【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 會(huì)連續(xù)發(fā)射。當(dāng)發(fā)射機(jī)沒(méi)有按鍵按下時(shí)， PT2262 不接通電源，其 17 腳為低電平，所以 315MHz 的高頻發(fā)射電路不工作，當(dāng)有按鍵按下時(shí)， PT2262 得電工作，其第 17 腳輸出經(jīng)調(diào)制的串行數(shù)據(jù)信號(hào)，當(dāng) 17 腳為高電平期間 315MHz 的高頻發(fā)射電路起振并發(fā)射等幅高頻信號(hào)，當(dāng) 17 腳為低平期間 315MHz 的高頻發(fā)射電路停止振蕩，所以高頻發(fā)射電路完全收控于 PT2262 的 17 腳輸出的數(shù)字信號(hào)，從而對(duì)高頻電路完成幅度鍵控（ ASK 調(diào)制）相當(dāng)于調(diào)制度為 100％ 的調(diào)幅。如圖36 PT2262引腳圖： 圖 36 PT2262引腳圖 11 PT2272解碼芯片有不同的后綴，表示不同的功能，有 L4/M4/L6/M6之分，其中 L表示鎖存輸出，數(shù)據(jù)只要成功接收就能一直保持對(duì)應(yīng)的電平狀態(tài)，直到下次遙控?cái)?shù)據(jù)發(fā)生變化時(shí)改變。 M表示非鎖存輸出，數(shù)據(jù)腳輸出的電平是瞬時(shí)的而且和發(fā)射端是否發(fā)射相對(duì)應(yīng)，可以用于類似點(diǎn)動(dòng)的控制。后綴的 6和 4表示有幾路并行的控制通道，當(dāng)采用 4路并行數(shù)據(jù)時(shí)（ PT2272M4)，對(duì)應(yīng)的地址編碼應(yīng)該是 8位，如果采用 6路的并行數(shù)據(jù)時(shí) (PT2272M6)，對(duì)應(yīng)的 地址編碼應(yīng)該是 6位。如圖 37 PT2272引腳圖： 圖 37 PT2272解碼電路引腳圖 編碼電路 PT2262和解碼 PT2272的第 1～ 8 腳為地址設(shè)定腳，有三種狀態(tài)可供選擇：懸空、接正電源、接地三種狀態(tài)，只有發(fā)射端 PT2262和接收端 PT2272的地址編碼完全相同，才能配對(duì)使用。同一個(gè)系統(tǒng)地址碼必須一致，不同的系統(tǒng)可以依靠不同的地址碼加以區(qū)分。 紅外對(duì)管尋跡模塊 尋 跡是指小車在白色地板上循黑線行走， 本系統(tǒng) 采取的方法是紅外探測(cè)法，即利用紅外線在不同顏色的物體表面具有不同的反射性質(zhì)的特點(diǎn)， 在小車行駛過(guò)程中不斷地向地面發(fā)射紅外光，當(dāng)紅外光遇到白色紙質(zhì)地板時(shí)發(fā)生漫反射，反射光被裝在小車上的接收管接收；如果遇到黑線則紅外光被吸收，小車上的接收管接收不到紅外光 [7]。 由此過(guò)程來(lái)改變接收管的輸出電壓， 單片機(jī) 以電壓的變化 為依據(jù)來(lái) 執(zhí)行小車電機(jī) 確定行走路線。 模塊系統(tǒng)分析 圖 38為 紅外線尋跡安裝圖 ， 圖 39為 尋跡 模塊 實(shí)現(xiàn)原理圖 ，分析如下： 12 圖 38 紅外線尋跡安裝圖 圖 39尋跡 模塊 原理圖 如圖 39是整個(gè)紅外線尋跡過(guò)程實(shí)現(xiàn)的原理圖。四針接口處 P3， P4的 1， 2腳是跟紅外線發(fā)射管 連接， 3， 4則是跟接收管相連，放置插針是為了更容易實(shí)現(xiàn)紅外線管的放置。由于紅外線接收光的變化可以讓接收管上的電壓發(fā)生變化，相當(dāng)于可變電阻，這種特性為設(shè)計(jì)提供基本的保障。比較芯片 LM358（ LM393）可以根據(jù)接收管的電壓和參考電壓進(jìn)行比較后輸出相應(yīng)電平。此圖的比較接法為正接法，就是當(dāng)紅外線管遇到黑線時(shí)，反射減少，“ +”斷輸入電壓增加，使的輸出端輸出電壓為高，經(jīng)上拉電阻 R12（ R20）上拉后達(dá)到單片機(jī)有效接收電平。 小車進(jìn)入 尋 跡模式后，即 單片機(jī) 開(kāi)始不停地掃描與探測(cè)器連接的單片機(jī) I/O口，一旦檢測(cè)到某個(gè) I/O口有 信號(hào)，即進(jìn)入判斷處理程序 ,先確定 2個(gè)探測(cè)器中的哪一個(gè)探測(cè)到了黑線，如果左面?zhèn)鞲衅?（紅燈亮） 探測(cè)到黑線，即小車左半部分壓到黑線， 13 車身向右偏出，此時(shí)應(yīng)使小車向左轉(zhuǎn)；如果右面?zhèn)鞲衅?（黃燈亮） 探測(cè)到了黑線，即車身右半部壓住黑線，小車向左偏出了軌跡，則應(yīng)使小車向右轉(zhuǎn)。在經(jīng)過(guò)了方向調(diào)整后，小車再繼續(xù)向前行走，并繼續(xù)探測(cè)黑線重復(fù)上述動(dòng)作 ，實(shí)現(xiàn)方向控制，按照黑線行駛。 其中， R11和 R19為限流電阻，防止紅外線發(fā)生管因電流過(guò)大而燒壞；由 R14和一個(gè)可變電阻組成的電路為參考電壓電路，由于檢測(cè)小車行駛的過(guò)程會(huì)因環(huán)境或則黑線材 料的改變使輸出電壓成一個(gè)變化值，所以通過(guò)可變電阻來(lái)改變參考電壓，使能正常運(yùn)行；同時(shí) R12和 R20為上 拉 電阻，讓輸入單片機(jī)的電壓達(dá)到 高電平 ；發(fā)光二極管則是能更直觀的判斷出哪對(duì)傳感器在起作用。 LM393 芯片介紹 雙電壓比較器電路 — LM393，如圖 310 LM393原理結(jié)構(gòu)圖和表 31 引腳功能表。 圖 310 LM393原理結(jié)構(gòu)圖 表 31 引腳功能表 引出端序號(hào) 功能 符號(hào) 引出端序號(hào) 功能 符號(hào) 1 輸出端 1 OUT1 5 正向輸入端 2 1N+(2) 2 反向輸入端 1 1N(1) 6 反向輸入端 2 1N(2) 3 正向輸入端 1 1N+(1) 7 輸出端 2 OUT2 14 續(xù)表 31 4 地 GND 8 電源 VCC 紅外避障模塊 紅外 避障模塊主要實(shí)現(xiàn)小車 的避障處理，當(dāng)小車檢測(cè)到前面有障礙物時(shí)，由單片機(jī)發(fā)出指令實(shí)現(xiàn)小車停止功能 。其實(shí)現(xiàn)原理與紅外線對(duì)管尋跡模塊基本一致，只是為了實(shí)現(xiàn)更好的避障效果（主要是距離問(wèn)題），所以采用了自制紅外接發(fā)電路。 紅外避障電路介紹 本模塊主要有兩部分組成， 38KHZ的紅外發(fā)射模塊和接收比較模塊，采用38KHZ頻率段是能有效 的排除可見(jiàn)光的干擾，實(shí)現(xiàn)避障有效距離 50CM左右，更好的完成對(duì)電機(jī)的控制。如圖 311 紅外線避障電路原理圖。通過(guò) 555芯片組成多諧振蕩器，根據(jù)式（ 31）可設(shè)計(jì)出 38KHZ方波信號(hào) 1 / 1. 43 /lhF T T? ? ? 12(R +2 R )C （ 31） 圖 311 紅外線避障電路原理圖 接通電源后，電容 C被充電當(dāng) 2腳 CV 上升到 2Vcc /3，使 3腳 oV 為低電平，同時(shí)內(nèi)部三極管 T導(dǎo)通，此時(shí)電容 C通過(guò) 2R 和 T放電， CV 下降，當(dāng) CV 下降到 Vcc /3時(shí)，oV 翻轉(zhuǎn)為高電平。當(dāng)放電結(jié)束時(shí)， T截止， Vcc 通過(guò) 1R 、 2R 向電容 C充電，上升 15 到 Vcc /3時(shí)，電路又翻轉(zhuǎn)為低電平，如此周而復(fù)始，于是，在電路的輸出端就得到一個(gè)周期性的矩形波，由 3腳輸出，再通過(guò)三極管 9013驅(qū)動(dòng)后由發(fā)射管發(fā)出并由接收模塊接收實(shí)現(xiàn)單片機(jī)控制 [8]。 555 芯片 工作原理 NE555是一個(gè)能產(chǎn)生精確定時(shí)脈沖的高穩(wěn)度控制器，其輸出驅(qū)動(dòng)電流可達(dá)200MV。在多諧振蕩器工作方式時(shí)，其輸出的脈沖占空比由兩個(gè)外接電阻和一個(gè)外接電容確定；在 單穩(wěn)態(tài)工作方式時(shí)，其延時(shí)時(shí)間由一個(gè)外接電阻和一個(gè)外接電容確定，可延時(shí)數(shù)微秒到數(shù)小時(shí)。工作電壓范圍： CCV??16V。如圖 312 555內(nèi)部框架圖。 圖 312 555內(nèi)部框架圖 其中圖中 2腳的功能為觸發(fā)， 5腳功能為控制電壓， 6腳功能為閥值， 7腳功能為放電端。 電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊 小車電機(jī)為直流減速電機(jī)，帶有齒輪組，考慮不需調(diào)速功能，所以采用電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片 L293D。 L293D 是著名的 SGS 公司的產(chǎn)品。為單塊集成電路，高電壓，高電流，四通道驅(qū)動(dòng)，設(shè) 計(jì)用來(lái)接收 DTL 或者 TTL 邏輯電平，驅(qū)動(dòng)感性負(fù)載 (比如繼電器，直流和步進(jìn)馬達(dá) )，和開(kāi)關(guān)電源晶體管。內(nèi)部包含 4通道邏輯驅(qū)動(dòng)電路。 L293D 可直接的對(duì)電機(jī)進(jìn)行控制，無(wú)須隔離電路。通過(guò)單片機(jī)的 I/O輸入改 16 變芯片控制端的電平，即可以對(duì)電機(jī)進(jìn)行正反轉(zhuǎn)，停止的操作，非常方便，用程序輸入對(duì)應(yīng)的碼值，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)應(yīng)的動(dòng)作，有效控制電機(jī)運(yùn)動(dòng)，如圖 313 電機(jī)驅(qū)動(dòng)原理圖。 J16 和 J17 控制左邊電機(jī)， J18和 J19 控制右邊電機(jī)。取左邊電機(jī)為例，當(dāng) J16 輸入數(shù)字電平“ 1”， J17輸入數(shù)字電平“ 0”時(shí)實(shí)現(xiàn)正轉(zhuǎn)；當(dāng) J16輸入數(shù)字電平 “ 0”， J17 輸入數(shù)字電平“ 1”時(shí)實(shí)現(xiàn)反轉(zhuǎn)；當(dāng) J16 輸入數(shù)字電平“ 0（ 1）”， J17 輸入數(shù)字電平“ 0（ 1）”時(shí)實(shí)現(xiàn)停止；最后結(jié)合左右電機(jī)通過(guò)單片機(jī)共同實(shí)現(xiàn)小車的前后左右四個(gè)方向行駛 [9]。 圖 313 電機(jī)驅(qū)動(dòng)原理圖 語(yǔ)音控制模塊 本模塊為小車的附加功能模塊，主要采用柱極式話筒接收聲波信號(hào)，通過(guò)三極管放大電路放大信號(hào)，使信號(hào)經(jīng)過(guò)電容和整流的二極管得到一個(gè)電壓峰值為一伏的脈沖信號(hào)，并經(jīng)過(guò) 74HC04 取反后供單片機(jī)控制，實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音控制 [10]。如圖 314 語(yǔ)音控制模塊原理圖。 圖 314 語(yǔ)音控制模塊原理圖 17 其中圖中 P15 為連接柱極式話筒的接口， P16 為電源接口， R23 的作用是調(diào)節(jié)話筒的靈敏度， C7 則是用來(lái)濾除波形中的直流部分。中間電路為典型的三極管共 e極放大電路，其放大倍數(shù)可以根據(jù) R24 和 R25 來(lái)確定。但由于 9013 管的自身特性，使的其最大的放大電壓為 1伏，經(jīng)過(guò)電容的整形形成直流電壓輸入二極管。當(dāng)話筒沒(méi)有接受到一定強(qiáng)度的聲波時(shí)，由于二極管的管壓降，使電壓不能經(jīng)過(guò)其到非門芯片而讓芯片輸出電平為數(shù)字“ 1”，但當(dāng)話筒接收到的聲波信號(hào)經(jīng)放大后超過(guò)二極管的管壓降，非門的輸入端上有一個(gè)正電壓，而使 輸出端為低電平“ 0”，實(shí)現(xiàn)跳變觸發(fā)的產(chǎn)生，進(jìn)而讓單片機(jī)的中斷口進(jìn)行判斷，作出響應(yīng)，實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音控制。 18 4 軟件設(shè)計(jì) 軟件 設(shè)計(jì) 是實(shí)現(xiàn)小車智能運(yùn)轉(zhuǎn) 的關(guān)鍵所在 ，相當(dāng)于人類大腦思維活動(dòng)， 通過(guò)軟件設(shè)計(jì)可 將各個(gè)變化信號(hào)數(shù)據(jù)有效的結(jié)合處理，產(chǎn)生相應(yīng)的動(dòng)作反應(yīng)。 在小車運(yùn)行的控制過(guò)程中，我們采用模糊控制算法實(shí)現(xiàn)對(duì)小車樣本訓(xùn)練。 模糊控制算法 模糊理論的發(fā)展 20 世紀(jì) 60 年代，美國(guó)加利福尼亞大學(xué)著名教授扎德發(fā)表了一篇關(guān)于模糊集合的論文，由此提出了模糊理論。四十多年來(lái)， 在模糊理論算法、模糊推理、工業(yè)控制應(yīng)用，以及穩(wěn)定性理論研究方面，都有不少研究論文發(fā)表。 80 年代后，自動(dòng)控制系統(tǒng)隨著被控對(duì)象的復(fù)雜化，它不僅表現(xiàn)在控制系統(tǒng)具有多輸入、多輸出的強(qiáng)偶合性、參數(shù)時(shí)變性和嚴(yán)重的非線性等特性，更突出的是從系統(tǒng)對(duì)象所能獲取的知識(shí)信息量相對(duì)的減少，以及與此相反的對(duì)控制性能的要求卻日益高度化。 如今，對(duì)模糊控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、模糊推理算法，以及模糊控制穩(wěn)定性等問(wèn)題的研究成果已進(jìn)入實(shí)用化時(shí)期，其成果應(yīng)用主要集中于工業(yè)窯爐方面，如退火爐，電弧冶煉爐，水泥爐及造紙機(jī)的控制等。 目前，模糊控制技術(shù)有了 更大的發(fā)展，過(guò)去將大型機(jī)械設(shè)備和生產(chǎn)過(guò)程作為控制對(duì)象，而現(xiàn)在模糊控制技術(shù)已經(jīng)開(kāi)始大量應(yīng)用在家用電器、交通工具等方面。 模糊控制算法 原理 模糊控制的關(guān)鍵和核心是模糊控制規(guī)則，即用人的自然語(yǔ)言對(duì)操作者的手動(dòng)控制策略加以描述，得到一些不精確的、定性的、判定的規(guī)則，這些規(guī)則就是模糊控制技術(shù)中的模糊控制規(guī)則。這些模糊控制規(guī)則的來(lái)源是根據(jù)操作者對(duì)被控制對(duì)象的動(dòng)態(tài)性的認(rèn)識(shí)、表達(dá)和對(duì)被控對(duì)象的控制經(jīng)驗(yàn)，從這些抽出輸入和輸出關(guān)系，加以描述，實(shí)質(zhì)上就是被控對(duì)象的數(shù)學(xué)模型。在實(shí)際應(yīng)用中，特別是人工操作控制，并不需要建 立被控對(duì)象的數(shù)學(xué)模型。為了模擬人工控制過(guò)程，對(duì)人工控制操縱的經(jīng)驗(yàn)和策略進(jìn)行歸納、總結(jié)，建立一系列的模糊控制規(guī)則，將這些規(guī)則 19 進(jìn)行一定的處理便產(chǎn)生相應(yīng)的模糊控制算法，利用計(jì)算機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)這些模糊語(yǔ)句，此時(shí)就構(gòu)成了一個(gè)模糊控制器，而其中的模糊控制算法則描述了控制器的行為特征。 對(duì)于模糊控制規(guī)則的建立方法很多，主要有：以專家知識(shí)、經(jīng)驗(yàn)為依據(jù)建立模糊控制規(guī)則；以熟練操作者的手動(dòng)操作策略、經(jīng)驗(yàn)和測(cè)試數(shù)據(jù)來(lái)建立模糊控制規(guī)則，根據(jù)被控對(duì)象的模糊模型建立模糊控制規(guī)則以及根據(jù)學(xué)習(xí)算法建立模糊控制規(guī)則等。 模糊控制的控制過(guò)程，如果由 人來(lái)實(shí)現(xiàn)，都是按照這樣的一個(gè)順序進(jìn)行的：感覺(jué)器官的觀測(cè)（獲取信息） 人腦的思維、判斷（存儲(chǔ)和處理信息） 手動(dòng)的調(diào)整（信息的實(shí)施）。 智能小車中的模糊控制算法 本設(shè)計(jì)的模糊控制規(guī)則的建立方法是：智能小車通過(guò)經(jīng)驗(yàn)和測(cè)試數(shù)據(jù)來(lái)建立模糊控制規(guī)則。其主要控制過(guò)程為： 尋跡與避障的 紅外發(fā)射裝置發(fā)送信息， 由 收裝置接收，接收裝置相當(dāng)于人的感覺(jué)器官獲取信息傳給單片機(jī)，單片機(jī)相當(dāng)于人的大腦，可以存儲(chǔ)和處理信息，通過(guò)訓(xùn)練樣本庫(kù)，測(cè)試出小車 尋跡 最佳 偏轉(zhuǎn) 角度，最佳避障距離等，包括其他的遙控信號(hào)、語(yǔ)音信號(hào)等， 從而命令智能小車執(zhí)行相應(yīng)的操作， 完成智能行駛 。 軟件設(shè)計(jì)框圖 本系統(tǒng)中通過(guò)遙控啟動(dòng)后，小車一直處于自動(dòng)尋跡和尋找障礙信號(hào)的狀態(tài)中，當(dāng)避障信號(hào)和遙控信號(hào)任一信號(hào)給單片機(jī)收集到后都轉(zhuǎn)入相應(yīng)的狀態(tài)停止和遙控方向行駛。另外中斷控制程序語(yǔ)音控制則是實(shí)現(xiàn)當(dāng)外部有