【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 奔馳這樣的大品牌將推出量產(chǎn)型智能汽車，這將是一次革命性的標(biāo)志。作為中國(guó)人，希網(wǎng)我們國(guó)家能夠?yàn)檫@歷史性的轉(zhuǎn)變盡一份力。希望中國(guó)的智能化發(fā)展道路越走越順利。我相信通過(guò)我們一代人一代人的努力，未來(lái)科技的世界是更為燦爛精彩的。 第二章 方案設(shè)計(jì)與介紹 6 第二章 方案設(shè)計(jì)與介紹 我們采用的設(shè)計(jì)方案是：用輪子和電路板組裝成簡(jiǎn)易的小車，再將設(shè)計(jì)所需的各電子元件焊接在電路板上，完成小車整體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。其設(shè)計(jì)思路如下：在組裝好的小車板子前端焊接上設(shè)計(jì)好的避障電路，實(shí)現(xiàn)對(duì)障礙物的檢測(cè)和反饋。再另取一塊板子放置在剛才板子的上方將主控模塊 和電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊焊接上，用來(lái)處理避障模塊反饋的數(shù)據(jù)以及根據(jù)數(shù)據(jù)控制電機(jī)的運(yùn)行停止。 主控系統(tǒng) 本次設(shè)計(jì)中主控系統(tǒng)需要完成的任務(wù)是接收來(lái)自避障模塊的信號(hào)，然后分析處理信號(hào)，再將信號(hào)傳遞給電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊。根據(jù)這樣的設(shè)計(jì)思路，其需要處理的信號(hào)量少，數(shù)據(jù)的處理量也不大，又因?yàn)槲覀儗W(xué)習(xí)過(guò)單片機(jī)原理及接口技術(shù)，覺(jué)得單片機(jī)的特點(diǎn)特別適用于此模塊。首先來(lái)說(shuō)，單片機(jī)體積小。再次，能夠滿足我們對(duì)小車控制的要求。對(duì)于我們學(xué)生很重要的一點(diǎn)是它價(jià)格便宜。 然后是單片機(jī)的選擇問(wèn)題。由于我們課本上主要介紹了 AT89C51 和 AT89C52單片機(jī)。我們對(duì)這類單片機(jī)比較熟悉，使用起來(lái)比較容易上手。但是在網(wǎng)上購(gòu)買時(shí) STC 的居多，經(jīng)過(guò)查閱相關(guān)資料，發(fā)現(xiàn) STC 的和 AT 的功能上很相似，而且都能夠滿足我們對(duì)控制的要求。由于以上講到的問(wèn)題，我們選擇了 STC89C52RC單片機(jī)。 電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊 電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊要完成的任務(wù)是控制安裝在小車兩個(gè)輪子上的直流電機(jī)的運(yùn)行與停止。功率三極管可以很容易的完成此目的。首先，我們將功率三級(jí)管作為功率放大器。這樣他的輸出就可以用來(lái)控制直流電機(jī)的運(yùn)行。然后，我們可以用達(dá)林頓管連接成 H 型橋式電路。這種電路用來(lái)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)行驅(qū)動(dòng) 非常合適。原因在于其結(jié)構(gòu)和原理都比較簡(jiǎn)單。重點(diǎn)是這種電路的效率很高。因?yàn)檫_(dá)林頓管總是工作在飽和截止模式下。這種管子的穩(wěn)定性高，效率高的特點(diǎn)，使其成為現(xiàn)在主流的 PMW 調(diào)速技術(shù)。 和前面主控系統(tǒng)中遇到的問(wèn)題一樣。我們不想花費(fèi)時(shí)間去焊接 H 型橋式電路，我們想要尋找一種已經(jīng)集成有此電路的芯片。用這種芯片來(lái)代替此電路的功能，這樣做既可以減少時(shí)間，而且還可以減少空間，使設(shè)計(jì)更為美觀。經(jīng)過(guò) 第二章 方案設(shè)計(jì)與介紹 7 查閱資料我們最后采用 L298N 芯片作為電極驅(qū)動(dòng)模塊的核心部件。 圖 H 橋式電路 圖 L298N 避 障模塊 避障模塊主要是用紅外對(duì)管的紅外感應(yīng)來(lái)完成，開始我們的設(shè)計(jì)是在小車前方正中安裝一個(gè)紅外對(duì)管用來(lái)感應(yīng)障礙物，但是經(jīng)過(guò)試驗(yàn)測(cè)試以后發(fā)現(xiàn)這樣設(shè)計(jì)的缺點(diǎn)很明顯，就是感應(yīng)不準(zhǔn)確，如果前方左右兩邊遇到障礙物時(shí)由于紅 第二章 方案設(shè)計(jì)與介紹 8 外對(duì)管安裝在正中的位置，感應(yīng)不到障礙，使得小車不能夠完成避障。因此，我們?cè)谛≤嚽胺降淖笥覂蛇吀靼惭b一個(gè)紅外對(duì)管，這樣就大大提高了小車的避障成功率。 電源模塊 電源模塊的設(shè)計(jì)主要是用來(lái)給兩組紅外對(duì)管組成的避障模塊和單片機(jī)以及電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊供電。由于輪子上的兩個(gè)電機(jī)要帶動(dòng)整個(gè)小車的運(yùn)動(dòng)， 因此電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊所需的電能較大，由于這個(gè)原因，我們開始是想設(shè)計(jì)兩個(gè)電源模塊，一個(gè)單獨(dú)用來(lái)給電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊供電，另外一個(gè)用來(lái)給紅外避障模塊和單片機(jī)供電，但是考慮到小車設(shè)計(jì)的簡(jiǎn)單化和設(shè)計(jì)空間的問(wèn)題，最后決定由四節(jié) 5 號(hào)干電池作為電源模塊同時(shí)給三個(gè)模塊供電。這樣雖然不是最佳的設(shè)計(jì)選擇，但是足以使小車完成避障任務(wù)。 STC89C52 單片機(jī) STC89C52 是知名的電氣生產(chǎn)廠家 STC 公司生產(chǎn)的。其內(nèi)核為 MCS51。雖然為 51 內(nèi)核，但是該內(nèi)核已經(jīng)經(jīng)過(guò)了幾次改進(jìn)，比原有內(nèi)核功能更多，更強(qiáng)大。該芯片的可編程存儲(chǔ)空間有 8K。不僅如此，該單片機(jī)的 CPU 是 8 為的 CPU。這樣的 CPU 運(yùn)算速度相當(dāng)快。 STC89C52 單片機(jī)最大、最為突出的優(yōu)點(diǎn)是，其運(yùn)算速度快，控制性靈活，功耗低。 具有下表所示標(biāo)準(zhǔn)功能： 8k 字節(jié) Flash 32 位 I/O 口線 7 向量 4 級(jí)中斷結(jié)構(gòu) 512 字節(jié) RAM 全雙工 串行口 4 個(gè)外部中斷 3 個(gè) 16 位 定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 MAX810 復(fù)位電路 4KB EEPROM 看門狗定時(shí)器 另外 STC89C52 單片機(jī)有兩種節(jié)電模式可供選擇。其靜態(tài)邏輯電路的頻率最低可以降低至 0 Hz。兩種節(jié)電模式主要是通過(guò)控制不同部分的工作狀態(tài)完成 第二章 方案設(shè)計(jì)與介紹 9 的。例如當(dāng) CPU 工作的時(shí)候，可以讓時(shí)鐘部分停止工作，這樣就可以節(jié)電。該單片機(jī)另一個(gè)有點(diǎn)是，其具有掉電保護(hù)功能。這樣可以避免數(shù)據(jù)的丟失，減少不必要的麻煩，同是提高其 控制效率。該單片機(jī)最高運(yùn)作頻率為 35MHz， 6T/12T可選。 STC89C52RC 單片機(jī)的特點(diǎn)有： 8K 字節(jié)程序存儲(chǔ)空間； 512字節(jié)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間；內(nèi)帶 2K 字節(jié) EEPROM 存儲(chǔ)空間；可直接使用串口下載。 STC89C52RC 單片機(jī)的參數(shù)如下： 1. 工作電壓： ～ （ 5V 單片機(jī)） /～ （ 3V 單片機(jī)） 范圍： 0～ 40MHz，相當(dāng)于普通 8051 的 0～ 80MHz，實(shí)際工作 頻率可達(dá) 48MHz 3. 用戶應(yīng)用程序空間為 8K 字節(jié) 4. 片上集成 512 字節(jié) RAM 5. 通用 I/O 口（ 32 個(gè)） 6. 具有 EEPROM 功能 7. 有 T0、 T T2 3 個(gè) 16 位 定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 8. 工作溫度范圍： 40～ +85℃（工業(yè)級(jí)） /0～ 75℃（商業(yè)級(jí)） 9. PDIP 封裝 圖 STC89C52RC 引腳圖 第三章 硬件設(shè)計(jì) 10 第三章 硬件設(shè)計(jì) 總體設(shè)計(jì) 本次設(shè)計(jì)的智能化避障小車主要是通過(guò)避障紅外對(duì)管來(lái)檢測(cè)前方是否遇到障礙，然后將信號(hào)傳送到單片機(jī)內(nèi)部，再由單片機(jī)將接收到的信號(hào)傳送到電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊，最后電 機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊根據(jù)接收到的信號(hào)控制安裝在兩個(gè)輪子上的電機(jī)的停轉(zhuǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)小車的避障轉(zhuǎn)彎。當(dāng)小車前方左邊的紅外對(duì)管檢測(cè)到前方有障礙物時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)低電平，經(jīng)過(guò)一系列的傳送，最后控制小車右邊的電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，小車左邊的電機(jī)繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，小車將避開左邊的障礙物向右邊運(yùn)動(dòng)。同理，當(dāng)小車右邊前方有障礙物時(shí)，小車左邊的電機(jī)將停