【文章內(nèi)容簡介】 BLA背光源正極其中VL為背光調(diào)節(jié)引腳，高電平時對比度最弱，反之最強。RS為寄存器選擇引腳，高電平選擇數(shù)據(jù)寄存器、反之選中指令寄存器。R/W為讀寫引腳，高電讀取，反之寫入。D0—D7是數(shù)據(jù)引腳[14]。 1602LCD的指令說明及時序：1602液晶模塊內(nèi)部的控制器共有11條控制指令。序號指令R/SR/WD7D6D5D4D3D2D1D01清顯示00000000012光標返回000000001*3置輸入模式00000001I/DS4顯示開/關(guān)控制0000001DCB5光標或字符移位000001S/CR/L**6置功能00001DLNF**7置字符發(fā)生存貯器地址0001字符發(fā)生存貯器地址8置數(shù)據(jù)存貯器地址001顯示數(shù)據(jù)存貯器地址9讀忙標志或地址01BF計數(shù)器地址10寫數(shù)到CGRAM或DDRAM）10要寫的數(shù)據(jù)內(nèi)容11從CGRAM或DDRAM讀數(shù)11讀出的數(shù)據(jù)內(nèi)容對LCD1602進行諸如讀寫操作、光標的操作時都是通過指令編程來實現(xiàn)的。（說明：1為高電平、0為低電平）各指令具體含義如下表所示。指令1清顯示，指令碼01H,光標復位到地址00H位置。指令2光標復位，光標返回到地址00H。指令3光標和顯示模式設(shè)置 I/D：光標移動方向，高電平右移，低電平左移 S:屏幕上所有文字是否左移或者右移。高電平表示有效，低電平則無效。指令4顯示開關(guān)控制。 D：控制整體顯示的開與關(guān)，高電平表示開顯示，低電平表示關(guān)顯示 C：控制光標的開與關(guān)，高電平表示有光標，低電平表示無光標 B：控制光標是否閃爍，高電平閃爍，低電平不閃爍。指令5光標或顯示移位 S/C：高電平時移動顯示的文字，低電平時移動光標。指令6功能設(shè)置命令 DL：高電平時為4位總線，低電平時為8位總線 N：低電平時為單行顯示，高電平時雙行顯示 F: 低電平時顯示5x7的點陣字符.指令7字符發(fā)生器RAM地址設(shè)置。指令8DDRAM地址設(shè)置。指令9 讀忙信號和光標地址 BF：為忙標志位，高電平表示忙，此時模塊不能接收命令或者數(shù)據(jù)，如果為低電平表示不忙。指令10讀數(shù)據(jù)。指令11 光電測速模塊光電測速模塊的信號線接在外部中斷口。 光電測速模塊模塊參數(shù)：：5V。：TTL電平，當檢測到碼盤無縫隙時輸出高電平，反之低電平，轉(zhuǎn)一周輸出的脈沖數(shù)由碼盤線數(shù)決定。：紅色接+5V，黑色接GND，藍色接OUT。 光碼盤碼線數(shù)決定了測速的精度，一般常用碼線為100的碼盤，這里采用20碼線的碼盤進行測速，精度相對較低，但已經(jīng)滿足本系統(tǒng)的需求。 報警電路設(shè)計報警采用的是聲光報警，聲報警就是在單片機指定的引腳上接一個蜂鳴器。通過實踐發(fā)現(xiàn)將蜂鳴器直接接在電路中時蜂鳴器不能發(fā)聲，原因在于電流太小無法驅(qū)動蜂鳴器，解決方案6是串聯(lián)一個三級管。三極管是模擬電子技術(shù)中一個非常重要的電子元件，其作用是將電路中的微弱信號進行放大[ 31]。要實現(xiàn)光報警只需要在蜂鳴器的電路上并聯(lián)一個發(fā)光二極管即可，需要注意的是二極管要串聯(lián)一個電阻從而起到限流保護的作用[31]。 報警電路設(shè)計第四章 軟件設(shè)計部分 小車程序的編寫時整個課題的重點也是難點，程序的編寫采用的是模塊化結(jié)構(gòu)，就是將整個大程序模塊化的劃分開。首先將程序分成兩大部分，第一部分是主程序，第二部分是中斷程序。主程序是指小車在正常行使的情況下所執(zhí)行的程序，中斷程序是指小車受到中斷的觸發(fā)后跳入中斷程序，待中斷程序結(jié)束后再執(zhí)行主程序。通過整體的思路分析主程序中應(yīng)該含有幾個部分的程序，分別為小車測距程序，小車測速程序，顯示程序，中斷程序中包含的程序為：小車報警程序，小車避障程序。當小車進入中斷后是否還顯示小車的車速要在具體的調(diào)試中進行對比分析，還有小車的中斷程序應(yīng)該加入中斷保護程序，所謂的中斷保護是指：當中斷觸發(fā)時，中斷前一時刻所執(zhí)行的程序受到保護，當中斷接收程序從進入中斷前的那個程序開始執(zhí)行[9]。在用流水燈模擬生產(chǎn)流水線時用到的就是中斷保護，當故障發(fā)生時暫定作業(yè)，當故障排除后流水線要從故障發(fā)生前的那一步繼續(xù)進行，而不是重新開始執(zhí)行流水線。 主程序的設(shè)計 本設(shè)計采用了STC15系列的單片機，其程序的編寫跟傳統(tǒng)的51單片機沒有太大的區(qū)別。因此完全可以參照51的一些典型的學習例程對程序進行編寫，主程序部分包括距離，速度的測量以及顯示，其中超聲波的采集需要用到中斷程序，因此在主程序中應(yīng)該加入定時器中斷。具體編寫時通過定義定時器T1中斷來確定超聲波傳感器的采集周期和測速的采集周期，這兩個周期可以使一致的，定時器是一個非常重要的程序，因為15沒有外接時鐘電路，所以通過查閱15單片機的用戶手冊可了解其內(nèi)部的機械周期。除此以外定時器還用作計算超聲波從發(fā)射到返回的需要的時間。定時器T1用于產(chǎn)生計算并顯示PWM。外部中斷INT0用于累計光電碼盤掃過的碼線數(shù)，將傳感器采集回來的參數(shù)通過單片機運算處理后的結(jié)果與給定值進行對比，當超聲波采集到的值小于給定值時，單片機通過PWM使能端控制LN298n進而控制兩個個驅(qū)動輪的動作，小車的整個運行過程中超聲波的采集值和光電編碼器的采集值通過LCD來顯示[10]。小車的主程序雖然包含了很多程序，但是只要通過模塊化的調(diào)試，最終將小車的程序整合到一起便可實現(xiàn)小車的測速、測距、避障報警燈功能。 主程序流程圖 超聲波測距程序設(shè)計本課題是采用超聲波模塊進行測距，在編寫超聲波程序時先要從超聲波模塊的硬件出發(fā)，超聲波模塊一共四個引腳，上面分別標有GND、VCC 、Echo和Trig。VCC和GND是給超聲波模塊供電的，Echo和Trig分別是超聲波信號的收發(fā)引腳，因此需要給單片機相連。通過給控制Echo電平來控制數(shù)據(jù)的采集，當Echo為零是等待并開啟計數(shù)，當Echo為1計數(shù)并等待，關(guān)閉計數(shù)，最后調(diào)用計算距離函數(shù)，得出所測距離。 超聲波測距流程圖 避障程序設(shè)計避障程序時基于超聲波測距程序，當超聲波采集到的距離小于程序中的預(yù)設(shè)值時，觸發(fā)單片機的中斷，因此超聲波避障的程序應(yīng)該放在中斷程序中。超聲波避障的程序可以用一個if語句設(shè)定距離的預(yù)設(shè)值（閾值）當檢測到的距離小于閾值執(zhí)行進行避障操作（轉(zhuǎn)彎）。超聲波傳感器發(fā)射超聲波測量障礙物距離，決定電機的輸出狀態(tài)。 超聲波避障流程圖 PWM程序設(shè)計PWM輸出的信號接在驅(qū)動板L298N的ENA和ENB上，ENA和ENB 的管腳從而實現(xiàn)調(diào)速。PWM脈沖的周期是通過定時器實現(xiàn)的，設(shè)置定時器T1的TH1和TL1的初值[14]；在實際編程設(shè)定一個50ms的周期，具體實現(xiàn)過程：每到1ms進一次定時器中斷服務(wù)程序[14]，在用函數(shù)定義一個變量，這個函數(shù)用于累加進定時器T1中斷的次數(shù)，h變量用來表示高電平次數(shù)，同樣用if來設(shè)置閾值，當累加到的次數(shù)達到閾值時就會給相應(yīng)的電機管腳高電平，否則給低電平，就能輸出方波從而達到脈寬調(diào)制的目的。經(jīng)過反復的調(diào)式，調(diào)節(jié)高電平占用PWM的周期可以便得到最優(yōu)的占空比。需要注意的是PWM調(diào)速程序也需要在避障中發(fā)揮左右，因為我用的車模是兩驅(qū)車，因此需要通過兩輪的速度差來進行轉(zhuǎn)彎，從而實現(xiàn)避障功能。 顯示子程序設(shè)計在對LCD1602進行程序編寫前首先要清楚RS,RW，和EN引腳的用法。這個在硬件部分已經(jīng)做了詳細的介紹。在編寫程序的時候要圍繞這三個引腳展開，其編寫步驟如下；（1） 定義1602的相關(guān)引腳，包括RS,RW和EN。（2） 顯示的初始化（顯示初始化包括設(shè)置顯示方式、延時、清緩存和設(shè)置模式等）（3） 設(shè)置顯示地址（寫顯示字符的位置）（4） 寫顯示字符的數(shù)據(jù) 。 LCD顯示流程圖 報警程序設(shè)計報警程序放入到中斷程序中，只要超聲波測得的距離小于閾值，單片機立即執(zhí)行聲光報警程序，此時只要將高電平輸出給指定的IO口，蜂鳴器就能發(fā)聲，二極管也會隨之被點亮。蜂鳴器的的聲音頻率是可調(diào)的，這個在下文的調(diào)試部分會做詳細的介紹。 報警程序流程圖第五章 系統(tǒng)調(diào)試在調(diào)試時的軟件調(diào)試平臺借助的是Keil軟件，作為C語言開發(fā)環(huán)境本次運用的keil軟件是keil 51的升級版keil 4,其比前者擁有更加完善的編譯功能。Keil作為美國Software公司推出的兼容51系列單片機的C語言開發(fā)環(huán)境，其為用戶提供了包括C編譯器、宏匯編、鏈接器、庫管理和一個功能強大的仿真調(diào)試器等在內(nèi)的完整開發(fā)方案[32]。硬件方面選用了功能較為完善的開發(fā)板去進行調(diào)試，因為調(diào)試的過程中是按模塊化方法去調(diào)試的，用51開發(fā)板可以很好地解決這個問題。51開發(fā)板由1602模塊和蜂鳴器以及二極管，同時也可以機上直流電機進行PWM調(diào)速，為此選用開發(fā)板對模塊進行調(diào)試最為方便和效率。 各模塊的調(diào)試 LCD的調(diào)試在進行LCD調(diào)試的時候需要進行硬件檢查，可導入51開發(fā)板的預(yù)先編寫好的程序進行檢查。除此之外對LCD硬件進行安裝的時候需要接入可調(diào)電阻（電位器），其作用是調(diào)節(jié)LCD顯示屏的對比度，讓LCD能更清楚的顯示字符，這個是硬件調(diào)試中需要解決的問題。將51開發(fā)板的液晶測試程序?qū)牒?，l602能正常的顯示字符，即硬件無問題。圖 LCD測試圖 光電碼盤模塊與超聲波一樣也是四根線，一個VCC，一個GND,還有兩個信號線，分別測正反轉(zhuǎn)的，這里為了簡潔只取了一個方向進行工作測量。按原理圖接好線。 測速的效果圖 蜂鳴器報警調(diào)試 在開發(fā)板上用一根跳線將蜂鳴器連接起來，然后通再并聯(lián)一個發(fā)光二極管構(gòu)成小車所需的聲光報警系統(tǒng)。報警器的調(diào)試主要是調(diào)試蜂鳴器的聲音頻率，這個就需要調(diào)試延時程序來解決。調(diào)試蜂鳴器聲音頻率時可以加入發(fā)光二級的程序。這兩個程序相對簡單，蜂鳴器只需要給高電平然后延時一段時間后再給低電平，這樣蜂鳴器就能發(fā)出聲音了。二級管的程序就更為簡單了，只需要給蜂鳴器高電平的同時給二極管的IO一個高電平就能將其點亮。 蜂鳴器測試程序 電機及驅(qū)動調(diào)試 在測試電機驅(qū)動電路前，需要保證兩個5v的直流電機是能正常使用的，因此可以將兩個直流電機接在5v電壓上檢測。當測試電機能使用后可以將兩個電機分別接入L298N的四個輸出口中，此時不加入PWM調(diào)速，因此應(yīng)將L298N的驅(qū)動的兩個使能端ENA和ENB接入5V的高電平，如果兩個直流電機能正常轉(zhuǎn)動則證明驅(qū)動電路是沒有問題的，如果不能也可以采用自行排查的方法來查找問題所在。可以用萬用表的導通檔來檢測是否存在斷線，也可以用20V電壓檔檢測各個輸入斷是否有異常電壓存在，當然實際調(diào)試中的L298N的驅(qū)動電路是沒有問題的，兩個直流電機都能正常使用。 超聲波模塊調(diào)試 超聲波的調(diào)試也是在開發(fā)板上進行調(diào)試的，在調(diào)試的過程中遇到不少問題，有些通過查閱相關(guān)資料已經(jīng)得到解決有些至今沒有找到很好的解決辦法。在調(diào)試的過程中遇到的問題主要有超聲波的采集距離更新慢，超聲波模塊移動了好幾地方，檢測的距離也變化了好幾次，可是液晶屏的數(shù)據(jù)卻沒有變化。通過檢查程序發(fā)現(xiàn)超聲波的周期存在問題，修改了程序后問題得以解決，數(shù)據(jù)采集到一定的時間后就會停止，必須要通過單片機復位才能繼續(xù)采集。通過反復的修改程序也解決不了問題，因為能力有限這個問題還是得不到解決。 總結(jié) 本文從智能車的研究意義和智能車的發(fā)展出發(fā)，充分的論述這次課題的目的和意思。汽車作為21世紀最重要的交通工具，其發(fā)揮著的作用是不言而喻的，而智能汽車作為未來汽車發(fā)展的一個新思路和新方向，因此在智能車的研究成為了世界各國重點關(guān)注的問題[1]。智能車擁有巨大的商業(yè)價值，這注定成為未來工業(yè)發(fā)展的一個重點領(lǐng)域[2]。正是基于這樣的研究背景本次課題對智能車的知識進行論述，最終制作出了超聲波避障小車。本次課題中的超聲波避障小車是一15單片機為控制器，一超聲波傳感器為主要傳感元件，制作成的一臺多功能智能車。超聲波避障小車的主要功能有自動測速，自動測距自動避障。通過上訴這些功能以模擬未來智能車的發(fā)展思路和方向，通過對課題遇到的問題進行反復的思考和論證，最終得出解決方案。作為本科的畢業(yè)課題，其技術(shù)含量相對較低但是其對個人的幫助和影響是很大的。通過這次課題的制作，對硬件的認識和對有關(guān)于智能車領(lǐng)域的認識是很大的。關(guān)于校車硬件帶來的收獲也是很大的，校車的硬件電路中包括了供電電路，驅(qū)動電路，顯示電路等傳統(tǒng)的基本電路知識[31]，這對于大學本科所學的專業(yè)知識是一次很好地鞏固機會。除此之外，通過對智能校車各個模塊的程序調(diào)試，對C語言的認識上升了一個層次，有關(guān)于數(shù)組與指針方面的學習是在課本上很難學習到的?？偟膩碚f智能車測距和測速模塊的調(diào)試時這次課題的難點很重點，在程序的調(diào)試中用的化整為零和化零為整思想是一個很好的思路。關(guān)于本次課題中尚未解決的問題：超聲波采集有時候會突然停止，需要進行復位操作才能解決。直到最后這個問題也沒有得到解決，這也是這次課設(shè)一個較大的遺憾，不過通過以后再工作中的總結(jié)和學習一定會有所收獲，解決這個問題是遲早的事。參考文獻[1].賈玉花與薛蓉娜, 基于產(chǎn)業(yè)成長理論的中國汽車電子信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究[J]. 西安郵電學院學報, 2005(04): 1115.[2]胡海峰, 史忠科與徐德文. 智能汽車發(fā)展研究[J]. 計算機應(yīng)用研究, 2004. 21(6): 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