【正文】 不過，這些一定的不足有利于激發(fā)我的興趣，不斷改進(jìn)完善小車：遙控達(dá)到以上功能外還將加入速度控制，停啟等；語音則應(yīng)用語音芯片實(shí)現(xiàn)人類語音智能控制；同時(shí)也可以加入里程計(jì)算顯示或則其他溫度、濕度、氣壓的控制檢測(cè)等多方面的功能，達(dá)到智能機(jī)器人的效果。 27 5 結(jié)論與展望 本設(shè)計(jì)方案按照任務(wù)書的要求， 以 51單片機(jī)為控制核心，結(jié)合 無線遙控模塊、紅外對(duì)管尋跡模塊、紅外線避障模塊、電機(jī)控制模塊和語音 控制模塊實(shí)現(xiàn)小車的自動(dòng) 尋跡功能（按路面的黑色軌道行駛），自動(dòng)避障功能，無線遙控和語音控制功能。由于設(shè)計(jì)要求并不復(fù)雜，我們沒有在電路中增加冗余的功能，但是我們保留了各種硬件接口和軟件子程序接口，方便以后的擴(kuò)展和進(jìn)一步的開發(fā)。所謂軟件陷阱，就是一套引導(dǎo)指令，強(qiáng)行將捕獲的 程序引向一個(gè)指定的地址，在那里有一段專門對(duì)程序出錯(cuò)進(jìn)行處理的程序。在某些對(duì)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。當(dāng)程序彈飛到三字節(jié)指令上時(shí)，因它有兩個(gè)操作數(shù)，繼續(xù)出錯(cuò)的機(jī)會(huì)就更大。另外，各類數(shù)據(jù)鎖存器盡可能和 CPU 安裝在同一電路板上，使傳輸線上傳送的都是鎖存好的電位控制信號(hào)，對(duì)于重要的輸出設(shè)備 ，最好建立檢測(cè)通道， CPU 可以檢測(cè)通道來確定輸出結(jié)果的正確性。慣性小的輸出設(shè)備（如通行口、顯示設(shè)備）耐受能力就小一些。 輸出設(shè)備是電位控制型還是同步鎖存型，對(duì)干擾的敏感性相對(duì)較大。 開關(guān)量的軟件抗干擾技術(shù)： 干擾信號(hào)多呈毛刺狀，作用時(shí)間短，利用這一點(diǎn)，我們?cè)诓杉骋婚_關(guān)量信號(hào)時(shí)，可多次重復(fù)采集，直到連續(xù)兩次或兩次以上結(jié)果完全一致方為有效。數(shù)字濾波克服了模擬濾波器的不足，它與模擬濾波器 相比 ，有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)： 數(shù)字濾波是用程序?qū)崿F(xiàn)的，不需要增加硬設(shè)備，所以可靠性高，穩(wěn)定性好。后者為隨機(jī)信號(hào)，它不是周期信號(hào)。經(jīng)常采用的軟件抗干擾技術(shù)是數(shù)字濾波技術(shù)、開關(guān)量的軟件抗干擾技術(shù)、指令冗余 技術(shù)、軟件陷阱技術(shù)等。 智能小車中的模糊控制算法 本設(shè)計(jì)的模糊控制規(guī)則的建立方法是：智能小車通過經(jīng)驗(yàn)和測(cè)試數(shù)據(jù)來建立模糊控制規(guī)則。在實(shí)際應(yīng)用中，特別是人工操作控制，并不需要建立被控對(duì)象的數(shù)學(xué)模型。 如今，對(duì)模糊控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、模糊推理算法，以及模糊控制 穩(wěn)定性等問題的研究成果已進(jìn)入實(shí)用化時(shí)期，其成果應(yīng)用主要集中于工業(yè)窯爐方面，如退火爐，電弧冶煉爐，水泥爐及造紙機(jī)的控制等。 避免右邊有傳感器壞掉，或者右邊防止一個(gè)傳感器檢測(cè)不到黑線，所以右傳感器檢測(cè)到黑線存在，當(dāng)小車處于此狀態(tài)時(shí)，小車必須保證能尋找到黑線而必須減速，并且小車盡最大可能向右轉(zhuǎn)。 黑線正中狀態(tài) 傳感器 黑線 黑線處在中間位置時(shí)，中間兩個(gè)傳感器都能檢測(cè)到黑線存在，當(dāng)小車處于此狀態(tài)時(shí)，小車方向不變，如果小車沒有達(dá)到最大速度則逐漸加速到最大速度。 其中， R11和 R19為限流電阻，防止紅外線發(fā)生管因電流過大而燒壞；由 R14和一個(gè)可變電阻組成的電路為參考電壓電路，由于檢測(cè)小車行駛的過程會(huì)因環(huán)境或則黑線材料的改變使輸出電壓成一個(gè)變化值，所以通過可變電阻來改 變參考電壓，使能正常運(yùn)行；同時(shí) R12和 R20為上拉電阻，讓輸入單片機(jī)的電壓達(dá)到高電平；發(fā)光二極管則是能更直觀的判斷出哪對(duì)傳感器在起作用。比較芯片 LM358（ LM393）可以根據(jù)接收管的電壓和參考電壓進(jìn)行比較后輸出相應(yīng)電平。 由此過程來改變接收管的輸出電壓， 單片機(jī) 以電壓的變化 為依據(jù)來 執(zhí)行小車電機(jī) 確定行走路線。按鈕按下時(shí)， RST 上同樣出現(xiàn)高電平，實(shí)現(xiàn)了按鈕復(fù)位。按鈕復(fù)位是指用戶按下“復(fù)位”按鈕，使單片機(jī)進(jìn)入復(fù)位狀態(tài) [5]。 復(fù)位電路 復(fù)位是由外部的復(fù)位電路來實(shí)現(xiàn)的。外接晶體諧振器以及電容 C1 和 C2 構(gòu)成并聯(lián)諧振電路，接在放大器的反饋回路中。 系統(tǒng)的時(shí)鐘電路設(shè)計(jì)是采用的內(nèi)部方式，即利用芯片內(nèi)部的振蕩電路。其應(yīng)用范圍廣，性能良好，可用于解決復(fù)雜的控制問題。 13 單片機(jī)控制模塊 本模塊采用 51 系列單片機(jī)作為核心處理器。 因此我們考慮用比較器的方案。 經(jīng)試驗(yàn)和示波器驗(yàn)證，該電路工作性能一般，輸出還有雜散干擾波的成分。 微控制器模塊的設(shè)計(jì) 本系統(tǒng)采用 AT89S52 作為核心控制部件，通過對(duì)小車前下端的左中右三對(duì)紅外對(duì)管組成的尋跡帶你路電路所采集的信號(hào)進(jìn)行分析使小車在行駛偏離正常軌道時(shí)及時(shí)進(jìn)行分析校正，以保證其直向行駛；用單片機(jī)控制電機(jī)專用驅(qū)動(dòng)芯片驅(qū)動(dòng)前后兩個(gè)電機(jī)是后輪做勻速行駛，前輪作為左右轉(zhuǎn)向輪；采用 Atmel 公司的 12 AT89s52 單片機(jī)，不用燒寫器而只用串口或者并口就可以往單片機(jī)中下載程序。 （ 3）用穩(wěn)壓后為直流電機(jī)供電，將 6V 電壓經(jīng) 7805 降壓、穩(wěn)壓后為單片機(jī)系統(tǒng)和其他芯片供電。 但是，滯回比較器畢竟是模擬器件，溫度的漂移是它無法消除的。這種情況，通常是不允許的。具體措施多為在集成運(yùn)放的兩個(gè)輸入端并聯(lián)二極管。而 Ui 變化經(jīng)過 Ur時(shí)，比較器的輸出將從一個(gè)電壓跳變到另一個(gè)電平。這種情況下須采用差動(dòng)放大電路，并應(yīng)設(shè)法減小溫漂。如抗干擾能力差、共模抑制比低等。 PWM 由單片機(jī) AT89S52 直接調(diào)制輸出，通過調(diào)節(jié) PWM 的占空比來 調(diào)制電機(jī)轉(zhuǎn)速。由于電流波形比 VM 系統(tǒng)好，在相同的平均電流下，電動(dòng)機(jī)的損耗和發(fā)熱都比較小。當(dāng)晶閘管被觸發(fā)導(dǎo)通時(shí)，電源電壓加到電動(dòng)機(jī)上，當(dāng)晶閘管關(guān)斷時(shí)，直流電源與電動(dòng)機(jī)斷開，電動(dòng)機(jī)經(jīng)二極管續(xù)流，兩端電壓接近于零。 VM 系統(tǒng)的缺點(diǎn)是晶閘管的單向?qū)щ娦裕辉试S電流反向，給系統(tǒng)的可逆運(yùn)行造成困難。該系統(tǒng)需要旋轉(zhuǎn)變流機(jī)組，至少包含兩臺(tái)與調(diào)速電動(dòng)機(jī)容量相當(dāng)?shù)男D(zhuǎn)電機(jī)，還要一臺(tái)勵(lì)磁發(fā)電機(jī)，設(shè)備多、體積大、費(fèi)用高、效率低、維護(hù)不方便等缺點(diǎn)。簡(jiǎn)稱 VM 系統(tǒng)。由分立元件構(gòu)成電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格低廉，在實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)用廣泛。 電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊 方案 1：采用專用芯片 L298N 作為電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片。 方案 2：采用直流減速電機(jī)。 方案 1：采用步進(jìn)電機(jī)作為該系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)。此光電對(duì)管調(diào)理電路簡(jiǎn)單，工作性能穩(wěn)定。 RPR220 采用 DIP4 封裝，其具有如下特點(diǎn)： 塑料透鏡可以提高靈敏度。紅外發(fā)射管發(fā)出紅外線，當(dāng)發(fā)出的紅外線照射到白色的平 面后反射，若紅外接收管能接收到反射回的光線則檢測(cè)出白線繼而輸出低電平，若接收不到發(fā)射管發(fā)出的光線則檢測(cè)出黑線繼而輸出高電平。將阻值的變化值經(jīng)過比較器就可以輸出高低電平。 尋跡傳感器模塊 方案 1：用光敏電阻組成光敏探測(cè)器。 方案 2：采用 4節(jié) 6V給直流電機(jī)供電，經(jīng)過 7805的電壓變換后給支流電機(jī)供電，然后將 6V 電壓再次降壓、穩(wěn)壓后給單片機(jī)系統(tǒng) 7 和其他芯片供電。 從方便使用的角度考慮，我們選擇了方案 2。且從使用及經(jīng)濟(jì)的角度考慮我們放棄了此方案。小車底盤如圖 2 所示： 6 圖 2 車體底盤圖 控制器模塊 方案 1：采用可編程邏輯期間 CPLD 作為控制器。為了防止小車重心的偏移，后萬向輪起支撐作用。這樣，當(dāng)兩個(gè)直流電機(jī)轉(zhuǎn)向相反同時(shí)轉(zhuǎn)速相同時(shí)就可以實(shí)現(xiàn)電動(dòng)車的原地旋轉(zhuǎn)，由此可以輕松的實(shí)現(xiàn)小車坐標(biāo)不變的90 度和 180 度的轉(zhuǎn)彎。因此我們放棄了此方案。但是一般的說來，玩具電動(dòng)車具有如下缺點(diǎn)：首先，這種玩具電動(dòng)車由于裝配緊湊，使得各種所需傳感器的安裝十分不方便。 5 1 系統(tǒng) 方案比較與論證 根據(jù)設(shè)計(jì)要求，本系統(tǒng)主要由控制器模塊、電源模塊、尋跡傳感器模塊、直流電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)模塊、電壓比較模塊等模塊構(gòu)成。 本設(shè)計(jì)就采用了比較先進(jìn)的 STC