【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 圖34超聲波傳感器工作原理圖該模塊的基本工作原理：，給最少10us 的高電平信號(hào)；，并且由模塊自動(dòng)檢測(cè)是否有信號(hào)的反饋；，ECHO可以通過(guò)I/O端口輸出高電平信號(hào)，此信號(hào)持續(xù)的時(shí)間是超聲波信號(hào)發(fā)出至返回的時(shí)間，所以測(cè)試的距離為高電平的時(shí)間乘以聲速除以二（聲音在空氣中的傳播速度為340米每秒）。該模塊的基本電氣參數(shù)：表31 超聲波模塊電氣參數(shù)表工作電壓工作電流工作頻率最遠(yuǎn)射程測(cè)量角度輸入觸發(fā)信號(hào)輸出回響信號(hào)輸出與射程關(guān)系規(guī)格尺寸5V15mA40KHz4m15176。10μs TTL脈沖TTL電平反比45*20*15紅外線傳感器模塊采用的是由RPR220紅外傳感器與LM324芯片配合控制的紅外傳感器模塊，其原理圖如圖35所示：圖35 紅外傳感器原理圖上圖的紅外避障模塊展示了其基本的工作原理，小車(chē)的LM324運(yùn)算放大器是由四個(gè)運(yùn)放器組成的模塊。RPR220發(fā)射的紅外線經(jīng)反射回到接受管經(jīng)放大電路放大后將信號(hào)傳輸給單片機(jī)。反應(yīng)在LED燈上則是左側(cè)有信號(hào)L4亮右側(cè)有信號(hào)L3亮。模塊參數(shù)說(shuō)明：反射率和物體的面積是影響探測(cè)的主要因素，黑色的傳感器探測(cè)的距離比較小反之白色的比較大，在探測(cè)中面積較小的物體需要的探測(cè)距離比較大，反之則小。這就是紅外反射探測(cè)的基本原理；傳感器模塊輸出端口OUT 可直接與單片機(jī)I/O 口連接即可，也可以直接驅(qū)動(dòng)一個(gè)5V繼電器。連接方式：VCCVCC；GNDGND；OUTI/O；比較器采用LM393，工作穩(wěn)定；，供電時(shí)流水燈L1為紅色L4為黃色顯示紅外傳感器正常工作；模塊接線說(shuō)明:Vcc端口與單片機(jī)電源相連（3~5V。GND接地。OUT小板數(shù)字量輸出接口（0和1）。 電源供電系統(tǒng) 電源供電系統(tǒng)的原理圖如圖36所示：圖36 電源供電系統(tǒng)原理圖其中除了一些電容，電阻，二極管，電源電機(jī)開(kāi)關(guān)之外還有Header 4X2的八腳DIP將電源，電機(jī)，HL1電路，以及單片機(jī)電路連接在一起，使通電后電路能夠正常運(yùn)轉(zhuǎn)。 LCD1602液晶顯示模塊1602液晶稱之為字符型液晶，該模塊在液晶屏上顯示數(shù)字、字母、字符，顯示的內(nèi)容由點(diǎn)陣組成。點(diǎn)陣的組成是由五乘以七或者五乘以十一的點(diǎn)陣組成，字符由每一個(gè)點(diǎn)陣所組成，每個(gè)字符之間有一個(gè)點(diǎn)的距離，每一行之間也有一個(gè)點(diǎn)的距離，通過(guò)這些距離起到了較好的隔離作用，因?yàn)橛羞@些點(diǎn)距的存在所以點(diǎn)陣不能較好的顯示圖形。但是作為距離測(cè)量數(shù)據(jù)的顯示1602已經(jīng)能為其所用了。液晶顯示模塊的引腳圖如圖37所示：圖37 液晶模塊引腳圖LCD1602模塊引腳及其功能介紹：一號(hào)GND為接地端；二號(hào)VCC接5V電源正極； 三號(hào)VL為對(duì)比度的調(diào)整端口，當(dāng)VL接電源正極時(shí)對(duì)比度最小，反之接GND時(shí)對(duì)比度最大；四號(hào)RS作為寄存器當(dāng)信號(hào)為1時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)的寄存，當(dāng)信號(hào)為0時(shí)進(jìn)行指令的寄存；五號(hào)RW作為讀寫(xiě)信號(hào)端口當(dāng)輸入1時(shí)進(jìn)行讀操作，當(dāng)輸入0時(shí)進(jìn)行寫(xiě)操作；六號(hào)E(或EN)端為使能(enable)端，高電平（1）時(shí)讀取信息，負(fù)跳變時(shí)執(zhí)行指令；七到十四號(hào)D0～D7為8位雙向數(shù)據(jù)端。十五、十六號(hào) 為空腳或背燈電源。十五腳為背燈正極，十六為負(fù)極。LCD的基本操作時(shí)序：讀狀態(tài)：輸入：RS=L， RW=H， E=H 輸出：D0~D7=狀態(tài)字；寫(xiě)命令：輸入：RS=L， RW=L， D0~D7=指令碼，E=高脈沖 輸出：無(wú)；讀數(shù)據(jù)：輸入：RS=H， RW=H， E=H 輸出：D0~D7=數(shù)據(jù)；寫(xiě)數(shù)據(jù)：輸入：RS=H， RW=L， D0~D7=數(shù)據(jù)，E=高脈沖 輸出：無(wú)。LCD的初始化：延時(shí)15ms。 寫(xiě)命令38H（不檢測(cè)忙信號(hào)）；延時(shí)5ms；寫(xiě)命令38H（不檢測(cè)忙信號(hào)）；延時(shí)5ms；寫(xiě)命令38H（不檢測(cè)忙信號(hào)）；7以后每次命令、讀/寫(xiě)數(shù)據(jù)操作之前均需要檢測(cè)忙信號(hào)；寫(xiě)命令38H：顯示模式設(shè)置；寫(xiě)命令08H：顯示關(guān)閉；寫(xiě)命令01H：顯示清屏；1寫(xiě)命令06H：顯示光標(biāo)移動(dòng)設(shè)置；1寫(xiě)命令0CH：顯示開(kāi)關(guān)及光標(biāo)設(shè)置。4. 自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 開(kāi)發(fā)軟件KeiluVision5與STCISP的介紹本次智能小車(chē)的程序開(kāi)發(fā)是基于C語(yǔ)言的程序編寫(xiě)，所以采用了KeilC51軟件對(duì)程序進(jìn)行編寫(xiě)并且用STCISP程序燒寫(xiě)軟件對(duì)單片機(jī)進(jìn)行程序燒錄。Keil C51是美國(guó)Keil Software公司出品的51系列兼容單片機(jī)C語(yǔ)言軟件開(kāi)發(fā)系統(tǒng)，與匯編相比，C語(yǔ)言在功能上、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護(hù)性上有明顯的優(yōu)勢(shì)，因而易學(xué)易用。[6]Keil軟件擁有強(qiáng)大的集成調(diào)試功能，其包含C語(yǔ)言編譯器、程序管理庫(kù)、連接功能等通過(guò)μVision組合在一起。該軟件兼容目前所有的Windows系統(tǒng)。Keil軟件最適用于和C語(yǔ)言配合的編程，其強(qiáng)大的集成環(huán)境與調(diào)試能力都會(huì)讓畢業(yè)設(shè)計(jì)的制作更加快捷。[7]Keil C51開(kāi)發(fā)系統(tǒng)基本知識(shí)KeilC51擁有強(qiáng)大的集成功能與豐富的函數(shù)庫(kù)，并且與電腦的操作界面完全相同，是目前單片機(jī)程序開(kāi)發(fā)的主要編程軟件。[8] KeilC51所包含的μVision是C51關(guān)于Windows系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)環(huán)境，在該開(kāi)發(fā)環(huán)境之中可以編譯、鏈接、仿真、運(yùn)行目。最后進(jìn)行編譯運(yùn)行仿真，查找錯(cuò)誤。使用獨(dú)立的Keil仿真器時(shí)，注意事項(xiàng)*仿真器的標(biāo)準(zhǔn)的晶振為11兆赫茲，但是在實(shí)際操作中可以通過(guò)晶振插口換用其他的頻率。*使用仿真器的復(fù)位鍵并不能將目標(biāo)系統(tǒng)進(jìn)行重置，只能復(fù)位仿真器的芯片。* 仿真時(shí)只可以使用內(nèi)部的只讀存儲(chǔ)器（ROM），片外的存儲(chǔ)器無(wú)法使用。這是因?yàn)榉抡嫘酒腅A引腳已經(jīng)被置為高電平。KeilC51軟件的優(yōu)點(diǎn)： C51中的語(yǔ)句所生成的匯編代碼與其他開(kāi)發(fā)軟件相比較更容易讓人理解。在開(kāi)發(fā)復(fù)雜的程序過(guò)程中更具有“高效代碼”優(yōu)勢(shì)。[9]、可移植性好，既具有高級(jí)語(yǔ)言的優(yōu)點(diǎn)，又具有低級(jí)語(yǔ)言的許多特點(diǎn)，因此特別適合于編寫(xiě)系統(tǒng)軟件。[10]STCISP燒寫(xiě)軟件介紹：STC_ISP是將Keil軟件編寫(xiě)好的程序燒寫(xiě)進(jìn)入單片機(jī)的一款軟件，是專門(mén)針對(duì)STC系列的單片機(jī)所設(shè)計(jì)的一款軟件，可下載目前絕大部分系列的STC單片機(jī)，因其操作簡(jiǎn)單易用，現(xiàn)在已經(jīng)成為主流的燒寫(xiě)軟件[11]。該軟件操作界面如下圖41所示： 該軟件的使用方法：第一步：選擇單片機(jī)的型號(hào)（選擇STC89C52）型號(hào)。第二步：在“我的電腦”里的設(shè)備管理器的USB端口查看串口號(hào)。第三步：點(diǎn)擊打開(kāi)程序文件。（此時(shí)不需要給單片機(jī)通電。）第四步：點(diǎn)擊下載編程，當(dāng)顯示請(qǐng)給MCU上電時(shí)，給單片機(jī)通電。程序就能夠下載到單片機(jī)中。本次設(shè)計(jì)的跟蹤主程序是對(duì)左轉(zhuǎn)函數(shù)，右轉(zhuǎn)函數(shù)，前進(jìn)函數(shù)，以及紅外線傳感函數(shù)的調(diào)用結(jié)合起來(lái)實(shí)現(xiàn)小車(chē)的跟蹤功能。具體的紅外傳感跟蹤函數(shù)見(jiàn)附錄二。工作流程：初始化后系統(tǒng)判斷K4鍵是否按下，按下后蜂鳴器發(fā)出聲音信號(hào)小車(chē)開(kāi)始工作。程序調(diào)用前進(jìn)函數(shù)小車(chē)開(kāi)始向前走，并且紅外線傳感器開(kāi)始檢測(cè)跟蹤目標(biāo)，判斷跟蹤目標(biāo)位置，然后反饋給單片機(jī)后判斷調(diào)用左轉(zhuǎn)或右轉(zhuǎn)函數(shù)來(lái)進(jìn)行方向的控制，使小車(chē)跟著被跟蹤目標(biāo)的移動(dòng)而移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)跟蹤功能。程序流程圖如下圖42所示：開(kāi)始初始化 否K4鍵是否按下 是 蜂鳴器發(fā)出信號(hào)小車(chē)前進(jìn) 否紅外檢測(cè)目標(biāo)是開(kāi)始跟蹤電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊可以實(shí)現(xiàn)小車(chē)的5個(gè)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，包括小車(chē)的停止、前進(jìn)、后退，左轉(zhuǎn)，右轉(zhuǎn)。[12]當(dāng)6個(gè)狀態(tài)引腳IN1，IN2，IN3，IN4，EN1，EN2為邏輯輸入端，當(dāng)接收到高、低電平信號(hào)時(shí)，執(zhí)行對(duì)應(yīng)的小車(chē)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。IN3高電平時(shí)左電機(jī)正轉(zhuǎn)，IN4高電平左電機(jī)反轉(zhuǎn)，EN1低電平左電機(jī)停車(chē)。IN1高電平右電機(jī)反轉(zhuǎn)，IN2高電平右電機(jī)正轉(zhuǎn)，EN2右電機(jī)低電平停車(chē)。調(diào)用左右轉(zhuǎn)函數(shù)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向[13]。電機(jī)驅(qū)動(dòng)程序見(jiàn)附錄二。在本次設(shè)計(jì)中，紅外模塊的作用是對(duì)小車(chē)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行控制。安裝在小車(chē)車(chē)尾左右放置，通過(guò)紅外跟蹤模塊對(duì)兩側(cè)的障礙物進(jìn)行探測(cè)從而控制小車(chē)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，同時(shí)，蜂鳴器作出報(bào)警相應(yīng)提示，此時(shí)應(yīng)注意車(chē)身周?chē)欠翊嬖谡系K物。紅外模塊的功