【導(dǎo)讀】正確，達(dá)到了本科畢業(yè)學(xué)位論文要求，同意參加答辯。第1—2周：查閱相關(guān)資料并翻譯外文資料；第3—4周：學(xué)習(xí)智能車的相關(guān)知識(shí)，開(kāi)發(fā)出最小系統(tǒng)板；第5—6周：熟悉智能車的工作原理及開(kāi)發(fā)調(diào)試過(guò)程；第7—9周：對(duì)智能車的各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行測(cè)定并分析；第10—12周：對(duì)智能車硬件結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)；第13—14周：利用keil編寫(xiě)上位機(jī)程序，并進(jìn)行程序的調(diào)試；第15—16周：書(shū)寫(xiě)論文的初稿，進(jìn)一步完善控制系統(tǒng)及功能；第17周：修改并完成書(shū)面論文，準(zhǔn)備答辯。智能小車，也稱輪式機(jī)器人，是一種以汽。一般主要由路徑識(shí)別、速度采集、角度控制及。車速控制等模塊組成。以及聲光信號(hào)的控制、電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電路。踐操作與調(diào)試，最終實(shí)現(xiàn)小車的尋跡、自動(dòng)往返與避障等功能。機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制理論、檢測(cè)技術(shù)等。使小車能在無(wú)人操作情況下，借助傳感。器識(shí)別路面環(huán)境，由單片機(jī)控制行進(jìn)，實(shí)現(xiàn)初步的無(wú)人控制。現(xiàn)小車的各種功能，最終實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的智能化。

　　

【正文】 達(dá)式 (33)為 ： KPdtPT KT M A X ??01 (33) 式中 P 為 電機(jī)兩端的平均功率； MAXP 為電機(jī)全速運(yùn)轉(zhuǎn)的功率； K 為脈寬。 當(dāng) 1?K 時(shí)，相當(dāng)于加入直流電壓，這時(shí)電機(jī)全速運(yùn)轉(zhuǎn)， MAXPP? ；當(dāng) 0?K時(shí)，相當(dāng)于電機(jī)兩端不加電壓，電機(jī)靠慣性運(yùn)轉(zhuǎn)。 電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片 L298 直流電機(jī) 單片機(jī)作為核心控制器，由I/O 口發(fā)出各種高低電平組號(hào)信號(hào)，控制 L298。 L298 接受到單片機(jī)控制信號(hào)，輸出控制信號(hào)給電機(jī)，完成相應(yīng)運(yùn)行動(dòng)作。 直行 左轉(zhuǎn) 右轉(zhuǎn) 倒車 主控單片機(jī) STC89C52 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 16 當(dāng)電機(jī)穩(wěn)定開(kāi)動(dòng)后，有 fVP? (f 為摩擦力 )則 fVKfVMAX ? (34) MAXKVV? (35) 由 (35)式可知智能 小 車的速度與脈寬成正比。 由上述分析， U U2這對(duì)控制 電壓采用了 1000Hz 的周期信號(hào)控制，通過(guò)對(duì)其占空比的調(diào)整，對(duì)車速進(jìn)行調(diào)節(jié)。同時(shí)，可以通過(guò) U U2的切換來(lái)控制電動(dòng)機(jī)的正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)。對(duì)于 L298驅(qū)動(dòng)芯片，內(nèi)部已集成 2個(gè) H橋，只需在使能控制端 EN EN2加載 PWM波，通過(guò)調(diào)節(jié) PWM波的占空比，即改變加載到電機(jī)兩端的電壓平均值，來(lái)實(shí)現(xiàn)調(diào)速功能。 當(dāng) IN1端為高電平、 IN2端為低電平時(shí)，二極管 D1到 D4導(dǎo)通，電機(jī)正轉(zhuǎn)；反之，二極管 D3到 D2導(dǎo)通，電機(jī)反轉(zhuǎn)。 IN IN4端控制方法與 IN IN2端相同，不再贅述。 下圖 310為 Mutiwatt15封裝形式的 L298驅(qū)動(dòng)芯片引腳及外形圖。 圖 310 L298引腳及外形圖 表 33列出了 L298的各引 腳功能。 表 33 L298引腳符號(hào)及功能表 引腳 功能 封裝 1 、 15 SEN SEN2 分別為兩個(gè) H橋的電流反饋腳，不用是可以接地 2 、 3 1Y 1Y2 輸出端，與對(duì) 應(yīng)輸入端（ IN IN2）同邏輯 4 Vs 驅(qū)動(dòng)電壓，最小值需比輸入的低電平電壓高 5 、 7 IN IN2 輸入端， TTL電平兼容 6 、 11 EN EN2 使能端，低電平禁止輸出 8 GND 地 9 Vss 邏輯電源， ~7V 10 、 12 IN IN4 輸入端， TTL電平兼容 13 、 14 2Y 2Y2 輸出端，與對(duì)應(yīng)輸入端（ IN IN4）同邏輯 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 17 下圖 311為 L298驅(qū)動(dòng)小車電機(jī)的 PROTEUS功能仿真圖。 L298需要兩個(gè)電壓，一個(gè)為邏輯電路工作所需的 5V電壓 Vcc，另一個(gè)為功率電路所需的驅(qū)動(dòng)電壓 Vs。為保護(hù)電路，需加上八個(gè)續(xù)流二極管，二極管的選用要根據(jù) PWM的頻率和電機(jī)的電流來(lái)確定。二極管要有足夠的回復(fù)時(shí)間和足夠電流承受能力。 I N15I N27E N A6O UT 12O UT 23E N B11O UT 313O UT 414I N310I N412S E N S A1S E N S B15G ND8VS4V C C9U1L 2 9 8+ 8 8 . 8+5V+ 1 2 V+ 8 8 . 8D11 N40 0 1D21 N40 0 1D31 N40 0 1D41 N40 0 1D51 N40 0 1D61 N40 0 1D71 N40 0 1D81 N40 0 1 圖 311 L298 驅(qū)動(dòng)電機(jī) PROTEUS 仿真圖 在編寫(xiě)完成 Keil C調(diào)速、轉(zhuǎn)向程序，與 PROTEUS軟件進(jìn)行聯(lián)合仿真后，通過(guò)在線調(diào)試。 經(jīng)多次實(shí)際測(cè)試，采用 PWM技術(shù)進(jìn)行小車調(diào)速、轉(zhuǎn)向操作具有如下優(yōu)點(diǎn)： ，能消除靜摩擦死區(qū) ，每個(gè)晶體管的驅(qū)動(dòng)脈沖仍較寬 ，有利于保證晶體管可靠導(dǎo)通 ，調(diào)速范圍較大 尋跡模塊設(shè)計(jì) 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， 由 1 個(gè)紅外發(fā)射管 (發(fā)射器 )和 1 個(gè)光電二極管 (接收器 )構(gòu)成。紅外發(fā)射管發(fā)出的紅外光在遇到反光性較強(qiáng)的物體 (表面為白色或近白色 )后被折回，被光電二極管接收到，引起光電二極管光生電流的增大。將這個(gè)變化轉(zhuǎn)為電壓信號(hào)，就可以被處理器接受并處理，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)反光性差別較大的兩種顏色 (如黑白兩色 )的識(shí)別 [9]。 本次設(shè)計(jì)采用 TCRT5000 反射式紅外光電傳感器 （如 圖 312 所示）， 具有以下特點(diǎn)： (1)采用高發(fā)射功率紅外光電二極管和高靈敏度光電晶體管組成。 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 18 (2)檢測(cè)距離可調(diào)整范圍大， 4～ 13cm 可用。 (3)采用非接觸檢測(cè)方式。 圖 312 TCRT5000 紅外傳感器 為使反射信號(hào)可直接被單片機(jī)所識(shí)別，使用 LM393 進(jìn)行信號(hào)的放大，原理圖如圖 313 所示： 圖 313尋跡模塊原理圖 避障模塊設(shè)計(jì) 根據(jù)避障方案的先擇，本次設(shè)計(jì)采用 NE555 電路進(jìn)行紅外信號(hào)的調(diào)制，經(jīng)紅外發(fā)射管發(fā)射后， 當(dāng)紅外線遇到障礙物時(shí)發(fā)生漫反射，反射光被 紅外 接收 一體的 1838 紅外接收頭所識(shí)別并 傳給單片機(jī)，再由單片機(jī)進(jìn)行判斷并發(fā)出行進(jìn)避障指令，使小車做出相應(yīng)的動(dòng)作。 我們?cè)谛≤囓囶^處裝有三個(gè)光電開(kāi)關(guān)，中間一個(gè)光電開(kāi)關(guān)對(duì)向正前方，兩側(cè)的光電開(kāi)關(guān)向兩邊分開(kāi)。小車在行進(jìn)過(guò)程中由光電開(kāi)關(guān)向前方發(fā)射出紅外線，小車根據(jù)三個(gè)光電開(kāi)關(guān)接受信號(hào)的情況來(lái)判斷前方 是否有 障礙物 。 本系統(tǒng)采用 555 構(gòu)成的多諧振蕩器電路來(lái)產(chǎn)生 38KHz 左右的方波，以此來(lái)控制紅外信號(hào)的發(fā)射。它具有占空比可調(diào)的優(yōu)點(diǎn)， 555 各管腳功能如下： 1 腳：外接電源負(fù)端 Vss 或接地，一般情況下接地。 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 19 2 腳： LT 低觸發(fā)端 3 腳：輸出端 Vo 4 腳： RD是直接清零端。當(dāng) RD端接低電平，則時(shí)基電路不工作，此時(shí)不論TL、 TH 處于何電平，時(shí)基電路輸出為“ 0”，該端不用時(shí)應(yīng)接高電平。 5 腳： VC 為控制電壓端。若此端外接電壓，則可改變內(nèi)部?jī)蓚€(gè)比較器的基準(zhǔn)電壓，當(dāng)該端不用時(shí)，應(yīng)將該端串入一只 電容接地，以防引入干擾。 6 腳： TH 高觸發(fā)端。 7 腳：放電端。該端與放電管集電集相連，用做定時(shí)器時(shí)電容的放電。 8 腳：外接電源 VCC 根據(jù) 555 的功能，使用第 3 引角做為紅外信號(hào)觸發(fā)端，具體電路如圖 314所示 [10]： 圖 314 紅外發(fā)射電路 該模塊使用一體化紅外接收頭 1838，其電路如 圖 315 所示。 圖 315 紅外接收電路 瓷片電容 104 為去耦電容， DOUT 即是解調(diào)信號(hào)的輸出端，直接與單片機(jī)的接口相連。有紅外編碼信號(hào)發(fā)射時(shí)，輸出為檢波整形后的方波信號(hào)，并直接 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 20 提供給單片機(jī)，單片機(jī)進(jìn)行識(shí)別處理后，再發(fā)出指令，控制小車的行進(jìn)。 其中 1838 紅外一體化接收頭具內(nèi)部電路包括紅外監(jiān)測(cè)二極管，放大器，限副器，帶通濾波器，積分電路，比較器等。紅外監(jiān)測(cè)二極管監(jiān)測(cè)到紅外信號(hào)，然后把信號(hào)送到放大器和限 幅器，限幅器把脈沖幅度控制在一定的水平，而不論紅外發(fā)射器和接收器的距離遠(yuǎn)近。交流信號(hào)進(jìn)入帶通濾波器，帶通濾波器可以通過(guò) 30khz 到 60khz 的負(fù)載波，通過(guò)解調(diào)電路和積分電路進(jìn)入比較器，比較器輸出高低電平，還原出發(fā)射端的信號(hào)波形。注意輸出的高低電平和發(fā)射端是反相的，這樣的目的是為了提高接收的靈敏度 [11]。 遙控模塊設(shè)計(jì) 隨著電子技 術(shù)的 飛速發(fā)展．無(wú)線遙控已被廣泛的應(yīng)用到日常生活中及工業(yè)中．電視機(jī)、電冰箱．視頻監(jiān)控系統(tǒng)、電視演播系統(tǒng)、電視會(huì)議系統(tǒng)、微能控制等多種領(lǐng)域都有應(yīng)用 。在智能控制中，無(wú)線遙控更是成為了不可 或缺的一部分，同時(shí)也是為了在特殊情況下按照人為的意愿進(jìn)行操作的最佳選擇。 根據(jù)上文方案的選擇，本次遙控方案采用紅外紅進(jìn)行遙控，紅外線特點(diǎn)是不干擾其它設(shè)備工作，也不會(huì)影響周邊環(huán)境。電路調(diào)試簡(jiǎn)單，若對(duì)發(fā)射信號(hào)進(jìn)行編碼，可實(shí)現(xiàn)多路紅外遙控功能。 本次設(shè)計(jì)，紅外遙控發(fā)射采用常用的遙控器。 接收電路仍采用避障模塊中的紅外接收電路，如 上 圖 315 所示，其中，紅外 1838 接收到紅外信號(hào)后，傳輸給單片機(jī)，由單片機(jī)采用程序處理進(jìn)行紅外的解碼，以此來(lái)識(shí)別遙控器的按鍵，并發(fā)出指令執(zhí)行相應(yīng)的操作。 本章小結(jié) 本章主要介紹了智能小 車在硬件的方案設(shè)計(jì)以及部分使用器件的功能、用法。硬件是智能小車的基礎(chǔ)，只有一個(gè)合理、完整的硬件系統(tǒng)才能發(fā)揮出應(yīng)有的功能，同時(shí)穩(wěn)定的硬件系統(tǒng)也為小車的運(yùn)行提供了良好的軟件運(yùn)行環(huán)境，從而使小車整個(gè)系統(tǒng)達(dá)到和諧的目的。 針對(duì)方案的論證選擇，本章對(duì)主控單片機(jī)的應(yīng)用進(jìn)行了詳細(xì)的設(shè)計(jì)，其中包括復(fù)位電路、時(shí)鐘電路、以及程序下載接口電路，保證了單片機(jī)的正常運(yùn)行及程序的下載。隨后，由于要對(duì)電機(jī)進(jìn)行控制，設(shè)計(jì)了電源模塊與電機(jī)的驅(qū)動(dòng)模塊，以便電機(jī)的靈活應(yīng)用，再加以尋跡、避障、遙控等模塊的設(shè)計(jì)，完成了小車初步智能化的硬件保證，至此 ，小車的基本構(gòu)架完成。 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 21 第 4章 軟件設(shè)計(jì) 在進(jìn)行微機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，除了系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)外，大量的工作就是如何根據(jù)每個(gè)生產(chǎn)對(duì)象的實(shí)際需要設(shè)計(jì)應(yīng)用程序。因此，軟件設(shè)計(jì)在微機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中占重要地位。對(duì)于本系統(tǒng)，軟件更為重要。 在單片機(jī)控制系統(tǒng)中，大體上可分為數(shù)據(jù)處理、過(guò)程控制兩個(gè)基本類型。數(shù)據(jù)處理包括：數(shù)據(jù)的采集、數(shù)字濾波、標(biāo)度變換等。過(guò)程控制程序主要是使單片機(jī)按一定的方法進(jìn)行計(jì)算，然后再輸出，以便控制生產(chǎn)。 為了完成上述任務(wù)，在進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)時(shí)，通常把整個(gè)過(guò)程分成若干個(gè)部分，每一部分叫做一個(gè)模塊。所謂“模塊”，實(shí)質(zhì)上就是 所需要完成一定功能，相對(duì)獨(dú)立的程序段，這種程序設(shè)計(jì)方法叫模塊程序設(shè)計(jì)法。 模塊程序設(shè)計(jì)法的主要優(yōu)點(diǎn)是： ； ，一個(gè)模塊可以被多個(gè)任務(wù)在不同條件下調(diào)用； ，為設(shè)計(jì)者提供方便。 本系統(tǒng)軟件采用模塊化結(jié)構(gòu)，由主程序﹑定時(shí) /計(jì)數(shù) 子程序、 尋跡 子程序﹑避障子程序﹑ 遙控 子程序 等 構(gòu)成。 軟件設(shè)計(jì)環(huán)境簡(jiǎn)介 軟件是實(shí)現(xiàn)編程與下載的手段，在設(shè)計(jì)中不可缺少，在本次設(shè)計(jì)中，采用Keil uVision2 軟件進(jìn)行編程，采用 STC 專用的 下載軟件 STC_ISP 進(jìn) 行程序的下載。 Keil開(kāi)發(fā)環(huán)境介紹 Keil 軟件提供豐富的庫(kù)函數(shù)和功能強(qiáng)大的集成開(kāi)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(huì)到 Keil生成的目標(biāo)代碼效率非常之高，多數(shù)語(yǔ)句生成的匯編代碼很緊湊，容易理解。在開(kāi)發(fā)大型軟件時(shí)更能體現(xiàn)高級(jí)語(yǔ)言的優(yōu)勢(shì)。下面 將 介紹 Keil 開(kāi)發(fā)系統(tǒng)各部分功能和使用。 (1) 建立項(xiàng)目 選擇 Project 菜單下的 New Project 命令，創(chuàng)建新工程，在對(duì)話框中設(shè)定新工程的位置，輸入新工程名字保存 即可。 (2)選擇 CPU 在出現(xiàn)的為新工程選擇 CPU 的界面，在“ data base”欄下選擇所使用的CPU。 如圖 41 所示，在此我們選擇 Atmel 下的 AT80C52， 確定后，會(huì)彈出一“ Copy Standard 8051 Startup Code to Project Folder and Add File to Project”信息， 一般選擇“是”即可。 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 22 圖 41 芯片型號(hào)選擇界面 (3)給項(xiàng)目加入程序文件 加入的文件可以是 C 文件，也可以是匯編文件。加入程序文件的過(guò)程如下。 (a)在項(xiàng)目管理器窗口 中展開(kāi) Target1 文件夾，可以看到 Source Group1。 (b)向 Source Group1 添加文件。在 Source Group1 點(diǎn)擊鼠標(biāo)右鍵，會(huì)彈出一菜單，其中有一 “Add Files to Group?Source Group1?”命令，點(diǎn)擊后會(huì)彈出一對(duì)話框，選擇需要加入的程序文件，并且一次可以加入多個(gè)文件。如圖 42 所示 圖 42 添加文件界面 (c)移走項(xiàng)目：在欲移走的文件上點(diǎn)擊鼠標(biāo)右鍵，會(huì)彈出一菜單，執(zhí)行其中 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 23 的“ Remove File ?***?”命令即可。 (d)對(duì)文件分組：可以按 功能對(duì)項(xiàng)目管理器中的文件分成組 。先使用圖 42中的“ Manage Components”命令建立組，然后用鼠標(biāo)直接在組之間移動(dòng)文件即可。 2. Keil 基本操作 （ 1）