǎn)，左電機(jī)停止，右電機(jī)給PWM波和向前方向信號。當(dāng)a!=1001時，該子程序進(jìn)行一下操作：將a與1000與相后賦予b，若b=1000，發(fā)出小車前進(jìn)信號，否則跳過該指令，直接進(jìn)入下一指令；將a與0001相與后賦予b，若b=0001，發(fā)出小車后退信號，否則跳過該指令，直接進(jìn)入下一指令；將a與0001相與后賦予b，若b=0001，發(fā)出小車后退信號，否則跳過該指令，直接進(jìn)入下一指令；將a與0100相與后賦予b，若b=0100，發(fā)出小車右轉(zhuǎn)信號，否則跳過該指令，直接進(jìn)入下一指令；將a與0010相與后賦予b，若b=0010，發(fā)出小車左轉(zhuǎn)信號，否則跳過該指令，直接進(jìn)入下一指令。 紅外循跡測試記錄白線黑線白線黑線白線黑線白線黑線白線黑線距離4cm4cm3cm3cm1cm1cmLED滅滅滅亮滅亮滅亮亮亮。[11]黃智偉，2006：《全國大學(xué)生電子設(shè)計競賽系統(tǒng)設(shè)計》，北京航空航天大學(xué)出版社。 //繼電器控制端口sbit djkz=P2^7。 sensor amp。while(j40) { djkz=1。 for(i=0。 //定時器工作在模式1 TH0=0xff。 } else if (m_R0) { IN1=0。 speed_L=0。 djkz_left()。 break。 if(sensor_inp()==0x0f){motor(80,0)。 if(sensor_inp()==0x0f){motor(0,80)。 case 0x10: motor(75,53)。 break。 } }}。 break。 case 0x20: motor(70,60)。} break。} break。delay1ms(300)。 } djkz_right()。 EN2=0。 m_R=m_R。 TR0=1。i++)。i430。 //P1^7P1^0　但其中P1^0P1^3接了傳感器輸出,所以這里采用4個信號,其它的屏蔽 //其它的,被置為0 return sensor。 //無線識別信號sbit HW=P3^1。[13] 楊欣，王玉鳳等，2000：《電子設(shè)計從零開始》，清華大學(xué)出版社。將四個紅外對管探測器在黑線與地面之間來回挪動，當(dāng)紅外對管處于黑線上時LED亮，各個紅外對管功能正常。返回?zé)o線遙控模塊子程序初始化YES前進(jìn)b=aamp。 紅外循跡模塊子程序設(shè)計紅外循跡模塊子程序主要采集外部電路紅外對管的信號進(jìn)行編譯處理，以便判斷小車的下一步動作。R6為VT3的負(fù)載電阻，從 、經(jīng)C8耦合，并由VDVD2倍壓整流和C12濾波后控制VT4導(dǎo)通使繼電器J吸合[15]。 超再生簡易無線電遙控器原理超再生簡易無線電遙控器，它采用不經(jīng)調(diào)制的等幅高頻信號作為遙控指令。 低頻振蕩器產(chǎn)生的低頻調(diào)制波，一般為寬度一定的方波。將檢測到的信號送到單片機(jī)I/O口，當(dāng)I/O口檢測到的信號為高電平時，表明紅外光被地上的黑色引導(dǎo)線吸收了，表明小車處在黑色的引導(dǎo)線上；同