【正文】 在做論文期間，也得到了其他許多老師的熱情指導和幫助，在此向他們表示衷心的感謝；感謝同學 們 給予的各種幫助和指導；感謝 指導老師 對我的論文 設計過程中和論文的修改 提出了各種參考性建議以及提供的各種幫助；感謝 老師們 帶來了更多的 知識和做人的道理。老師 們 淵博的知識，嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度，真誠寬厚的待人品德，都給我留下了深刻的印象，也將是我今后人生道路上學習的榜樣。 RS232 串口智能小車控制系統(tǒng)設計 22 致謝 我要衷心感謝我的老師。 但在總的過程中，深刻領(lǐng)會了不準備是不會成功的。還有在設計過程中，有一些東西沒考慮到造成最后出現(xiàn)了一系列問題，例如，車輪的安裝。這次設計讓我體會到了設計也是一項光榮而艱巨的任務，也是一種人生的歷練，為將來自己買想設計行業(yè)做好基礎(chǔ)。下面簡述 vb 程序以及程序流程圖： 下面是單片機程序： 本章小結(jié) 本章主要介紹了電動機的一些基本知識，讓我們充分了解電動機的工作原理和電動機的一些優(yōu)缺點和使用范圍；有介紹了一部分開發(fā)版的一少部分知識，不是很完善，但對與 使用和了解有很大的幫助，最后介紹了 RS232 串口智能小車的程序和實現(xiàn)控制的過程。因此程序也是不可或缺的一部分。 單片機的其他功能端口因篇幅要求不在講述。掉電保護方式下，RAM 內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)， 單片機一 切工作停止，直到下一個中斷或硬件復位為止。另外， AT89S52 可降至 0Hz 靜態(tài)邏 輯操作， 支持兩種軟件 可選擇節(jié)電模式。在單芯片上，擁有靈巧的 8 位 CPU 和在系統(tǒng) 可編程 Flash，使得 AT89S52 為眾多嵌入式控制應用系統(tǒng)提 供高靈活、超有效的解決方案。使用 Atmel 公司高密度非 易失性存儲器 技術(shù)制造，與工業(yè) 80C51 產(chǎn)品指令和引腳完 全兼容。如用外部直 流電源，經(jīng)電刷換向器裝置將直流電流引向電樞繞組，則此電流與主磁極 的磁場互相作用，產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，驅(qū)動轉(zhuǎn)子與連接于其上的機械負載工作，此時電機作直流電動機運行。 電機可逆運行原理： 一臺直流電機原則上既可以作為電動機運行，也可以作為發(fā)電機運行，這種原理在電機理論中稱為可逆原理。這就保證了每個極下線圈邊中的電流始終是一個方向，從而形成一種方向不變的轉(zhuǎn)矩，使電動機能連續(xù)地旋轉(zhuǎn)。這時導體 cd 受力方向變?yōu)閺挠蚁蜃?，導體 ab 受力方向是從左向右，產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩的方向仍為逆時針方向。 圖 8 直流電機原理圖 如圖 8，當電樞轉(zhuǎn)了 180176。這一對電磁力形成了作用于電樞一個力矩，這個力矩在旋轉(zhuǎn)電機里稱為電磁轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)矩的方向是逆時針方向，企圖使電樞逆時針方向轉(zhuǎn)動。一般情況直流電動機的主要勵磁方式是并勵式、串勵式和復勵式，直流發(fā)電機的主要勵磁方式是他勵式、并勵式和和復勵式 。若兩個磁通勢方向相反，則稱為差復勵）等。根據(jù)勵磁方式的不同，直流電機可分為下列幾種類型。 直流電機的介紹 RS232 串口智能小車控制系統(tǒng)設計 17 輸出或輸入為直流電能的旋轉(zhuǎn)電機，稱為直流電機，它是能實現(xiàn)直流電能和機械能互相轉(zhuǎn)換的電機。 根據(jù)以上直流電機的特點，選用了永磁式直流電機，有電機部分和減速箱兩部分組成。線性的機械特性和調(diào)節(jié)特性有利于提高自控系統(tǒng)的動態(tài)精度。直流電機的控制在電壓一定時，轉(zhuǎn)速隨著轉(zhuǎn)矩的變化而變化。直流電機的轉(zhuǎn)速能夠隨著控制典雅的改變在寬廣的范圍內(nèi)連續(xù)調(diào)節(jié)。步進電機的優(yōu)點是：步距誤差不會長期積累，適合運用到數(shù)字控制系統(tǒng)的驅(qū)動元件；缺點是：效率低，帶負載慣量的能力不強，雖然近幾年有所改善，但是價格昂貴，因此在一定程度上限制了其運用范圍。 機器人控制系統(tǒng)常用的控制電機有步進電機和直流電機兩大類。 直流電機 控制電機作為自動控制系統(tǒng)的重要元件，其性能好壞將直接影響到整個控制系統(tǒng)的工作性能。 RS232 串口智能小車控制系統(tǒng)設計 16 3 電路部分 電路部分是智能小車的核心，尤其是電機 ， 可以 說是關(guān)鍵的一部分 。 本章小結(jié) 本章介紹了小車的方案比較，選出了比較適合本設計的方案即用一個萬向輪和兩個直流電機（有減速機構(gòu)），通過對小車的運動分析，使小車的運動模型化，有助于我們更加了解小車的運動過程。 智能小車運動機械控制方法 智能小車的控制方法有很種，本設計采用了最基本的 模糊控制理論，這個理論是由美國加利福尼亞大學著名教授查德提出的，經(jīng)過幾十年的發(fā)展已經(jīng)取得了很大的進步。例如 。 從而求出左輪與右輪的具體運動關(guān)系為 n 2cos2rRbS ???? ? ? n 2cos2lRbS ???? ? ? 有以上兩式就是智能小車每一步行走半徑為 R 角度為 ? 的右輪和左輪的運動關(guān)系。以左右輪線速度分別計算智能小車瞬時轉(zhuǎn)速 ? ， 得 2rvRb?? ? 2lvRb?? ? 由以上兩式可得中心 G 點的運動速度 v 為 ? ?122 rr l lrv R v v? ? ???????? ? ? ? ??? 再根據(jù) 2 mN??? 2 rmS N?? （ 其中 N 為光電傳感器的碼盤分度， m 為光電傳感器發(fā)送的脈沖個數(shù)） 根據(jù)獲得的 n 時刻是右輪轉(zhuǎn)動的距離 rnS? 和左輪轉(zhuǎn)動的距離 rnS? ，將其代入航位公式求得 n?? ，然后求出 1n?? 。 在根據(jù)航位推算，也就是利用光電傳感器輸出脈沖和車輪轉(zhuǎn)動距離之間有這簡單的線性關(guān)系，而測量單位采樣時間內(nèi)智能小車左右輪移動的距離，并且通過測量單位采樣時間內(nèi)智能小車左右輪移動的距離對智能小車進行定位，這樣就建立了智能小車位姿和智能小車轉(zhuǎn)矩之間的關(guān)系。 根據(jù)平面解析幾何知識易知 n???? 222 2 s in2x y R ???? ? ? ? ???? 因為采樣周期為 5ms 而電機的轉(zhuǎn)速經(jīng)過減速器后車輪的轉(zhuǎn)速相對比較緩慢了，因此可以使上式分別近似為 2 2 2 2x y R ?? ?? ? c o s 2 nxR ?????? ? ????? sin 2 nyR ?????? ? ????? 如果小車要 行走的弧線角度為 k? 半徑為 R,，那么 可以按照微積分理論進行微分，即分 為 k 步來 ? 完成需要行走的路線，每一步轉(zhuǎn)過的角度為 ? 。 RS232 串口智能小車控制系統(tǒng)設計 12 圖 6 智能小車以半徑為 R 的弧線運動 如圖 6 所示， ICC 為小車曲線運動的圓心， n 時刻到 n+1 時刻小車的中心 分別為 O 和 O’ ,與水平方向的夾角分別為 ??n? 和 ? ?1n? ? 。如 果先給出小車的起始位置、終點位置和弧線的圓心位置（即給出了圓弧的半徑），則這段圓弧就被確定下來。因此這里只分析圓弧控制的情況。 2. 智能小車的弧線行走 沿一弧線行走是智能小車運動軌跡的一種常見情況。 圖 5 直線控制情況 若要使智能小車直線行走即保持 ? ? ? ?1nn???? ，根據(jù)? ? ? ?1 nnn? ? ?? ? ? ?，其中 n?? 為在 n+1 時刻的變動量，根據(jù)條件可知， 0n???，然而根據(jù) ? ?11n n nSSb? ?? ? ? ? ?（ b 為 2 個驅(qū)動輪之間的橫向距離， nS? 和 1nS?? 分別是右輪和左輪從 n 時刻到 n+1 時刻之間行走的距離，當車輪正向轉(zhuǎn)動是為正值反轉(zhuǎn)時為負值）。在智能小車直線行走過程中，在某時刻小車