【正文】 第二級傳感器探測到了黑線，即車身右半部壓住黑線，小車向左偏出了軌跡，則應(yīng)使小車向右轉(zhuǎn)。在經(jīng)過了方向調(diào)整后，小車再繼續(xù)向前行走，并繼續(xù)探測黑線重復(fù)上述動作。啟動循跡模式探測黑線是否檢測到黑線判斷處理程序向左轉(zhuǎn)Turn_left2向左轉(zhuǎn)Turn_left1向右轉(zhuǎn)Turn_right1向右轉(zhuǎn)Turn_right2繼續(xù)前進NY圖 循跡原理流程圖由于第二級方向控制為第一級的后備，則兩個等級間的轉(zhuǎn)向力度必須相互配合。第二級通常是在超出第一級的控制范圍的情況下發(fā)生作用，它也是最后一層保護，所以它必須要保證小車回到正確軌跡上來，則通常使第二級轉(zhuǎn)向力度大于重慶理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 基于單片機的簡易尋跡機器人設(shè)計29第一級，即Turn_left2 Turn_left1，Turn_right2 Turn_right1 (其中Turn_left2，Turn_left1， Turn_right2 ， Turn_right1為小車轉(zhuǎn)向力度，其大小通過改變單片機輸出的占空比的大小來改變)，具體數(shù)值在實地實驗中得到。小車的具體運行狀況如表41所示。表41：小車運行狀況表左輪轉(zhuǎn)速 左 2 傳感器左 1 傳感器右 1 傳感器右 2 傳感器右輪轉(zhuǎn)速 運行方式30 0 0 0 0 30 直行5 0 1 0 0 50 左轉(zhuǎn)5 1 1 0 0 60 加速左轉(zhuǎn)50 0 0 1 0 5 右轉(zhuǎn)60 0 0 1 1 5 加速右轉(zhuǎn)0 其它 其它 其它 其它 0 停止 定時器中斷程序流程圖利用51單片機的T0定時計數(shù)器，不同的方波， 然后經(jīng)驅(qū)動芯片放大后控制直流電機。程序開始時，初始化定時器TO，設(shè)置定時定時計數(shù)器若干時間（）中斷一次， 。重慶理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 基于單片機的簡易尋跡機器人設(shè)計30圖 定時器中斷程序流程圖 部分程序設(shè)計1) 延時子程序。制作一個延時子程序，讓指令執(zhí)行足夠長的時間。void delay_1ms(uint d){ uint i。 while(d)for(i=0。i75。i++)。}2) 定時器中斷函數(shù)。在此函數(shù)中控制 和 端口產(chǎn)生 PWM 波形，控制電機轉(zhuǎn)速。YN定時器賦初值計數(shù)變量賦值 t=0計數(shù)值 t占空比？ 和 輸出高電平 和 輸出低電平開始結(jié)束Y Nt+1≥100 ?？t=0重慶理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 基于單片機的簡易尋跡機器人設(shè)計31void timer0( ) interrupt 1{ if(tzkb1) ENA=1。 else ENA=0。 if(tzkb2) ENB=1。 else ENB=0。t++。 if(t=100) {t=0。}TH0=(65536100)/256。TL0=(65536100)%256。}3) 轉(zhuǎn)向子程序。通過控制左右電機的轉(zhuǎn)速來實現(xiàn)轉(zhuǎn)向，即利用不同占空比的 PWM 波控制左右輪的轉(zhuǎn)速。void qianjin( ){ zkb1=30。zkb2=30。}void turn_left1( ){ zkb1=5。zkb2=50。}void turn_left2( ){ zkb1=5。zkb2=60。}void turn_right1( ){ zkb1=50。zkb2=5。}void turn_right2( ){ zkb1=60。zkb2=5。}重慶理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 基于單片機的簡易尋跡機器人設(shè)計324) 主程序。void main( ){ init( )。 zkb1=30。 zkb2=30。ERROR1=1。 START1=0。 while(1) { IN1=1。IN2=0。IN3=0。IN4=1。 ENA=1。ENB=1。while(1) { xunji( )。 } }}重慶理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 基于單片機的簡易尋跡機器人設(shè)計33在本設(shè)計中主要利用Keil軟件進行程序的調(diào)試，通過Proteus電路仿真及程序調(diào)用實現(xiàn)聯(lián)合仿真以觀察實驗效果。 Proteus 軟件仿真結(jié)果利用Proteus軟件仿真設(shè)計。通過仿真試驗程序和器件是否能完成設(shè)計的要求。軟件仿真可以隨意修改源程序。利用Proteus軟件繪制仿真圖，利用Keil軟件將全部程序裝換成HEX類型，載入后仿真。圖 電機運行結(jié)果仿真圖 IN15 IN27 ENA6 OUT1 2OUT2 3ENB1 OUT3 13OUT4 14IN310 IN412SENSA1 SENSB15 GND8VS4VC9 U2L298左 輪右 輪+6VP0. 141U3:ALM324 56 741U3:BLM324109 841U3:CLM324 1213 1441U3:DLM3245vR710K R810KR910K R1010K左 1 左 2右 1 右 2R120 R1220R1320 R1420SW5SWSPTSW6SWSPTSW7SWSPT SW8SWSPT87%RV21k 58%RV31k65412U4OPTOCUPLERNP65412U5OPTOCUPLERNP65412U6OPTOCUPLERNP65412U7OPTOCUPLERNPP0.41% R210kR310k R510kR151kR1610k重慶理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 基于單片機的簡易尋跡機器人設(shè)計34圖 四路光電傳感器輸入仿真圖1) 小車直走（未偏離黑色引導(dǎo)線），左右輪按相同速度轉(zhuǎn)動，即左右輪的PWM 波占空比相同。仿真結(jié)果如圖 。（黃色波形為左輪 PWM 波形，藍色為右輪 PWM 波形）圖 小車直行時的 PWM 波形當(dāng)左右兩級傳感器均未檢測到黑線時，小車兩輪的 PWM 波形占空比相同均為30%，即左右輪以 30:30 的轉(zhuǎn)速勻速前行。2) 小車轉(zhuǎn)向（偏離預(yù)設(shè)軌道），若左轉(zhuǎn)則右輪相對于左輪轉(zhuǎn)速增大，此時右輪的 PWM 波占空比較左輪寬，其仿真圖如圖 。重慶理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 基于單片機的簡易尋跡機器人設(shè)計35圖 小車轉(zhuǎn)向時的 PWM 波形當(dāng)右邊第一級傳感器檢測到黑線時，小車左輪的 PWM 波形占空比提高到50%，右輪的 PWM 波形占空比下降到 5%，即左右輪以 50:5 的轉(zhuǎn)速實現(xiàn)右轉(zhuǎn)。測試方法與儀器：1) 測試儀器 測試儀器包括數(shù)字萬用表、信號發(fā)生器、示波器、MCS51 仿真機、直流穩(wěn)壓電源等。2) 測試方法 ① 數(shù)字萬用表主要用來測試分立元件的電阻、壓降、漏電流、截止/導(dǎo)通狀態(tài)等參數(shù)；② 信號發(fā)生器與示波器用于測試各光電傳感器信號的接收與傳輸；③ MCS51 仿真機用于測試軟件；④ 直流穩(wěn)壓電源在測試期間為各待測系統(tǒng)供電； 仿真結(jié)果分析利用 Kiel 進行程序調(diào)試，再通過 Proteus 進行電路仿真，由仿真結(jié)果可知當(dāng)傳感器檢測電路檢測到軌跡時，即仿真中對應(yīng)開關(guān)閉合，單片機通過定時器中斷函數(shù)控制 和 輸出相應(yīng) PWM 波形，由此控制電機轉(zhuǎn)速，仿真中各功能模塊均能正常工作。該設(shè)計在理想條件下仿真無誤，即能夠?qū)崿F(xiàn)尋跡功能。在制作實物時須考慮元器件所產(chǎn)生的誤差，如溫漂、電磁干擾、元器件自身與理論值的偏差，在選用電阻時盡量選取可調(diào)電阻，以方便調(diào)試。重慶理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 基于單片機的簡易尋跡機器人設(shè)計36論文首先介紹了自動尋跡小車設(shè)計的背景和要求，討論了小車實現(xiàn)的可能。然后論文討論了自動尋跡小車的結(jié)構(gòu)，其主要由傳感器模塊，控制器模塊和電動小車模塊組成，對各個模塊的功能進行了介紹畫出整體原理圖。并對各個模塊的設(shè)計方案進行了對比分析，并確定了各個模塊主要成分的設(shè)計方案。論文對自動尋跡小車的系統(tǒng)進行了分析和設(shè)計，包括系統(tǒng)硬件分析、軟件分析。對小車的系統(tǒng)功能設(shè)計及模塊劃分做了進一步介紹。硬件方面，針對自動尋跡小車的特點和對系統(tǒng)的功能要求，選用了紅外線傳感器收集數(shù)據(jù)，選用 AT89C51 作為控制器，選用了 L298N 作為直流電機的驅(qū)動芯片。并對每個模塊的功能和硬件組成進行了詳細介紹，并畫出了主要元器件的應(yīng)用原理圖。展示小車自動尋跡全部實現(xiàn)細節(jié)，包括紅外線傳感器如何對路面情況進行采集和傳輸，AT89C51 如何查詢路面情況并由此對電動機進行控制，小車如何轉(zhuǎn)彎等。軟件方面，畫出程序流程圖。利用 C 語言進行編程，使得程序具有可讀性。作者對整個程序經(jīng)模塊化劃分，把整個程序劃分成主程序﹑定時子程序、障礙檢測程序﹑尋跡子程序構(gòu)成。使得程序具有了可移植性?？偟膩碚f，此次畢業(yè)設(shè)計完成了任務(wù)書規(guī)定的各項要求，在學(xué)習(xí) C 語言、proteus 等的基礎(chǔ)上，進一步學(xué)習(xí)并實踐了程序編寫、調(diào)試，原理圖的制作，Proteus 的軟件仿真，成功的完成了設(shè)計。既學(xué)習(xí)了不少新的知識和技術(shù)，由親身體驗軟件設(shè)計、開發(fā)的過程，個人覺得收獲頗豐。當(dāng)然，這次設(shè)計還只是一個初級產(chǎn)品，還可以從以下幾方面進一步完善：（1）智能調(diào)速。本系統(tǒng)中只實現(xiàn)了以較低的速度前進。若用 PWM，步進電機等實現(xiàn)小車，可以使小車直道高速行駛，在彎道低速行駛。大大提高小車速度。（2）多種傳感器結(jié)合。本系統(tǒng)中只用了紅外線傳感器。這對環(huán)境和路面有嚴格要求。可以把超聲波傳感器、熱紅外傳感器等加入系統(tǒng)，增加小車識別路面的能力，提高小車的實用性。（3）電源。本設(shè)計使用的是 4 節(jié)普通 5 號電池供電。供電能力有限。且電動機和單片機是同一電源?？梢园惭b多電壓電源，使電動機和單片機分開供電。重慶理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 基于單片機的簡易尋跡機器人設(shè)計37致謝這次的畢業(yè)設(shè)計是在陳老師的悉心指導(dǎo)下完成的。從課題的選擇、設(shè)計到論文的撰寫以至最終定稿，期間遇到很多很多問題，都得到了陳老師全力細心的指導(dǎo)。在此，向陳老師表示衷心的感謝！ 感謝電子學(xué)院測控系的所有老師和領(lǐng)導(dǎo)多年來對我的培養(yǎng)、幫助，使本人在本科學(xué)習(xí)中不僅學(xué)到了必備的專業(yè)知識技能和思考解決問題的方法，還學(xué)到了嚴謹治學(xué)的科研精神和積極進取的人生態(tài)度。謝謝各位老師的精心培養(yǎng)，熱心幫助和鼓勵。 感謝陳老師所帶畢業(yè)設(shè)計小組的所有同學(xué)，正是大家衷心的鼓勵和熱情的幫助，才使我能夠順利地完成本次設(shè)計。 同時，感謝測控專業(yè)的所有同學(xué)，給我創(chuàng)造了一個團結(jié)進取，充滿溫暖，充滿愛的大集體，使我快樂而且充實地渡過了人生中最美好的大學(xué)時光。重慶理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 基于單片機的簡易尋跡機器人設(shè)計38參考文獻[1]王化祥，[M].天津：天津大學(xué)出版社，1999[2][M].北京：電子工業(yè)出版社，2022[3] 宋健，姜軍生，趙文亮. 基于單片機的直流電動機 PWM 調(diào)速系統(tǒng)[J ] . 農(nóng)機化研究，2022 ， (1) :102 103.[4] 邊春元，李文濤，江杰，杜平. 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