【正文】 了一個空的文本框。圖36 輸入程序界面 input program interface輸入程序后，則將文本保存成*.c。 系統(tǒng)程序流程圖YNYN超聲波測距距離≤45cm減速，再次測量距離≤40cm停車，步進電機帶動超聲波模塊轉動，檢測跑道左右兩側障礙物情況，并置相應的標志位顯示此次循環(huán)運行狀態(tài)開機延遲5s循跡圖37系統(tǒng)控制流程圖 car system control flow chart系統(tǒng)程序見附錄C。4 系統(tǒng)的總體調試 硬件測試 電源測試按照電源電路圖連接好電路之后測試輸出電壓，發(fā)現(xiàn)各部分正常工作，能夠穩(wěn)定輸出5V。當把電源接入系統(tǒng)測試電壓時。經過測算，發(fā)現(xiàn)光電傳感器和單片機系統(tǒng)正常工作時需要180ma至220ma電流，又由于電源線過長且線徑比較細，導致線上阻抗大，引起線上壓降大。當把電源線縮短，加粗線徑時，線上壓降過大的狀況得到改善。 光電傳感器測試測試光電傳感器電路時，在桌面上墊一張白紙，用萬用表測試光電傳感器輸出端的電壓，發(fā)現(xiàn)電壓都低于2V；然后將光電傳感器放在黑線上，再次測試光電傳感器的輸出電壓，發(fā)現(xiàn)電壓都高于3V。最后調節(jié)可變電阻器旋鈕。根據(jù)黑線的實際分布調節(jié)8個光電傳感器的分布，排布為5個在前，3個在后，用數(shù)字編號；2工作在黑線上，3和5和6分別在2兩邊夾住黑線，7和8則離得相對較遠。 液晶顯示屏測試測試液晶顯示模塊時，發(fā)現(xiàn)液晶顯示屏不顯示內容。首先驗證供電正常，再次查閱液晶屏引腳資料與實際連接圖對比。發(fā)現(xiàn)該液晶屏對比度調節(jié)引腳應該懸空，不需要外接對比度調節(jié)引腳。改正錯誤后，液晶屏能正常顯示內容。 軟件調試小車在跑道循跡時當拐彎度數(shù)過大、速度過快的時候，小車偏離軌道。解決辦法：調整光電傳感器的分布，并且將光電傳感器向前伸出一些。將速度向下降一些，調整拐彎時的PWM值。在超聲波測距中，發(fā)現(xiàn)超聲波測得的準確距離與錯誤距離輪換出現(xiàn)。解決辦法：查找HCSR04手冊，發(fā)現(xiàn)超聲波測距的周期至少為80ms。修改程序結構，使得超聲波模塊工作周期至少為100ms。5 抗干擾技術提高系統(tǒng)的可靠性，主要方法有硬件抗干擾和軟件抗干擾。本設計中用到的硬件抗干擾：給電機加濾波電路，電容、電感引線盡量短；，以減小IC對電源的影響，并且電容盡量靠近所并聯(lián)的器件。晶振與單片機引腳盡量靠近，在速度能滿足要求的前提下，盡量降低單片機的晶振；所有地線組成環(huán)地。本設計中用到的軟件抗干擾措施主要有：開關量的軟件抗干擾技術、指令冗余技術、軟件陷阱技術等[10]。 開關量的軟件抗干擾技術干擾信號多呈毛刺狀，作用時間短，利用這一點，在采集某一開關量信號時，多次重復采集，直到連續(xù)兩次或兩次以上結果完全一致方為有效。同時在控制外部器件時，有效的方法就是重復輸出同一個數(shù)據(jù)。只要有可能，其重復周期盡可能短些。外設設備接受到一個被干擾的錯誤信息后，還來不及作出有效的反應，一個正確的信息又來了，就可及時防止錯誤動作的產生。 指令冗余技術當CPU受到干擾后，往往將一些操作數(shù)當作指令碼來執(zhí)行，引起程序混亂。當程序彈飛到某一字節(jié)指令上時，便自動納入正軌。當彈飛到某一雙字節(jié)指令上時，有可能落到其操作數(shù)上，從而繼續(xù)出錯。當程序彈飛到三字節(jié)指令上時，因它有兩個操作數(shù)，繼續(xù)出錯的機會就更大。因此，我們應多采用單字節(jié)指令（NOP)或將單字節(jié)指令重復書寫，這便是指令冗余。指令冗余無疑會降低系統(tǒng)的效率，但在絕大多數(shù)情況下，CPU還不至于忙到不能多執(zhí)行幾條指令的程度。在一些對程序流向起決定作用的指令之前插入兩條NOP指令，以保證彈飛的程序迅速納入正確軌道。在某些對系統(tǒng)工作狀態(tài)重要的指令前也可插入兩條NOP指令，以保證正確執(zhí)行。指令冗余技術可以減少程序彈飛的次數(shù)，使其很快進入程序軌道，但這并不能保證在失控期間不干壞事，更不能保證程序納入正常軌道后就太平無事了，解決這個問題必須采用軟件容錯技術。 軟件陷阱技術軟件陷阱，就是一套引導指令，強行將捕獲的程序引向一個指定的地址，在那里有一段專門對程序出錯進行處理的程序。將把這段程序的入口標號記為 ERR ，軟件陷阱即為一條無條件轉移指令，為了加強其捕捉效果，一般還在它前面加兩條 NOP 指令，因此真正的軟件陷阱由3條指令構成： NOP NOP ERR “看門狗”技術 PC受到干擾而失控，引起程序亂飛，也可能使程序陷入“死循環(huán)”。指令技術、軟件陷阱技術不能使失控的程序擺脫“死循環(huán)”的困境，這時系統(tǒng)完全癱瘓。如果操作者在場，就可以按下人工復位按鈕，強制系統(tǒng)復位。但操作者不能一直監(jiān)視著系統(tǒng)，也往往是在引起不良后果之后才進行人工復位。為使程序脫離“死循環(huán)”，通常采用“看門狗技術”?！翱撮T狗”技術就是不斷監(jiān)視程序循環(huán)運行時間，若發(fā)現(xiàn)時間超過已知的循環(huán)設定時間，則認為系統(tǒng)陷入了“死循環(huán)”，然后強迫程序返回到0000H入口，在0000H處安排一段出錯處理程序，使系統(tǒng)運行納入正規(guī)。在本設計中采用ATMega128自帶的看門狗功能[11]。6 技術經濟分析本設計致力于智能汽車的開發(fā)和應用，設計的過程中從硬件電路的搭接、調試保證硬件電路無任何機械方面的故障和性能方面的不匹配。整個過程使用的工具和元器件都非常簡化，所以在制作的過程中容易實現(xiàn)。智能汽車的研究和發(fā)展是未來汽車發(fā)展的趨勢，隨著目前石油的價格上漲，以及石油自身條件的影響，以后燃燒汽車的原料將原越來越緊缺，這必將增加人們對汽車新能源的開發(fā)和運用，以及對汽車燃料的節(jié)省。所以本設計中對汽車的設計，實現(xiàn)其職能汽車的自動道路識別也是對智能汽車這個大的研究方向的一個方面，即具有很強的理論性，也包含現(xiàn)況的要求。 由于本設計是在現(xiàn)有知識水平上設計的小車，所以本設計對未來智能汽車的發(fā)展前景提供了雛形，為智能汽車的全智能化提供基礎。7 結論本設計完成了既定的目標：小車循跡、避障。在對小車的實現(xiàn)功能進行綜合考慮的基礎上,設計并制作了硬件電路，為小車的控制提供了良好的硬件平臺，主要包括：電源管理模塊電路的設計、單片機接口和數(shù)據(jù)處理電路、光電管路徑識別電路、超聲波避障電路、電機驅動電路、液晶顯示電路。完成了小車控制系統(tǒng)的軟件編程，在該系統(tǒng)中采用ICCAVR編譯器，用C語言實現(xiàn)模塊化結構設計，主要包括：主程序模塊、循跡模塊、避障模塊、顯示模塊。完成了基于紅外光電對管的道路鋪設與檢測，通過檢測傳感器與黑線的相對位置，能夠準確確定當前小車的位置偏差,為小車的循跡提供依據(jù)。本設計還存在不足之處。一是小車循跡時的穩(wěn)定性還可以進一步的提高，小車在直線道路上行駛的時候比較穩(wěn)定，在彎道上的穩(wěn)定性就差一些。在走彎道時，小車的車身會有一定的擺動，在以后的研究中可以加入PID算法解決這個問題。二是設計中缺少通迅模塊，無法實現(xiàn)人為遙控小車。在以后研究中可以加入藍牙模塊，實現(xiàn)藍牙遙控小車。此次做的小車系統(tǒng)的規(guī)模相對較小，在后續(xù)研究中應不斷豐富小車的功能，使其更加貼近實際，并且朝著可以在實際中使用的方向去研究制作。致謝本設計是在老師的細心、耐心的指導下完成的。老師在方向選擇、搜集整理資料、撰寫開題報告和論文、修改論文的每個環(huán)節(jié)中都給予我細心的輔導和幫助。老師有著學者的風范，專業(yè)技術水平非常高，并且待人親切，這些都給我留下了深刻的印象。老師做人的藝術、做事的態(tài)度將對我以后的學習和生活有著積極向上的影響。每當我有疑問或難題解決不了去找老師的時候，老師都會耐心的指導我；我不明白的問題，她會不厭其煩的為我解釋，直達我弄明白為止。在完成論文的過程中，我還得到了很多同學的幫助，使我深深感覺到了我們班這個大家庭的溫暖。最后，我還要感謝我所有的家人，在我有困難時，彷徨、失望的時候是他們鼓勵我；在我懈怠、停滯不前時，是家人一直的激勵我，沒有家人的關懷和幫助我不可能如此順利的完成學業(yè)。我會永遠記得所有人對我的幫助。最后感謝在百忙之中抽出時間評閱論文的各位老師和學者。由于知識水平有限，錯誤在所難免，懇請各位老師批評指正。參考文獻[1] [M].:北京航空航天大學出版社,2011.[2] 張毅剛,彭喜媛,彭宇,(等).單片機原理及應用[M].:高等教育出版社,2010.[3] [M].:中國電力出版社,2012.[4] Richard Bamett. Embedded C Programming and the Atmel AVR [M].New York:Academic Press,2002.[5] 董濤,劉進英,[J].計算機測量與控制,2009,17(2):37~39.[6] 朱宜斌,[J].國外電子測量技術,2006,25(7):40~42.[7] 吳斌華,黃衛(wèi)華,程磊,[J].電子技術應用,2007,(03) :80~82.[8] Singh S Stentz. An efficient online path planner for outdoor robots[J].Robotics and Autonomous Systems, 2010,(32): 129~143. [9] :[D].浙江：浙江工業(yè)大學,2013.[10] 王佳元,羅峰,[Z].中國汽車工程學會電子分會 第七屆年會,青島,2009.[11] 張春林,趙麗,[Z].第九屆全國信息獲取與處理 學術會議論文集,沈陽,2011. 附錄A 譯文單片機單片機也被稱為微控制器（Microcontroller Unit），常用英文字母的縮寫MCU表示單片機，它最早是被用在工業(yè)控制領域。單片機由芯片內僅有CPU的專用處理器發(fā)展而來。最早的設計理念是通過將大量外圍設備和CPU集成在一個芯片中，使計算機系統(tǒng)更小，更容易集成進復雜的而對體積要求嚴格的控制設備當中。INTEL的Z80是最早按照這種思想設計出的處理器，從此以后，單片機和專用處理器的發(fā)展便分道揚鑣。 早期的單片機都是8位或4位的。其中最成功的是INTEL的8031，因為簡單可靠而性能不錯獲得了很大的好評。此后在8031上發(fā)展出了MCS51系列單片機系統(tǒng)?；谶@一系統(tǒng)的單片機系統(tǒng)直到現(xiàn)在還在廣泛使用。隨著工業(yè)控制領域要求的提高，開始出現(xiàn)了16位單片機，但因為性價比不理想并未得到很廣泛的應用。90年代后隨著消費電子產品大發(fā)展，單片機技術得到了巨大提高。隨著INTEL i960系列特別是后來的ARM系列的廣泛應用，32位單片機迅速取代16位單片機的高端地位，并且進入主流市場。而傳統(tǒng)的8位單片機的性能也得到了飛速提高，處理能力比起80年代提高了數(shù)百倍。目前，高端的32位單片機主頻已經超過300MHz，性能直追90年代中期的專用處理器，而普通的型號出廠價格跌落至1美元，最高端的型號也只有10美元。當代單片機系統(tǒng)已經不再只在裸機環(huán)境下開發(fā)和使用，大量專用的嵌入式操作系統(tǒng)被廣泛應用在全系列的單片機上。而在作為掌上電腦和手機核心處理的高端單片機甚至可以直接使用專用的Windows和Linux操作系統(tǒng)。 單片機比專用處理器更適合應用于嵌入式系統(tǒng)，因此它得到了最多的應用。事實上單片機是世界上數(shù)量最多的計算機。現(xiàn)代人類生活中所用的幾乎每件電子和機械產品中都會集成有單片機。手機、電話、計算器、家用電器、電子玩具、掌上電腦以及鼠標等電腦配件中都配有12部單片機。而個人電腦中也會有為數(shù)不少的單片機在工作。汽車上一般配備40多部單片機，復雜的工業(yè)控制系統(tǒng)上甚至可能有數(shù)百臺單片機在同時工作！單片機的數(shù)量不僅遠超過PC機和其他計算的總和，甚至比人類的數(shù)量還要多。 單片機又稱單片微控制器,它不是完成某一個邏輯功能的芯片,而是把一個計算機系統(tǒng)集成到一個芯片上。相當于一個微型的計算機，和計算機相比，單片機只缺少了I/O設備。概括的講：一塊芯片就成了一臺計算機。它的體積小、質量輕、價格便宜、為學習、應用和開發(fā)提供了便利條件。同時，學習使用單片機是了解計算機原理與結構的最佳選擇。 單片機內部也用和電腦功能類似的模塊，比如CPU，內存，并行總線，還有和硬盤作用相同的存儲器件，不同的是它的這些部件性能都相對我們的家用電腦弱很多，不過價錢也是低的，一般不超過10元即可......用它來做一些控制電器一類不是很復雜的工作足矣了。我們現(xiàn)在用的全自動滾筒洗衣機、排煙罩、VCD等等的家電里面都可以看到它的身影！......它主要是作為控制部分的核心部件。 它是一種在線式實時控制計算機，在線式就是現(xiàn)場控制，需要的是有較強的抗干擾能力，較低的成本，這也是和離線式計算機的（比如家用PC）的主要區(qū)別。 單片機是靠程序運行的，并且可以修改。通過不同的程序實現(xiàn)不同的功能，尤其是特殊的獨特的一些功能，這是別的器件需要費很大力氣才能做到的，有些則是花大力氣也很難做到的。一個不是很復雜的功能要是用美國50年代開發(fā)的74系列，或者60年代的CD4000系列這些純硬件來搞定的話，電路一定是一塊大PCB板！但是如果要是用美國70年代成功投放市場的系列單片機，結果就會有天壤之別！只因為單片機的通過你編寫的程序可以實現(xiàn)高智能，高效率，以及高可靠性！ 由于單片機對成本是敏感的，所以目前占統(tǒng)治地位的軟件還是最低級匯編語言，它是除了二進制機器碼以上最低級的語言了，既然這么低級為什么還要用呢？很多高級的語言已經達到了可視化編程的水平為什么不用呢？原因很簡單，就是單片機沒有家用計算機那樣的CPU，也沒有像硬盤那樣的海量存儲設備。一個可視化高級語言編寫的小程序里面即使只有一個按鈕，也會達到幾十K的尺寸！對于家用PC的硬盤來講沒什么，可是對于單片