【文章內(nèi)容簡介】 器，可以使自己或直接使用集成紅外探頭。調(diào)整左右傳感器之間的距離，兩探頭距離約等于黑線寬度最合適，選擇寬度為3 – 5厘米的黑線。該傳感器的靈敏度是可調(diào)的，傳感器有時遇到黑線卻不能送出相應(yīng)的信號，通過調(diào)節(jié)傳感器上的可調(diào)電阻，適當(dāng)?shù)脑龃蠡驕p小可改變靈敏度。另外，循跡傳感器的放置也是有講究的，有兩種方法，一種是兩個都是放置在黑線內(nèi)側(cè)緊貼黑線邊緣，第二種是都放置在黑線的外側(cè)，同樣緊貼黑線邊緣。本設(shè)計采用第二種方法。單片機(jī)燒錄程序后，就可以執(zhí)行循跡指令了。如果小車向前行駛時向左偏離了黑線，那么右邊傳感器會產(chǎn)生一個高電平，單片機(jī)判斷這個信號，然后向右拐回到黑線。兩傳感器輸出信號為低電平時，小車前進(jìn)。如果小車向右偏離黑線，左邊傳感器產(chǎn)生一個高電平，單片機(jī)判斷這個信號，然后向左拐。這樣，小車一定不會偏離黑線。若兩個光電傳感器同時輸出的信號為高電平，即單片機(jī)判斷的都為高電平時，小車向前直走。 傳感器分布傳感器通過信號采集，向單片機(jī)提供信息。因此傳感器合理的布局很重要，傳感器布局需要考慮小車行駛過程中信息檢測的準(zhǔn)確度和前瞻性，能使在相同數(shù)量的傳感器下，獲得更多的數(shù)據(jù)。傳感器的布局一般有以下三種：一字型布局，M型布局和活動型布局。一字型布局即所有傳感器在同一直線上。一字型布局分為等距排布型和非等距排布型。等距排布型不利于采集準(zhǔn)確的彎道信息?？紤]到弧度信息采集的連貫性，非等距排布采用等角原則，即在垂直平分線上方處某點(diǎn)，以等角的引射線與直線的交點(diǎn)就是傳感器的分布點(diǎn)，此種方法檢測連貫簡單，更容易控制小車。M型布局即傳感器的布局成M型，M型布局最適合檢測多彎道的軌跡。由于傳感器不在同一直線上，故小車轉(zhuǎn)彎時，左右兩邊后部的傳感器有較大的采樣空間，兩邊前端的傳感器則對采集的信號有更好的前瞻性，M型中間底部的傳感器擇更好的確定小車的位置。整個布局有利于在彎道處提高小車速度。但相對一字型布局，M型布局容易產(chǎn)生不穩(wěn)定信號，從而產(chǎn)生信號震蕩，影響小車行駛的穩(wěn)定性?；顒有筒季植捎镁仃嚹Ｊ?，將傳感器排布成矩陣形狀，通過對不同位置傳感器采集到信息的選擇來適應(yīng)各種不同的跑道。這樣對不同路況有更強(qiáng)的適應(yīng)性。 此種方案可調(diào)性大，但此種方法需要較多傳感器，冗余較大，比較笨重，增加小車的重量，不利于小車的加減速。最終決定采用M型布局方法來對4個傳感器進(jìn)行布局，這種布局方法的前瞻性最好。 電機(jī)驅(qū)動電路本設(shè)計采用L298N電機(jī)專用驅(qū)動芯片帶動兩個12V的直流電動機(jī)。直流電機(jī)由定子和轉(zhuǎn)子兩大部分組成。直流電機(jī)運(yùn)行時靜止不動的部分稱為定子，定子的主要作用是產(chǎn)生磁場，由機(jī)座、主磁極、換向極、端蓋、軸承和電刷裝置等組成。運(yùn)行時轉(zhuǎn)動的部分稱為轉(zhuǎn)子，其主要作用是產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩和感應(yīng)電動勢，是直流電機(jī)進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換的樞紐，通常又稱為電樞，由轉(zhuǎn)軸、電樞鐵心、電樞繞組、換向器等組成。其中L298N是ST公司的產(chǎn)品，比較常見的是15腳Multiwatt封裝的L298N，內(nèi)部包含4通道邏輯驅(qū)動電路?？梢则?qū)動兩個直流電機(jī)或驅(qū)動兩個二相電機(jī)，也可單獨(dú)驅(qū)動一個四相電機(jī)，輸出電壓最高可達(dá)50V。直接通過電源來調(diào)節(jié)輸出電壓，直接通過單片機(jī)的IO端口提供信號，使得電路簡單，使用更方便。L298N可接受標(biāo)準(zhǔn)的TTL邏輯電平信號VSS，~7V的電壓。4腳VS接電壓源，~46V。 A，可驅(qū)動電感負(fù)載。L298N是一個內(nèi)部有兩個H橋的高電壓大電流全橋式驅(qū)動芯片，可以用來驅(qū)動直流電動機(jī)、步進(jìn)電動機(jī)。使用標(biāo)準(zhǔn)邏輯電平信號控制，直接連接單片機(jī)管腳，具有兩個使能控制端，使能端在不受輸入信號影響的情況下不允許器件工作。L298N有一個邏輯電源輸入端，使內(nèi)部邏輯電路部分在低電壓下工作。 L298N引腳結(jié)構(gòu) L298N 驅(qū)動芯片 L298N引腳編號與功能引腳編號名稱功能1電流傳感器A在該引腳和地之間接小阻值電阻可用來檢測電流2輸出引腳1內(nèi)置驅(qū)動器A的輸出端1，接至電機(jī)A3輸出引腳2內(nèi)置驅(qū)動器A的輸出端2，接至電機(jī)A4電機(jī)電源端電機(jī)供電輸入端,電壓可達(dá)46V5輸入引腳1內(nèi)置驅(qū)動器A的邏輯控制輸入端16使能端A內(nèi)置驅(qū)動器A的使能端7輸入引腳2內(nèi)置驅(qū)動器A的邏輯控制輸入端28邏輯地邏輯地9邏輯電源端邏輯控制電路的電源輸入端為5V10輸入引腳3內(nèi)置驅(qū)動器B的邏輯控制輸入端111使能端B內(nèi)置驅(qū)動器B的使能端12輸入引腳4內(nèi)置驅(qū)動器B的邏輯控制輸入端213輸出引腳3內(nèi)置驅(qū)動器B的輸出端1，接至電機(jī)B14輸出引腳4內(nèi)置驅(qū)動器B的輸出端2，接至電機(jī)B15電流傳感器B在該引腳和地之間接小阻值電阻可用來檢測電流 電機(jī)驅(qū)動原理電路的形狀很像字母H。四個三極管就是H橋的四條垂直線，而電機(jī)就是H中的橫線。 L298N內(nèi)部H橋驅(qū)動電路。被命名為“H橋驅(qū)動電路”主要是因?yàn)殡娐返男螤詈芟褡帜窰。四個三極管就是H橋的四條垂直線，而電機(jī)就是H中的橫線。如圖所示，H橋電機(jī)驅(qū)動電路包含四個三極管和一個電機(jī)。電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，必須遵循導(dǎo)通對角線上的一對三極管?；诓煌龢O管對的導(dǎo)通情況可以控制電機(jī)的轉(zhuǎn)向，電流可可以從左至右流過電機(jī)，也可以從右至左流過電機(jī)。，當(dāng)Q1管和Q4管導(dǎo)通時，電流就從電源正極經(jīng)Q1從左至右流過電機(jī)，然后再經(jīng)Q4回到電源負(fù)極，該流向的電流將驅(qū)動電機(jī)順時針轉(zhuǎn)動。下面分析另一對三極管Q2和Q3，當(dāng)兩個三極管同時導(dǎo)通的情況下，電流將從右至左流過電機(jī)。從而驅(qū)動電機(jī)沿逆時針方向轉(zhuǎn)動。驅(qū)動電機(jī)時，保證H橋上兩個同側(cè)的三極管不會同時導(dǎo)通非常重要。如果三極管Q1和Q2同時導(dǎo)通，那么電流就會從正極穿過兩個三極管直接回到負(fù)極。此時，電路中除了三極管外沒有其他任何負(fù)載，因此電路上的電流就可能達(dá)到最大值，該電流僅受電源性能限制，可能燒壞三極管?；谏鲜鲈颍趯?shí)際驅(qū)動電路中通常要用硬件電路方便地控制三極管的開關(guān)。 所示就是基于這種考慮的改進(jìn)電路，它在基本H橋電路的基礎(chǔ)上增加了四個二極管來保護(hù)電路。四個與門同一個“使能”導(dǎo)通信號相接，這樣，用這一個信號就能控制整個電路的開關(guān)。采用以上方法，電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)就只需要用三個信號控制：兩個方向信號和一個使能信號。如果DIR－L信號為“0”，DIR－R信號為“1”，并且使能信號是“1”，那么三極管Q1和Q4導(dǎo)通，電流從左至右流經(jīng)電機(jī)；如果DIR－L信號變?yōu)椋骸?”，而DIR－R信號變?yōu)椤?”，那么Q2和Q3將導(dǎo)通，電流則反向流過電機(jī)。 L298N驅(qū)動芯片和直流電機(jī)接線圖 小車運(yùn)動邏輯 小車運(yùn)動邏輯使能端A使能端B左電機(jī)右電機(jī)左電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)右電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)小車運(yùn)行狀態(tài)IN1IN2IN3IN4111010正轉(zhuǎn)正轉(zhuǎn)前行111001正轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)右轉(zhuǎn)111011正轉(zhuǎn)停止以右電機(jī)為中心原地右轉(zhuǎn)110110反轉(zhuǎn)正轉(zhuǎn)左轉(zhuǎn)110101反轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)后退111110停止正轉(zhuǎn)以左電機(jī)為中心原地左轉(zhuǎn)電機(jī)控制邏輯如下：以電機(jī)A為例，當(dāng)使能端EN A為高電平時，如果輸入引腳IN1為低電平而輸入引腳IN2為高電平，電機(jī)A反轉(zhuǎn)；如果輸入引腳IN1為高電平而輸入引腳IN2為低電平，電機(jī)A正轉(zhuǎn)。4 系統(tǒng)的軟件設(shè)計 軟件設(shè)計的流程目前，52系列單片機(jī)使用的編程語言主要有匯編語言和C語言這兩種。最接近機(jī)器的語言是匯編語言，其常用來編制與系統(tǒng)硬件相關(guān)的程序，如訪問I/O口、中斷處理程序等，它是一種最快而又最有效的語言，在對于程序的空間和時間要求很高的場合中 使用匯編語言是最佳的選擇，然而匯編語言也有其自身的缺點(diǎn)，比如程序開發(fā)周期較長、浮點(diǎn)運(yùn)算處理復(fù)雜、程序移植性差等不利因素。在程序設(shè)計過程中C語言編程設(shè)計思想被稱為模塊化程序設(shè)計思想。有的時候?yàn)榱擞行У赝瓿扇蝿?wù)，把所要完成的任務(wù)分割成若干個相互獨(dú)立但相互又仍然有所聯(lián)系的模塊，這些模塊使得任務(wù)變得相對簡單，對外的數(shù)據(jù)交換相對簡單、容易編寫、容易檢測，容易閱讀和維護(hù)。本設(shè)計采用C語言來編譯程序。模塊化結(jié)構(gòu)程序的設(shè)計，可以使系統(tǒng)軟件便于調(diào)試與優(yōu)化，也使其他人更好地理解和閱讀系統(tǒng)的程序設(shè)計。因此，軟件的設(shè)計上，運(yùn)用了模塊化程序的結(jié)構(gòu)對軟件進(jìn)行設(shè)計，使得程序變得更加直觀易懂。程序的主要模塊有：主程序、定時溢出中斷服務(wù)程序、外部中斷服務(wù)程序。隨著單片機(jī)開發(fā)技術(shù)的不斷發(fā)展，從普遍使用匯編語言到逐漸使用高級語言開發(fā)，單片機(jī)的開發(fā)軟件也在不斷發(fā)展，Keil軟件是目前最流行開發(fā)MCS51系列單片機(jī)的軟件，這從近年來各仿真機(jī)廠商紛紛宣布全面支持Keil即可看出。Keil提供了包括C編譯器、宏匯編、連接器、庫管理和一個功能強(qiáng)大的仿真調(diào)試器等在內(nèi)的完整開發(fā)方案，通過一個集成開發(fā)環(huán)境（uVision）將這些部分組合在一起。掌握這一軟件的使用對于使用51系列單片機(jī)的學(xué)者來說是十分必要的，如果使用C語言編程，那么Keil幾乎就是不二之選，即使不使用C語言而僅用匯編語言編程，其方便易用的集成環(huán)境、強(qiáng)大的軟件仿真調(diào)試工具也會事半功倍。Keil C51軟件提供豐富的庫函數(shù)和功能強(qiáng)大的集成開發(fā)調(diào)試工具，全Windows界面。另外重要的一點(diǎn)，只要看一下編譯后生成的匯編代碼，就能體會到Keil C51生成的目標(biāo)代碼效率非常之高，多數(shù)語句生成的匯編代碼很緊湊，容易理解。在開發(fā)大型軟件