【正文】 、結(jié)構(gòu)清晰、易于維護(hù)；（3）可移植性好，因?yàn)镃語言不依賴于任何一種硬件系統(tǒng)。鑒于以上幾點(diǎn)，本系統(tǒng)的軟件部分全部采用C語言來編寫。并且使用Keil C51編譯器可以產(chǎn)生高效、緊湊的代碼，執(zhí)行效率毫不遜色于使用匯編語言編寫的程序。 系統(tǒng)的三種工作模式小車具有3種工作模式，分別是手動(dòng)控制模式、自動(dòng)尋找光源模式和重放路線模式，對(duì)應(yīng)3個(gè)模式處理函數(shù)：shoudong()、zidong()、zouluxian()。3種模式之間可以通過“模式切換”鍵互相切換。在手動(dòng)控制模式下，操作者可以通過遙控器上的按鍵和語音識(shí)別系統(tǒng)控制小車的前進(jìn)、后退、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)、停止、漏粉等動(dòng)作。并且可以打開記錄路線開關(guān)，讓小車自動(dòng)把行駛的路線記錄到AT24C08存儲(chǔ)器中。在手動(dòng)控制的行駛過程中，若小車遇到障礙，將自動(dòng)停止，并發(fā)出聲、光報(bào)警信號(hào)。在尋找光源模式下，小車可以通過光源檢測(cè)機(jī)構(gòu)尋找到光源的方向，然后采取一定的方式自動(dòng)行駛到光源的附近。在自動(dòng)行駛的過程中，若遇到障礙則小車會(huì)采取一定的避障策略，繞開障礙繼續(xù)向光源駛?cè)ァＴ谥胤怕肪€模式下，小車可以從AT24C08中讀出先前記錄的路線信息，并且自動(dòng)按照所記錄的路線行駛。在重放過程中操作者按下“停止”鍵或小車遇到障礙將結(jié)束本次的路線重放，等待選擇下一條需要重放的路線或切換到其他模式。 手動(dòng)模式的設(shè)計(jì)初始化等待一個(gè)消息消息分類處理 手動(dòng)模式處理流程：等待一個(gè)消息是通過調(diào)用getmsg()函數(shù)完成，該函數(shù)返回消息值，然后按照消息值對(duì)消息進(jìn)行分類處理。在該模式下，若操作者按下“模式切換”鍵，然后選擇需要切換到的模式，手動(dòng)模式處理函數(shù)將返回需要切換到模式值，然后由main()函數(shù)調(diào)用相應(yīng)的模式處理函數(shù)。 自動(dòng)尋找光源模式的設(shè)計(jì) 功能分析自動(dòng)尋找光源功能要求能夠完成的功能是：檢測(cè)到光源的方向，然后用程序控制小車行駛到光源的附近。該功能模塊由兩個(gè)單片機(jī)配合完成，其中從單片機(jī)負(fù)責(zé)障礙的檢測(cè)和光源方向的檢測(cè)，然后將光源和障礙信息報(bào)告給主單片機(jī)。主單片機(jī)則根據(jù)從單片機(jī)所報(bào)告的信息根據(jù)一定規(guī)則控制小車的運(yùn)動(dòng)。關(guān)于從單片機(jī)探測(cè)障礙和光源方向的尋找在上一章已做介紹，本節(jié)將著重介紹主單片機(jī)怎樣通過障礙信息和光源角度信息控制小車行駛到光源的附近。 尋找光源的策略總的設(shè)計(jì)思路是這樣的。主單片機(jī)先給從單片機(jī)發(fā)送“開始尋找光源”消息，命令從單片機(jī)啟動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)旋轉(zhuǎn)一周檢測(cè)光源的方向。若找到了光源則給主單片機(jī)發(fā)送光源的角度信息；若沒有找到光源，則給主單片機(jī)發(fā)送“未找到光源”消息。若沒有找到光源，主單片機(jī)控制小車行駛一段距離后再命令從單片機(jī)尋找一次光源，直到發(fā)現(xiàn)了光源為止。若已經(jīng)找到了光源的方向，則主單片機(jī)根據(jù)前后的障礙情況和光源的角度控制小車前進(jìn)、后退、左轉(zhuǎn)前進(jìn)、左轉(zhuǎn)后退、右轉(zhuǎn)前進(jìn)或右轉(zhuǎn)后退一段距離后，再重新命令從單片機(jī)尋找一次光源，直到前方有障礙并且光源就在正前方就認(rèn)為已經(jīng)行駛到了光源的附近，完成了尋找光源的任務(wù)，給出提示信息。 自動(dòng)尋找光源的軟件設(shè)計(jì)。每次尋找一次光源后按照前后方的障礙情況分四種情況處理。其中前、后方都有障礙說明小車陷入困境，無法再自動(dòng)行駛。、。在處理處理2和處理3中，每次小車轉(zhuǎn)彎的角度是固定的，前進(jìn)或后退的距離由此時(shí)光源的角度計(jì)算而得。計(jì)算的依據(jù)是讓小車前進(jìn)一段距離后能盡可能的正對(duì)著光源。 該功能模塊存在的一些問題目前該模塊的設(shè)計(jì)還不夠完善。存在的主要問題是，對(duì)是否已經(jīng)行駛到光源附近的判斷不夠準(zhǔn)確和靈活，只有當(dāng)光源在正前方（一定角度范圍內(nèi)），并且前方有障礙時(shí)才判定已經(jīng)行駛到光源的附近。這就有可能出現(xiàn)這樣的情況：小車已經(jīng)行駛到光源的附近，但卻沒有判定出來，從而小車將在光源的附近來回的徘徊。初始化停車命令從單片機(jī)尋找一次光源等待6秒成功提示已到光源附近？前后障礙情況？處理1處理2處理3無路可走結(jié)束YN前有障后有障前無障后有障前有障后無障前無障后無障 尋找光源流程圖左轉(zhuǎn)前進(jìn)發(fā)現(xiàn)光源？光源在哪？轉(zhuǎn)正前進(jìn)右轉(zhuǎn)前進(jìn)轉(zhuǎn)正前進(jìn)YN 處理1流程圖左側(cè)前方右側(cè)右轉(zhuǎn)后退發(fā)現(xiàn)光源？光源在哪？找到光源左轉(zhuǎn)后退左轉(zhuǎn)前進(jìn)YN 處理2流程圖左側(cè)前方右側(cè)左轉(zhuǎn)前進(jìn)發(fā)現(xiàn)光源？光源在哪？轉(zhuǎn)正前進(jìn)右轉(zhuǎn)前進(jìn)轉(zhuǎn)正前進(jìn)YN 處理3流程圖左側(cè)前方右側(cè) 走數(shù)字及路線重放模式的設(shè)計(jì)該模式下主要完成路線的重放和自動(dòng)走數(shù)字功能。其中路線重放功能在前面的章節(jié)已做介紹，本節(jié)不再贅述。下面介紹走數(shù)字功能的設(shè)計(jì)。走數(shù)字功能是要實(shí)現(xiàn)由程序控制小車按照一定的路線行駛并在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候打開或關(guān)閉漏粉開關(guān)，最終能在地面留下一條由漏下的粉末形成的軌跡，顯示出數(shù)字“2”、“3”、“5”或“8”等。這是靠在程序中按照一定的時(shí)序控制小車前進(jìn)、后退、走弧線等動(dòng)作實(shí)現(xiàn)的。 本章小結(jié)本章中介紹了系統(tǒng)軟件部分的設(shè)計(jì)思路和程序框架。軟件是一個(gè)智能系統(tǒng)的靈魂，軟件設(shè)計(jì)的好壞直接決定著系統(tǒng)智能化的程度和系統(tǒng)功能的完善程度。有一些功能用硬件可以實(shí)現(xiàn)，用軟件也同樣可以實(shí)現(xiàn)，只是所花費(fèi)的代價(jià)有所不同，往往用軟件來實(shí)現(xiàn)更為靈活一點(diǎn)。一個(gè)系統(tǒng)追求的目標(biāo)應(yīng)該是用盡可能簡(jiǎn)單的軟件和硬件實(shí)現(xiàn)盡可能多、盡可能完善可靠的功能。第5章 系統(tǒng)的組裝、調(diào)試和測(cè)試 系統(tǒng)的組裝、調(diào)試系統(tǒng)的調(diào)試過程主要分模塊調(diào)試和系統(tǒng)統(tǒng)調(diào)。其中系統(tǒng)的模塊調(diào)試在各模塊的設(shè)計(jì)過程中完成，基本上按照“設(shè)計(jì)—調(diào)試—修改”這樣的過程反復(fù)進(jìn)行直到能達(dá)到設(shè)計(jì)要求。系統(tǒng)的統(tǒng)調(diào)主要是系統(tǒng)軟件的調(diào)試。在軟件的設(shè)計(jì)過程中使用了偉福仿真器，用仿真器代替單片機(jī)能夠及時(shí)的看到程序的運(yùn)行結(jié)果，這個(gè)軟件的調(diào)試帶來了很大的方便。 遙控距離的測(cè)試： 遙控距離的測(cè)試結(jié)果 米方向前后左右距離可以看出操作者在小車的后方，遙控的距離最遠(yuǎn)，這是因?yàn)樾≤嚿系募t外接收頭沖著后方。想提高遙控效果可以再使用一個(gè)紅外接收頭沖著前方，然后兩個(gè)接收頭的輸出信號(hào)進(jìn)行與或。 時(shí)間顯示功能的測(cè)試： 時(shí)間顯示功能測(cè)試結(jié)果 秒顯示時(shí)間180180180實(shí)際時(shí)間179179180由表格中的測(cè)試數(shù)據(jù)可以看出，時(shí)間顯示的比較準(zhǔn)確，這是通過不斷的調(diào)整定時(shí)器0的計(jì)數(shù)初值實(shí)現(xiàn)的，因?yàn)槎〞r(shí)器的中斷響應(yīng)過程以及重置計(jì)數(shù)初值需要花費(fèi)一定的時(shí)間。 里程顯示功能的測(cè)試： 里程顯示測(cè)試結(jié)果 厘米顯示里程371467337實(shí)際里程369468334里程顯示功能所顯示的里程和實(shí)際里程誤差在177。3厘米內(nèi)，這個(gè)誤差主要來源于里程檢測(cè)傳感器的機(jī)械誤差。后輪每轉(zhuǎn)過一圈，里程檢測(cè)傳感器能夠檢測(cè)到8個(gè)脈沖，這樣傳感器本身的誤差應(yīng)該是1/8圈，大約在177。2厘米左右。 超聲測(cè)障礙功能的測(cè)試超聲探測(cè)障礙功能分別在手動(dòng)控制模式和自動(dòng)尋找光源模式下進(jìn)行了測(cè)試，： 超聲測(cè)障功能測(cè)試結(jié)果 序號(hào)123456手動(dòng)模式成功成功失敗成功失敗成功自動(dòng)模式失敗成功成功成功成功失敗障礙探測(cè)功能失效主要原因是，有些時(shí)候小車的行駛方向不是正對(duì)著障礙，這樣超聲發(fā)射傳感器發(fā)射的超聲波束經(jīng)過障礙物反射后就偏離了超聲接收傳感器，也就探測(cè)不到障礙的存在。經(jīng)過多次測(cè)試發(fā)現(xiàn)，當(dāng)小車的行駛方向和障礙物的反射面之間的夾角小于45度左右時(shí)就很難再探測(cè)到障礙的存在。 走數(shù)字功能的測(cè)試由于時(shí)間倉(cāng)促，這一功能缺少仔細(xì)的調(diào)試，所以最終該功能完成的并不是很好。 行駛路線記錄與重放功能的測(cè)試： 路線記錄與重放功能測(cè)試結(jié)果路線存放位置第0頁(yè)第1頁(yè)第2頁(yè)第3頁(yè)結(jié)果成功成功成功成功該功能可以記錄四條行駛路線，分別存放于AT24C08的四個(gè)頁(yè)面當(dāng)中，每條路線最多可記錄127個(gè)命令。 自動(dòng)尋找光源功能的測(cè)試： 自動(dòng)尋找光源功能測(cè)試結(jié)果序號(hào)123結(jié)果成功成功失敗時(shí)間4分23秒3分55秒5分09秒測(cè)試中，使用6W的熒光燈做光源，測(cè)試場(chǎng)地是公寓的走廊。前兩次測(cè)試成功，最后數(shù)碼管上給出提示信息“Find”，第三次測(cè)試，到最后小車雖然也行駛到了光源的附近，但由于小車對(duì)這一點(diǎn)的判斷還不夠準(zhǔn)確，所以不能給出提示信息?？梢酝ㄟ^軟件的方法增強(qiáng)小車對(duì)“是否已經(jīng)行駛到光源附近”的判定功能。 語音識(shí)別功能的測(cè)試由于受凌陽(yáng)單片機(jī)內(nèi)部的SRAM容量的限制，語音識(shí)別模塊只能錄制5條語音命令，分別是“前進(jìn)”、“后退”、“左轉(zhuǎn)”、“右轉(zhuǎn)”和“停止”。語音識(shí)別模塊的識(shí)別效果很好，基本上每次都能正確的識(shí)別出語音命令。只是“左轉(zhuǎn)”和“右轉(zhuǎn)”命令的語音比較相似，所以在訓(xùn)練這兩條語音命令時(shí)應(yīng)注意要加大這兩個(gè)詞發(fā)音時(shí)的差別，提高識(shí)別能力。另外，應(yīng)該注意的一點(diǎn)是，在環(huán)境噪聲比較大的場(chǎng)合，語音識(shí)別模塊會(huì)被“誤觸發(fā)”。 本章小結(jié)本章對(duì)小車的一些主要性能指標(biāo)進(jìn)行了測(cè)試，并對(duì)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行了分析，基本實(shí)現(xiàn)了預(yù)定的性能指標(biāo)，但是目前系統(tǒng)中也還存在著一些問題。超聲測(cè)障模塊由于超聲波本身的特性，在小車行駛方向和障礙物的反射面之間夾角太小的情況下將探測(cè)不到障礙；走數(shù)字功能由于缺少調(diào)試，所以完成的也不是很好；尋找光源模塊由于對(duì)是否已經(jīng)行駛到光源附近的判斷不是很準(zhǔn)確，也存在著問題。結(jié)論本設(shè)計(jì)基本完成了題目要求的各項(xiàng)功能，包括以紅外遙控方式控制小車的啟停、任意曲線行走、測(cè)距避障、顯示行進(jìn)距離和時(shí)間、記錄與重放路線以及尋找光源等功能。采用主從式雙單片機(jī)結(jié)構(gòu)，以及軟件上的多任務(wù)結(jié)構(gòu)可以使系統(tǒng)同時(shí)去做多件事情，提高了CPU的利用率和系統(tǒng)的靈活性。遙控器上使用了自制的前、后、左、右四方向搖桿開關(guān)和另外5個(gè)功能開關(guān)，并且裝有聲控系統(tǒng)，操作簡(jiǎn)便；小車上提供了數(shù)碼管、發(fā)光二極管和蜂鳴器組成的聲光提示系統(tǒng)，各種信息一目了然，操作界面非常友好。系統(tǒng)中也還存在一些問題有待于解決，超聲測(cè)距避障功能、自動(dòng)尋找光源功能和走數(shù)字功能都有還需要進(jìn)一步的去完善。可以將超聲波傳感器放到旋轉(zhuǎn)平臺(tái)上去，這樣超聲波傳感器可以在轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)的帶動(dòng)下對(duì)周圍360度范圍內(nèi)的障礙情況進(jìn)行探測(cè)。由于設(shè)計(jì)和論文撰寫的時(shí)間倉(cāng)促，所以文中難免會(huì)有疏漏和不妥之處，并且系統(tǒng)PCB板圖也未能全部完成，在此表示歉意。致謝本設(shè)計(jì)能夠順利完成，還承蒙付老師以及身邊的很多同學(xué)的指導(dǎo)和幫助。在設(shè)計(jì)過程中，付老師給予了悉心的指導(dǎo)，最重要的是給了我解決問題的思路和方法，并且在設(shè)計(jì)環(huán)境和器材方面給予了大力的幫助和支持，在此，我對(duì)付老師表示最真摯的感謝！感謝評(píng)閱老師百忙之中抽出時(shí)間對(duì)本論文進(jìn)行了評(píng)閱！另外，我要對(duì)小車的原設(shè)計(jì)者徐銘澤等幾位同學(xué)提供了大量資料和幫助表示感謝；對(duì)幫助過我的所有同學(xué)表示感謝！參考文獻(xiàn)[1]馬忠梅，籍順心,[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2004：1187.[2]陳明計(jì)，周立功， 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