【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 發(fā)射與接收探頭來完成的。我們知道光有反射的特性。所以說當(dāng)前方的紅外發(fā)射出來的光線遇到物體時(shí)，就會(huì)形成反射的光線，而這個(gè)經(jīng)反射的紅外光線剛好被紅外接收探頭接收到。當(dāng)紅外接收探頭接收到信號(hào)后，再將信號(hào)送到單片機(jī)由單片機(jī)內(nèi)部的程序來控制小車的運(yùn)行情況。那么如何知道是如何有障礙物呢？原來紅外光線有一個(gè)反射特性。但對(duì)于不用的物體反射特性是不一樣的，特別是對(duì)白色反光的物體，紅外光線的反射量將會(huì)多一點(diǎn)。而沒有明顯障礙物，紅外反射量將會(huì)大量的減少。那么我們就可以利用這個(gè)特性來完成障礙物的判斷。通過電路的合理安裝，可以將這種接收到的紅外光線變化量轉(zhuǎn)換為電壓值傳送到單片機(jī)中。返回的電壓值為低電平，而單片機(jī)就可以進(jìn)行各種智能化控制了。例如，完成避障的轉(zhuǎn)動(dòng)功能，還有倒車停車的功能。直流電機(jī)的控制一般由單片機(jī)的PWM信號(hào)來完成，因?yàn)閱纹瑱C(jī)產(chǎn)生的信號(hào)很小，所以采用電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片L9110驅(qū)動(dòng)器。， 驅(qū)動(dòng)芯片使用電路 器件管腳圖 引腳說明 描述：L9110是為控制和驅(qū)動(dòng)電機(jī)設(shè)計(jì)的兩通道推挽式功率放大專用集成電路器件，將分立電路集成在單片IC之中，使外圍器件成本降低，整機(jī)可靠性提高。該芯片有兩個(gè)TTL/CMOS兼容電平的輸入，具有良好的抗干擾性。兩個(gè)輸出端能直接驅(qū)動(dòng)電機(jī)的正反向運(yùn)動(dòng)，它具有較大的電流驅(qū)動(dòng)能力，每通道能通過750~800mA的持續(xù)電流，~；同時(shí)它具有較低的輸出飽和壓降；內(nèi)置的鉗位二極管能釋放感性負(fù)載的反向沖擊電流，使它在驅(qū)動(dòng)繼電器、直流電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)或開關(guān)功率管的使用上安全可靠。方案1：采用交流電經(jīng)直流穩(wěn)壓處理后供電采用交流電提供直流穩(wěn)壓電源，電流驅(qū)動(dòng)能力及電壓穩(wěn)定性最好，且負(fù)載對(duì)電源影響也最小。但由于需要電線對(duì)小車供電，極大影響了避障小車行動(dòng)的靈活性及地形的適應(yīng)能力。而且避障小車極易把拖在地上的電線識(shí)別為障礙物，人為增加了不必要的障礙。故放棄了這一方案。方案2：采用干電池組進(jìn)行供電采用四節(jié)干電池降壓至5V后給單片機(jī)及其他邏輯單元供電。這樣電機(jī)啟動(dòng)及制動(dòng)時(shí)的短暫電壓干擾不會(huì)影響到邏輯單元和單片機(jī)的工作。所以采取此方案。第5章 智能小車軟件設(shè)計(jì) 總體流程圖開始系統(tǒng)初始化執(zhí)行主程序小車前進(jìn)電機(jī)模式選擇電機(jī)左轉(zhuǎn)電機(jī)反轉(zhuǎn)電機(jī)右轉(zhuǎn)N遇見障礙 物否控制算法控制算法控制算法遇見障礙否遇見障礙否遇見障礙否NNYNYYY流程圖說明：首先開始啟動(dòng)，進(jìn)入系統(tǒng)初始化定義引腳，執(zhí)行主程序小車前進(jìn)。根據(jù)小車的指示燈來判斷小車的運(yùn)行情況。如果小車遇見障礙物，會(huì)給單片機(jī)一個(gè)低電平信號(hào)進(jìn)入電機(jī)模式選擇，例如：小車遇見障礙物，傳感器開始掃描，當(dāng)紅外接受探頭接受到紅外光線，給單片機(jī)底電平信號(hào)，這時(shí)經(jīng)過單片機(jī)內(nèi)部程序的處理設(shè)置合理的托退和轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)間函數(shù)，同時(shí)電機(jī)后退加轉(zhuǎn)動(dòng)。直到小車跑回沒有障礙物的軌道，正常前進(jìn)。反復(fù)的重復(fù)這樣的動(dòng)作就可以實(shí)現(xiàn)一直蔽障的功能。 最少拍控制算法最少拍設(shè)計(jì)，是指系統(tǒng)在典型輸入信號(hào)（如階躍信號(hào)，速度信號(hào)，加速度信號(hào)等）作用下，經(jīng)過最少拍（有限拍），使系統(tǒng)輸出的穩(wěn)態(tài)誤差為零。所以，最少拍控制系統(tǒng)，也稱最少拍無差系統(tǒng)，最少拍隨動(dòng)系統(tǒng)，實(shí)質(zhì)上是時(shí)間最優(yōu)控制系統(tǒng)，系統(tǒng)的性能指標(biāo)就是系統(tǒng)的調(diào)節(jié)時(shí)間最短或盡可能短?？梢钥闯鱿到y(tǒng)對(duì)閉環(huán)脈沖傳遞函數(shù)的要求是快速性和準(zhǔn)確性。也就是說讓小車在遇見障礙物后，能在最短的時(shí)間內(nèi)躲開障礙物。最少拍控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與被控對(duì)象的零極位置有很密切的關(guān)系。下面先從簡(jiǎn)單情形開始介紹最少拍控制器的設(shè)計(jì)。對(duì)最小拍控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的要求是：（1）調(diào)節(jié)時(shí)間最短，即系統(tǒng)跟蹤輸入信號(hào)所需的采樣周期數(shù)最少； （2）在采樣點(diǎn)處無靜差，即對(duì)特定的參考輸入信號(hào)，在達(dá)到穩(wěn)態(tài)后，系統(tǒng)在采樣點(diǎn)能精確實(shí)現(xiàn)對(duì)輸入信號(hào)的跟蹤； （3）設(shè)計(jì)出來的數(shù)字控制器必須是物理上可以實(shí)現(xiàn)的； （4）閉環(huán)系統(tǒng)必須是穩(wěn)定的。最小拍閉環(huán)脈沖傳遞函數(shù)的確定首先根據(jù)對(duì)控制系統(tǒng)性能指標(biāo)的要求和其他約束條件，構(gòu)造系統(tǒng)的閉環(huán)脈沖傳遞函數(shù)。最小拍控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求是對(duì)特定的參考輸入信號(hào)，在系統(tǒng)達(dá)到穩(wěn)態(tài)后，系統(tǒng)在采樣點(diǎn)處靜差為零。根據(jù)此約束條件可以構(gòu)造出系統(tǒng)的誤差脈沖傳遞函數(shù)。典型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖41所示。其中，GP(S)為被控對(duì)象H0（S）為零階保持器，D(Z)即為待設(shè)計(jì)的最少拍控制器。D（z）H0(S)GP(S)最少拍控制器零階保持器被控對(duì)象R(S)T E(z)TY(S)TY(z)由離散控制理論，最少拍控制系統(tǒng)的誤差脈沖傳遞函數(shù)Φe（z）= =1－Φ（z） （） = 系統(tǒng)偏差為：E(Z)= Φe（z）R(Z)一般控制系統(tǒng)有三種典型輸入形式：（1）單位階躍輸入：r(t)=1R(Z)= （）（2）單位速度輸入：r(t)=tR(Z)= （）（3）單位加速度輸入：r(t)= t2R(Z)= （）在本設(shè)計(jì)中采用單位階躍輸入，被控對(duì)象為直流電機(jī)，零階保持器傳遞函數(shù)已知。只要查出直流電機(jī)傳遞函數(shù)就可以求得最少拍控制器D(Z)。根據(jù)圖41求得方法如下。最小拍控制器D(Z)的確定由離散控制系統(tǒng)理論，可以求出圖41所示的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的閉環(huán)脈沖傳遞函數(shù)為：Φ(Z)= （）由此可以得到數(shù)字控制器為D(Z)= （）或D(Z)= （）第6章 開發(fā)流程開發(fā)流程是在硬件設(shè)計(jì)與軟件設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上展開的，主要是把硬件與軟件結(jié)合起來。經(jīng)過編譯、環(huán)境下載調(diào)試、單片機(jī)資源劃分。 編譯環(huán)境一．Keil C51 介紹 KeilC51 mVision2集成開發(fā)環(huán)境是KeiSoftwre，lnc/KeilElektronikGmbH開發(fā)的基于80C51內(nèi)核的微處理器軟件開發(fā)平臺(tái)，內(nèi)以多種符合當(dāng)前工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的開發(fā)工具，可以完成從工和建立、管理，編譯，連接，目標(biāo)代碼的生成，軟件訪真，硬件訪真等完整的開發(fā)流和。尤其C編譯工具在產(chǎn)生代碼的準(zhǔn)確性和效率性達(dá)到了較高的水平，而可以附加靈活的控制選項(xiàng)。KeilC51集成開發(fā)環(huán)境的主要環(huán)境的主要功能是以下幾點(diǎn)：（1）mVision2 for WindowsTM：是一個(gè)集成開發(fā)環(huán)境，它將項(xiàng)目管理，源代碼編輯和程序調(diào)試等組合在一個(gè)功能強(qiáng)大的Z1環(huán)境中。（2）C51國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)優(yōu)化C交叉編譯器：從C源代碼產(chǎn)生可重定位的口標(biāo)模塊。（3）A51宏匯編器：從80C51匯編冤代碼產(chǎn)生可重定位的口標(biāo)模塊。（4）BL51連接/定位器：組合由C51和A51產(chǎn)生的可重定位的目標(biāo)模塊，生成絕對(duì)目標(biāo)模塊。 （5）LIB51庫管理器：從口際模塊生成連接器可以使用的庫文件。 （6）OH51目標(biāo)文件至HEX格式的轉(zhuǎn)換器：從絕對(duì)目標(biāo)模塊生成IntelHEX文件。 （7） RTX51實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)：簡(jiǎn)化了復(fù)雜的實(shí)時(shí)應(yīng)用軟件項(xiàng)口的設(shè)計(jì)。這個(gè)工具套件足為專業(yè)軟件開發(fā)人員設(shè)計(jì)的，但任何層次的編程人員都可以使用，并獲得80C51微控制器的部分應(yīng)用。二．Keil C51 集成工具和用途mVision2支持所有的Keil80C51的工具軟件，包括C51編譯器、宏匯編器、連接器/定位器和目標(biāo)文件至Hex格式轉(zhuǎn)換器，mVision2可以自動(dòng)完成便宜、匯編、連接程序的操作。（1）C51便宜器和ASI匯編器 由mVision21DE創(chuàng)建的潭文件，可以被C51便宜器或A51匯編器處理，生成可重定位的object文件。KeilC51以直接支持80C51結(jié)構(gòu)的特性。KeilA51宏匯編器支持80C51及其派聲系列的怕有指令集。（2）LIB51庫管理器 BL51庫管理器可以從由匯編器和便宜器創(chuàng)建的目標(biāo)文件建立目標(biāo)庫。這些庫是按規(guī)定格式排列的目標(biāo)模塊，可在以后被連接器所使用。當(dāng)連接器處理一個(gè)庫時(shí)，僅僅使用了庫中程序使用的目標(biāo)模塊而不是全部加以引用。（3）BLSI連接器/定位器 BL51連接器使用從庫中提取出來的目標(biāo)模塊和便宜器，匯編器生成的目標(biāo)模塊，創(chuàng)建一個(gè)絕對(duì)地址目標(biāo)模塊。絕對(duì)地址目標(biāo)文件或模塊包括不可重定位的代碼和數(shù)據(jù)，所有的代碼和數(shù)據(jù)都被個(gè)在具體的存儲(chǔ)器單元中。（4）mVision2軟件調(diào)試器 mVision2軟件調(diào)試器能十分理想地進(jìn)行快速，可靠的程序調(diào)節(jié)，調(diào)試器包括一個(gè)同速模擬器，您可以使用它模擬整個(gè)80C50系統(tǒng)，包括片上外圍器件和外部器件，當(dāng)您從器件數(shù)據(jù)庫選擇時(shí)，這個(gè)器件的屬性會(huì)被自動(dòng)配置。（5）mVision2硬件調(diào)試器 mVision2調(diào)試器響您提供廠幾種在實(shí)際目標(biāo)硬件上測(cè)試程序的方法。按MON51目標(biāo)監(jiān)控器到您的目標(biāo)系統(tǒng)，并通過monitor51接口下在你的程序，使用高級(jí)GDI接口，將mVision2調(diào)試同類似于DP51S單片機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)儀或者TKS系列仿真器的硬件系統(tǒng)相連接，通過mVision2的人機(jī)交互環(huán)境指揮連接的硬件完成仿真操作。（6）RTX51實(shí)時(shí)操作系統(tǒng) RTX51實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)是針對(duì)80C51微控制器系列的一個(gè)多任務(wù)內(nèi)核。RTX51實(shí)時(shí)內(nèi)核簡(jiǎn)化廠需要對(duì)實(shí)時(shí)事件進(jìn)行反應(yīng)的復(fù)雜應(yīng)用的系統(tǒng)設(shè)計(jì)、編程和調(diào)試。這個(gè)內(nèi)核完全集成在C51編譯器中，使用非常簡(jiǎn)單，任務(wù)描述表和操作系統(tǒng)的統(tǒng)一性由BL51連接器/定位器自動(dòng)進(jìn)行控制。 此外Vision2還只有極強(qiáng)的軟件環(huán)境，友好的操作界面和簡(jiǎn)單快捷的操作方法，主要表現(xiàn)在以下幾點(diǎn)：（1）豐富的菜單欄；（2）可以快色選擇命令按鈕的工具欄；（3）一些源代碼文件窗口；（4）對(duì)話框窗口；（5）直觀明了的信息顯示窗口。 下載調(diào)試下載調(diào)試工具有很多，本次設(shè)計(jì)用的下載器為STC_ISP_V483，這類下載器兼容AT，STC系列的單片機(jī)下載程序。下面詳細(xì)介紹下載過程。首先在下載之前必須在Keil C51中生成可下載文件 . 文件。打開下載器主界面如圖51步驟一：Select Mcu Type選擇單片機(jī)型號(hào)步驟二：Open File 打開文件（Keil C51中生成可下載文件 . 文件）步驟三：Select COM Port,Max Baud/選擇串行口，最高波特率步驟四：設(shè)置本框和右下方‘選項(xiàng)’中的選項(xiàng)步驟五：下載注意：在步驟三中選擇正確的COM口，特別注意的是步驟五先點(diǎn)擊下載，再給單片機(jī)上電，這是單片機(jī)的冷啟動(dòng)。 單片機(jī)的I/O分配