【文章內(nèi)容簡介】 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；，并且由模塊自動檢測是否有信號的反饋；，ECHO可以通過I/O端口輸出高電平信號，此信號持續(xù)的時間是超聲波信號發(fā)出至返回的時間，所以測試的距離為高電平的時間乘以聲速除以二（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射程測量角度輸入觸發(fā)信號輸出回響信號輸出與射程關系規(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，小車的LM324運算放大器是由四個運放器組成的模塊。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傳輸給單片機。反應在LED燈上則是左側(cè)有信號L4亮右側(cè)有信號L3亮。模塊參數(shù)說明：反射率和物體的面積是影響探測的主要因素，黑色的傳感器探測的距離比較小反之白色的比較大，在探測中面積較小的物體需要的探測距離比較大，反之則小。這就是紅外反射探測的基本原理；傳感器模塊輸出端口OUT 可直接與單片機I/O 口連接即可，也可以直接驅(qū)動一個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；模塊接線說明:Vcc端口與單片機電源相連（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，電源電機開關之外還有Header 4X2的八腳DIP將電源，電機，HL1電路，以及單片機電路連接在一起，使通電后電路能夠正常運轉(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)容由點陣組成。點陣的組成是由五乘以七或者五乘以十一的點陣組成，字符由每一個點陣所組成，每個字符之間有一個點的距離，每一行之間也有一個點的距離，通過這些距離起到了較好的隔離作用，因為有這些點距的存在所以點陣不能較好的顯示圖形。但是作為距離測量數(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GND為接地端；二號VCC接5V電源正極； 三號VL為對比度的調(diào)整端口，當VL接電源正極時對比度最小，反之接GND時對比度最大；四號RS作為寄存器當信號為1時進行數(shù)據(jù)的寄存，當信號為0時進行指令的寄存；五號RW作為讀寫信號端口當輸入1時進行讀操作，當輸入0時進行寫操作；六號E(或EN)端為使能(enable)端，高電平（1）時讀取信息，負跳變時執(zhí)行指令；七到十四號D0～D7為8位雙向數(shù)據(jù)端。十五、十六號 為空腳或背燈電源。十五腳為背燈正極，十六為負極。LCD的基本操作時序：讀狀態(tài)：輸入：RS=L， RW=H， E=H 輸出：D0~D7=狀態(tài)字；寫命令：輸入：RS=L， RW=L， D0~D7=指令碼，E=高脈沖 輸出：無；讀數(shù)據(jù)：輸入：RS=H， RW=H， E=H 輸出：D0~D7=數(shù)據(jù)；寫數(shù)據(jù)：輸入：RS=H， RW=L， D0~D7=數(shù)據(jù)，E=高脈沖 輸出：無。LCD的初始化：延時15ms。 寫命令38H（不檢測忙信號）；延時5ms；寫命令38H（不檢測忙信號）；延時5ms；寫命令38H（不檢測忙信號）；7以后每次命令、讀/寫數(shù)據(jù)操作之前均需要檢測忙信號；寫命令38H：顯示模式設置；寫命令08H：顯示關閉；寫命令01H：顯示清屏；1寫命令06H：顯示光標移動設置；1寫命令0CH：顯示開關及光標設置。4. 自動跟蹤系統(tǒng)的軟件設計 開發(fā)軟件KeiluVision5與STCISP的介紹本次智能小車的程序開發(fā)是基于C語言的程序編寫，所以采用了KeilC51軟件對程序進行編寫并且用STCISP程序燒寫軟件對單片機進行程序燒錄。Keil C51是美國Keil Software公司出品的51系列兼容單片機C語言軟件開發(fā)系統(tǒng)，與匯編相比，C語言在功能上、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護性上有明顯的優(yōu)勢，因而易學易用。[6]Keil軟件擁有強大的集成調(diào)試功能，其包含C語言編譯器、程序管理庫、連接功能等通過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語言配合的編程，其強大的集成環(huán)境與調(diào)試能力都會讓畢業(yè)設計的制作更加快捷。[7]Keil C51開發(fā)系統(tǒng)基本知識KeilC51擁有強大的集成功能與豐富的函數(shù)庫，并且與電腦的操作界面完全相同，是目前單片機程序開發(fā)的主要編程軟件。[8] KeilC51所包含的μVision是C51關于Windows系統(tǒng)的開發(fā)環(huán)境，在該開發(fā)環(huán)境之中可以編譯、鏈接、仿真、運行目。最后進行編譯運行仿真，查找錯誤。使用獨立的Keil仿真器時，注意事項*仿真器的標準的晶振為11兆赫茲，但是在實際操作中可以通過晶振插口換用其他的頻率。*使用仿真器的復位鍵并不能將目標系統(tǒng)進行重置，只能復位仿真器的芯片。* 仿真時只可以使用內(nèi)部的只讀存儲器（ROM），片外的存儲器無法使用。這是因為仿真芯片的EA引腳已經(jīng)被置為高電平。KeilC51軟件的優(yōu)點： C51中的語句所生成的匯編代碼與其他開發(fā)軟件相比較更容易讓人理解。在開發(fā)復雜的程序過程中更具有“高效代碼”優(yōu)勢。[9]、可移植性好，既具有高級語言的優(yōu)點，又具有低級語言的許多特點，因此特別適合于編寫系統(tǒng)軟件。[10]STCISP燒寫軟件介紹：STC_ISP是將Keil軟件編寫好的程序燒寫進入單片機的一款軟件，是專門針對STC系列的單片機所設計的一款軟件，可下載目前絕大部分系列的STC單片機，因其操作簡單易用，現(xiàn)在已經(jīng)成為主流的燒寫軟件[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：選擇單片機的型號（選擇STC89C52）型號。第二步：在“我的電腦”里的設備管理器的USB端口查看串口號。第三步：點擊打開程序文件。（此時不需要給單片機通電。）第四步：點擊下載編程，當顯示請給MCU上電時，給單片機通電。程序就能夠下載到單片機中。本次設計的跟蹤主程序是對左轉(zhuǎn)函數(shù)，右轉(zhuǎn)函數(shù)，前進函數(shù)，以及紅外線傳感函數(shù)的調(diào)用結(jié)合起來實現(xiàn)小車的跟蹤功能。具體的紅外傳感跟蹤函數(shù)見附錄二。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)出聲音信號小車開始工作。程序調(diào)用前進函數(shù)小車開始向前走，并且紅外線傳感器開始檢測跟蹤目標，判斷跟蹤目標位置，然后反饋給單片機后判斷調(diào)用左轉(zhuǎn)或右轉(zhuǎn)函數(shù)來進行方向的控制，使小車跟著被跟蹤目標的移動而移動，實現(xiàn)跟蹤功能。程序流程圖如下圖42所示：開始初始化 否K4鍵是否按下 是 蜂鳴器發(fā)出信號小車前進 否紅外檢測目標是開始跟蹤電機驅(qū)動模塊可以實現(xiàn)小車的5個運動狀態(tài)，包括小車的停止、前進、后退，左轉(zhuǎn)，右轉(zhuǎn)。[12]當6個狀態(tài)引腳IN1，IN2，IN3，IN4，EN1，EN2為邏輯輸入端，當接收到高、低電平信號時，執(zhí)行對應的小車運動狀態(tài)。IN3高電平時左電機正轉(zhuǎn)，IN4高電平左電機反轉(zhuǎn)，EN1低電平左電機停車。IN1高電平右電機反轉(zhuǎn)，IN2高電平右電機正轉(zhuǎn)，EN2右電機低電平停車。調(diào)用左右轉(zhuǎn)函數(shù)實現(xiàn)轉(zhuǎn)向[13]。電機驅(qū)動程序見附錄二。在本次設計中，紅外模塊的作用是對小車的運動狀態(tài)進行控制。安裝在小車車尾左右放置，通過紅外跟蹤模塊對兩側(cè)的障礙物進行探測從而控制小車運動狀態(tài)，同時，蜂鳴器作出報警相應提示，此時應注意車身周圍是否存在障礙物。紅外模塊的功