【文章內(nèi)容簡介】 13 14 2Y12Y2 輸出端與對應(yīng)輸入端 IN3IN4 同邏輯 下圖 38 為 L298 驅(qū)動小車電機的 PROTEUS 功能仿真圖 L298 需要兩個電壓一個為邏 輯電路工作所需的 5V電壓 Vcc另一個為功率電路所需的驅(qū)動電壓 Vs為保護電路需加上八個續(xù)流二極管二極管的選用要根據(jù) PWM 的頻率和電機的電流來確定二極管要有足夠的回復(fù)時間和足夠電流承受能力 圖 38 L298 驅(qū)動電機 PROTEUS 仿真圖 在編寫完成 Keil C 調(diào)速轉(zhuǎn)向程序與 PROTEUS 軟件進行聯(lián)合仿真后通過單片機 SoftICE 方式在線調(diào)試 經(jīng)多次實際測試采用 PWM 技術(shù)進行小車調(diào)速轉(zhuǎn)向操作具有如下優(yōu)點 1 電流一定連續(xù) 2 可使電動機在四象限中運行 3 電機停止時有微振電流能消除靜摩擦死區(qū) 4 低速時每個晶體管的驅(qū)動脈 沖仍較寬有利于保證晶體管可靠導(dǎo)通 5 低速平穩(wěn)性好調(diào)速范圍較大 傳感器設(shè)計 電動小車在行進過程中需要實時監(jiān)測小車車路轉(zhuǎn)速里程及黑線檢測當小車偏離跑道時啟用偱線程序使小車做出微調(diào)保持直線行走每當檢測到標志黑線即作出相應(yīng)動作反應(yīng)如降速停車倒車返回等動作通過測速傳感器實時監(jiān)測小車運行速度里程這些都離不開傳感器的設(shè)計 黑線檢測傳感器設(shè)計 根據(jù)此前方案論證選用紅外反射式光電傳感器它是一種集發(fā)射器和接收器于一體的傳感器當有被檢測物體經(jīng)過時物體將光電開關(guān)發(fā)射器發(fā)射的足夠量的光線反射到接收器于是光電開關(guān)就產(chǎn)生了開關(guān)信 號當被檢測物體的表面光亮或其反光率極高時漫反射式的光電開關(guān)是首選的檢測模式 圖 39 紅外反射式光電傳感器 表 33 為選用的黑線傳感器電氣特性外形尺寸說明 表 33 紅外反射式光電傳感器技術(shù)參數(shù) 電氣特性 外形尺寸 U5VDC 長 L 20mm I20mA 寬 W 9mm Sn05cm 高 H 9mm 上拉電阻 1K 下圖 39 為黑線傳感器的電路連接圖 圖 39 紅外反射式光電傳感器 紅線接電源 VCC 藍線接地黃線為信號輸出端外接 1K 上拉電阻后接 VCC 輸出信號與單片機外部中斷端口相連 在實 際測試過程中當黑線傳感器在白紙上探測時萬用表測試電壓顯示為375V當檢測到黑線時測試電壓顯示為 373V經(jīng)多次反復(fù)試驗發(fā)現(xiàn)傳感器監(jiān)測黑線靈敏度還是非常高的當黑線出現(xiàn)時其電平會立即發(fā)生跳變 其跳變?yōu)?002V 因為黑線傳感器輸出不是標準開關(guān)量電平信號不能被單片機端口采集到所以考慮利用 741 放大器搭建差分放大電路下圖 310 為用 PROTEUS 仿真軟件搭建的放大電路 圖 310 741 差分放大電路 參考端電壓值為 373V 將黑線傳感器輸出接到放大器正向端經(jīng)差分放大 200倍后即可得到 4V 電壓能夠觸發(fā)單片機外部中斷 路面標 志黑線檢測 如圖 311 所示跑道上共有 6 條黑線小車每檢測到一次黑線黑線計數(shù)器加1 最終計夠 12 條黑線黑線傳感器計數(shù)程序結(jié)束 A B C D E F G 05m 起點 1 2 入限速區(qū) 3 出限速區(qū) 4 壓線 5 停車 10s6 停車 12 壓線 11 出限速區(qū) 10 入限速區(qū) 9 8 倒車返 回 7 圖 311 小車跑道黑線分布圖 使用單片機外部中斷端口進行黑線檢測端口初始化為高電平當黑線傳感器檢測到黑線時端口變?yōu)榈碗娖介_中斷 0 黑線計數(shù)加 1C 語言源程序如下 void int0 void interrupt 0 int0 外部中斷 blackline 黑線檢測計數(shù) 接通小車的電源開關(guān)后小車開始運動在到達限速區(qū)之前以全速行駛當檢測到第 3 條黑線的時候開始減速同時對小車進行測速當?shù)陀谧畹退俣葧r加速一段時間然后繼續(xù)減速前進如果通過限速區(qū)的時間超過 8S 或者檢測到第 4 條黑線則開始全速行 駛當檢測到 5 條黑線時又開始減速行駛到第 6 條黑線時停車 10 秒鐘后同前面過程原路返回 總的小車程序設(shè)計流程圖如圖 312 所示 圖 312 小車程序設(shè)計流程圖 當黑線計數(shù)為 12 時即小車到達終點線當小車前面的黑線傳感器檢測到要停車壓線的黑線時延時再檢測如果沒檢測到黑線則減慢速度反相行駛?cè)绱搜h(huán)直到延時后依舊可以檢測到黑線這樣可以實現(xiàn)精確地定位關(guān)閉單片機計數(shù)器 T1 使小車停車并停止行駛時間計時和速度里程測量 C 語言源程序如下 if blackline 1 blackline 11 TR1 1 啟動 t1 小車行駛時間計時測速里程測量開始 if blackline 12 duty_cycle 0 en1 0 en2 0 p20 0 p21 0 p22 0 p23 0 TR1 0 關(guān)閉 t1 小車行駛時間計時停止 小車偱線直行設(shè)計 本設(shè)計要求小車沿直線跑道行進但小車在行進過程中可能偏離跑道因此需設(shè)計偱線程序保證小車在偏離跑道后調(diào)整行進方向沿直線行走 圖 313 小車偱線設(shè)計示意圖 上圖 313 為小車偱線設(shè)計中傳感器安放示意圖在小車車體下兩側(cè)分別安裝黑線檢測傳感器 SensorASensorB 當小車沿黑線行進時兩側(cè)傳感器均未檢測到黑線都為高電平當小車左偏時小車右側(cè)傳感器檢測到黑線 SensorA 為高電平SensorB 為低電平啟動右轉(zhuǎn)指令當檢測到兩傳感器又為高電平時啟動直行指令當小車右偏時小車左側(cè)傳感器檢測到黑線 SensorA為低電平 SensorB為高電平啟動左轉(zhuǎn)指令當檢測到兩傳感器又為高電平時啟動直行指令如下圖 314 所示 圖 314 小車偱線設(shè)計流程圖 測速里程計量傳感器設(shè)計 采用 U 型紅外光電傳感器在電機轉(zhuǎn)軸上加裝測速碼盤可以在安裝好小齒輪后將測速碼盤安放在小齒輪下當作光電編碼 盤當電機轉(zhuǎn)動時帶動碼盤轉(zhuǎn)動利用紅外傳感器對不同顏色的物體反射的光線強度的不同從而導(dǎo)致接收管的導(dǎo)通和截止用外部中斷對接收到的信號進行計數(shù)碼盤形狀及安裝如圖 314 所示 圖 315 小車測速碼盤安裝圖 U 型紅外光電傳感器將傳感器相關(guān)電路做到了殼體內(nèi)部直接開關(guān)量輸出方便了傳感器的安放位置也提高了使用的靈活性可以使用螺絲或膠水將傳感器固定智能車車上非常方便 圖 316 U 型紅外光電傳感器外觀及尺寸圖 下圖 317 為黑線傳感器的電路連接圖 圖 317 U 型紅外光電傳感器電路連接圖 紅線接電源 VCC 黑線接地黃線為信號輸 出端外接 1K 上拉電阻后接 VCC 作為負載輸出信號與單片機外部中斷端口相連 小車電機是經(jīng)過兩級齒輪減速的 1齒輪③是直接安裝在電機輸出軸上的它的齒數(shù)為 8和齒輪③連接的是齒輪②齒輪②的外齒為 50 內(nèi)齒為 10 這樣齒輪③和齒輪②組成的減速比就是 850 2 齒輪②連接的是齒輪①齒輪①的外齒也是 50 這樣齒輪②和齒輪①組成的第二級減速比就是 1050 3 整個減速比就是 8501050 8250 即電機轉(zhuǎn)動 250 轉(zhuǎn)小車橡膠輪只轉(zhuǎn)過 8圈大的減速比保證了小車的動力 將測速碼盤安裝在電機輸出軸上它的分辨率為 16 轉(zhuǎn)換到最終級輸出 就是電機轉(zhuǎn)動一轉(zhuǎn)橡膠輪只轉(zhuǎn)動了 8 2506 即 2375 圈所以測量出來的轉(zhuǎn)速精度是非常高的圖 318 為小車三級齒輪安裝示意圖 圖 318 智能小車三級齒輪安裝示意圖 使用 U 型紅外光電傳感器配合光電碼盤進行檢測光電碼盤測距基本原理如圖所示旋軸轉(zhuǎn)動帶動碼盤轉(zhuǎn)動碼盤上刻有許多狹縫碼盤轉(zhuǎn)動時發(fā)射光透過狹縫被接受元件接受用計數(shù)器對接受到的信號進行計數(shù) 圖 318 U 型紅外光電傳感器測速原理圖 用這種方案能很精確的算出小車已經(jīng)走過的距離 sbit cs P12 sbit std P11 sbit sclk P10 sbit psb P13 H 并口 L 串口 sbit rst P14 Reset Signal 低電平有效 圖 319 OCMJ4X8C 型 128 x64 液晶顯示連接框圖 下面代碼段可實現(xiàn) 128 x64液晶中文界面初始化顯示液晶實際顯示效果圖左圖 320 所示 uchar code tab1[] ☆小車☆張錚畢設(shè) 路程 cm 時間 s 條 速度 cms 圖 320 128 x64 液晶初始化顯示圖 系統(tǒng)測試結(jié)果分析 小車各模塊設(shè)計完成后將 L298 驅(qū)動芯片電路黑線檢測傳感器測速傳感器安裝在小車車體上完成小車的硬件連接如圖 41 所示 圖 41 小車組裝完成實物圖 選用學校自主設(shè)計的單片機開發(fā)板 SST89E516RD 單片機為主控芯片ZLG72920 作為 4x4 鍵盤控制芯片 OCMJ4X8C 型 128 x64 液晶作為液晶顯示芯片 使用 SST 系列芯片專用下載器 SSTFlashFlex51 將編寫完成的 C 語言源程序到下載 SST89E516RD 單片機上如下圖 42 所示 圖 42 SSTFlashFlex51 下載器 當小車檢測到第 1條黑線時小車全速前進實際測試時液晶顯示截圖 43如下所示 圖 43 第 1 條黑線檢測液晶顯示 當小車檢測到第 3條黑線時小車進入限速區(qū)降速前行并開始 8秒倒計時當小車程序計夠 8秒全速行駛出限速區(qū)若未計夠 8秒就檢測到第 4條黑線即小車出限速區(qū)則全速行駛實際測試時液晶顯示截圖 44 如下所示 圖 44 第 3 條黑線檢測液晶顯示 當小車檢測到第 5 條黑線時小車進入壓線剎車區(qū)大幅降速前行等待小車壓線實際測試時液晶顯示截圖 45 如下所示 圖 45 第 5 條黑線檢測液晶顯示 當小車檢測到第 6 條黑線時小 車立即執(zhí)行壓線停車 10 秒倒計時程序 10 秒倒計時結(jié)束后小車全速倒車返回實際測試時液晶顯示截圖 46 如下所示 圖 46 第 6 條黑線檢測液晶顯示 當小車檢測到第 12 條黑線時小車到達終點線立即停車并顯示全程行進時間路程實際測試時液晶顯示截圖 47 如下所示 圖 47 第 12 條黑線檢測液晶顯示 結(jié) 論 結(jié)論兩字格式不需修改直接在標題下空一行添加內(nèi)容即可 結(jié)論是對整個研究工作進行歸納和綜合而得出的總結(jié)對所得結(jié)果與已有結(jié)果的比較和課題尚存在的問題以及進一步開展研究的見解與建議結(jié)論要寫得概括簡短等體會性的語句不要寫成心 得體會 電機速度的控制方法有待進一步改善小車里程測試的精度還要提高 參考文獻 參考文獻格式不需做改變標題下空一行寫 列入主要參考文獻 20 篇以上參考文獻一律要求是經(jīng)公開出版發(fā)表的著作或期刊論文參考文獻統(tǒng)一用阿拉伯數(shù)字進行自然編號序碼用方括號括起參考文獻按文中出現(xiàn)的 ①期刊 序號 作者題名刊名出版年份卷號期號起止頁碼 ②專著 序號 作者書名版本第 1 版不標注出版地出版者出版年起止頁碼 ③論文集 序號 作者題名論文集名出版地出版年起止頁碼 ④畢業(yè)論文 序號 作者題名 [畢業(yè)論文 ]英文用 [Dissertation]保存地點保存單位年份起止頁碼 ⑤專利 序號 專利申請者題名國別專利文獻種類專利號出版日期 ⑥技術(shù)標準 序號 起草責任者標準代號標準順序號發(fā)布年標準名稱出版地出版者出版年度 鄭人杰 計算機軟件測試技術(shù) 北京 清華大學出版社 1992 Wolf W 孫玉芳等譯 嵌入式計算系統(tǒng)設(shè)計原理 北京 機械工業(yè)出版社 2021 郝躍 馬佩軍 張衛(wèi)東 功能成品率估算的缺陷特征參數(shù)提取法 電子學報 2021 28 8 7678 羅建林 漢語形式語法中的空位和非常序 見陳力為主編 計算語言學研究與應(yīng)用 北京北京 語言學院出版社 1993 18 Patterson D A Hennessy J L Computer 2nd Edition San Francisco Man Kaufmann 1994 Carreira J Madeira H and Silva J G Xception A technique for the experimental evaluation of dependability in modern puters IEEE Transactions on Software Engineering 1998 24 2 125136 Koopman P and DeVale K Comparing the robustness of POSIX operating systems In Proceedings of the IEEE 29th International Symposium on FaultTolerant Computing Madison IEEE CS Press June 1999 pp 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