【正文】 AngAtienza，Marcelo四．參考文獻：[1]. 曾增烽，劉浩，李雪，基于51單片機的串行通信協(xié)議的實現(xiàn)[J]，中國礦業(yè)大學(xué) 信電學(xué)院，221008；[2]. 趙海蘭，基于單片機的紅外遙控智能小車的設(shè)計[J]，無線互聯(lián)科技2011年3期；[3]. 何立民 單片機技術(shù)的現(xiàn)狀與未來[J] 中國計算機報 1995年 No：30；[4]. 周淑娟，基于單片機智能尋跡小車的設(shè)計方案[J]，工業(yè)技術(shù)與職業(yè)教育2011年6月第9卷第2期；[5]. 韓毅，楊天. 基于HCS12單片機的智能尋跡模型車的設(shè)計與實現(xiàn)[J].學(xué)術(shù)期刊，2008，29（18）：15351955；[6]. 于連國,李偉,王妍瑋, 基于單片機的智能小車設(shè)計[J], 林業(yè)機械與木工設(shè)備2011年4期；[7]. 趙振德，多功能遙控智能小車的制作[J]，電子制作2011年4期；[8]. Rowel但由于超聲波遙控價格相對上面兩種價格較貴，而且對于小車的遙控也太過于夸大化[9][10]。方案三：超聲波遙控是利用超聲波來傳送指令的遙控，可以應(yīng)用于需要遙控、遙測的場合。相對結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，而且使用的時候必須將遙控器前的紅外發(fā)射孔對準(zhǔn)接收管才可以。這樣不斷循環(huán)檢測，方向控制，使小車按黑線行走[7][8]。當(dāng)小車底部的某邊紅外線收發(fā)對管遇到黑帶時，可以檢測到輸入電平為高電平，反之為低電平。采用紅外線發(fā)射，外面可見光對接收信號的影響較小，再用射極輸出器對信號進行隔離。由于光敏二極管受可見光的影響較大，穩(wěn)定性差。只要障礙物在限定范圍內(nèi)就會產(chǎn)生相對的電平供單片機控制，實現(xiàn)避障功能[5][6]。外界對紅外信號的干擾比較小，且易于實現(xiàn)，價格也比較便宜，故采用方案二。（2）避障單元的比較與選擇方案一：采用超聲波避障，超聲波受環(huán)境影響較大，電路復(fù)雜，而且地面對超聲波的反射，會影響系統(tǒng)對障礙物的判斷。此系統(tǒng)比較靈活，采用軟件方法來解決復(fù)雜的硬件電路部分，使系統(tǒng)硬件簡潔化，各類功能易于實現(xiàn)，能很好地滿足題目的要求。紅外線探頭采用市面上通用的發(fā)射管與及接收頭，經(jīng)過比較芯片調(diào)制處理后由控制系統(tǒng)接收。本方案電路復(fù)雜，靈活性不高，效率低，不利于小車智能化的擴展，對各路信號處理比較困難。（5）當(dāng)代遙控機器人系統(tǒng)的發(fā)展特點不是追求全自治系統(tǒng)，而是致力于操作者與機器人的人機交互控制，即遙控加局部自主系統(tǒng)構(gòu)成完整的操作系統(tǒng)，使智能機器人走出實驗室走入實用化階段[3]。（3）傳感器的作用日益重要，除傳統(tǒng)的位置、速度、加速度等傳感器外，視覺、聲覺、力覺、觸覺等多種傳感器的融合技術(shù)已用來進行環(huán)境建模及決策控制。同時，器件集成度提高。機器人領(lǐng)域近幾年有如下幾個發(fā)展趨勢：（1）性價比逐步提高，性能不斷提高（高速度、高精度、高可靠性、便于操作和維修），而單價不斷下降。智能小車就是輪式機器人中的一種，雖然是最基本的機器人雛形，但其中已包含了大部分功能，綜合國內(nèi)外專家解釋，可普遍認(rèn)為機器人一般是具有如下功能的機器：（1）動作機構(gòu)具有類似于人或其他生物體某些器官（肢體、感官等）的功能； （2）有通用性，工作種類多樣，動作程序靈活易變；（3）有一定程度的智能，如記憶、感知、推測、決策和學(xué)習(xí)等； （4）有獨立性，完整的機器人系統(tǒng)在工作時不依賴于人的操縱。90年代以來，以研制高水平的環(huán)境信息傳感器和信息處理技術(shù)、高適應(yīng)性的移動機器人控制技術(shù)和真實環(huán)境下的規(guī)劃技術(shù)為標(biāo)志，開展了移動機器人的更高層次的研究。一般而言,智能車系統(tǒng)要求小車在白色的場地上,通過控制小車的轉(zhuǎn)向角和車速,使小車能自動地沿著一條任意給定的黑色帶狀引導(dǎo)線行駛。因此，遙控加智能的技術(shù)研究、應(yīng)用都是非常有意義而且有很高市場價值的[1]。隨著人工智能技術(shù)、計算機技術(shù)、自動控制技術(shù)的迅速發(fā)展，智能控制必將迎來它的發(fā)展新時代。如今知識工程、計算機科學(xué)、機電一體化和工業(yè)一體化等許多領(lǐng)域都在討論智能系統(tǒng)，人們要求系統(tǒng)變得越來越智能化。英國玩具零售商協(xié)會選出的2001圣誕節(jié)最受歡迎的十大玩具中，有7款玩具配有電子元件。而全球玩具市場的內(nèi)在結(jié)構(gòu)比重卻發(fā)生了重大改變：傳統(tǒng)玩具的市場比重正在逐步縮水，高科技含量的電子玩具則蒸蒸日上。各種智能化小車在市場玩具中也占一個很大的比例。在此處也不好給出具體的數(shù)學(xué)模型來闡述，函數(shù)的設(shè)計流程如下圖。由于控制的數(shù)學(xué)模型不易建立。控制函數(shù)主要負(fù)責(zé)小車的狀態(tài)控制，根據(jù)傳感器返回的信息準(zhǔn)確地判定小車所處的位置，并做出相應(yīng)的響應(yīng)。其中，主函數(shù)合理地分配調(diào)用各個模塊函數(shù)，主要負(fù)責(zé)各模塊間的總體協(xié)調(diào)。直到小車撞到光源，小車便完成了全部的行駛過程。如圖一。蜂鳴器主要是根據(jù)要求在特定的位置作出出響應(yīng)來報告位置。 執(zhí)行模塊：執(zhí)行模塊是由液晶顯示、電機驅(qū)動及電機、蜂鳴器三部分組成。將檢測到的信號經(jīng)過預(yù)算放大模塊lm324放大整形后送給單片機處理，其核心部分是幾個光電傳感器。它要解決的基本問題有：(1) 接收、處理上位機發(fā)送的數(shù)據(jù)信息；(2) 設(shè)計步進電機的控制系統(tǒng)；(3) 采集小車的位移和轉(zhuǎn)角信息，定位小車姿態(tài)，分析系統(tǒng)控制誤差； 總設(shè)計方案由系統(tǒng)結(jié)構(gòu)得到智能小車控制系統(tǒng)的命令流程：（1）啟動AutoCAD，繪制或選擇一條封閉曲線為小車路徑，拾取小車的起始路徑圖元；（2）對選取的路徑圖形進行處理，使小車轉(zhuǎn)彎處存在的棱角在最小轉(zhuǎn)彎半徑范圍外以圓弧方式過渡；（3）生成新的路徑圖形，模擬小車的運動過程；（4）計算出小車行駛所需要的位移和車輪轉(zhuǎn)角，并將此數(shù)據(jù)發(fā)送給下位機；（5）下位機接收數(shù)據(jù)后，通過軟件編程控制小車車輪的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)角，使其按照預(yù)定路徑前進。它要解決的基本問題有：(1) 使用什么工具處理小車的路徑圖形；(2) 建立小車的運動模型，計算出小車行駛所需的數(shù)據(jù)；(3) 采用什么方式發(fā)送數(shù)據(jù)。如果任意給定小車一條無障路徑，通過該系統(tǒng)，小車就可以得到系統(tǒng)對路徑圖形處理后的數(shù)據(jù)(位移與轉(zhuǎn)角)，并能根據(jù)位移和轉(zhuǎn)角信息按照預(yù)定路徑行進。這種可以通過編程來控制、改變小車行駛方式的特性是智能小車的最大特點。它與遙控小車的不同之處在于，后者需要操作員來控制其轉(zhuǎn)向、啟停和進退，比較先進的遙控車還能控制其速度(常見的模型小車都屬于這類遙控車)；而智能小車則可以通過計算機編程來實現(xiàn)其對小車啟停、行駛方向以及速度的控制，無需人工干預(yù)。它以車輪作為移動機構(gòu)、能夠?qū)崿F(xiàn)自主行駛，所以我們稱之為智能小車。 電子智能小車的設(shè)計要求①電動車能夠能夠按照行使路線跑完全程； ②電動車能存儲并顯示檢測到的金屬片數(shù)目以及金屬片至起跑線的距離； ③要求電動車行使完全程后能夠準(zhǔn)確的顯示電動車全程行使時間； ④電動車在行使過程中不能與障礙物碰撞； 計算機網(wǎng)絡(luò)教學(xué)網(wǎng)站的總體構(gòu)思 采用89c51單片機作為小車的控制單元，在小車的前端就八路從外傳感器，作為小車進入車庫過程中黑帶的檢測元件，在小車的后端在接上八路紅外線傳感器作為小車退出車庫時的黑帶檢測元件，采用LJ18A38Z/BX電感式接近開關(guān)作為車庫內(nèi)鐵片的檢測元件，單片機接受到傳感器檢測到的信號后通過相應(yīng)的程序控制小車的前進，后退，轉(zhuǎn)彎，從而使小車的性能指標(biāo)滿足本次設(shè)計的要求。由于帶那路比較簡單，就采用較為傳統(tǒng)的匯編語言進行程序設(shè)計。經(jīng)過元件的比較選擇，設(shè)計出電路原理圖和電路板，并做好硬件的調(diào)試，系統(tǒng)往往是軟件和硬件兩者相結(jié)合的有機整體。 在設(shè)計上，使用連個傳感器來檢測路面的情況，傳感器的心海比較微弱，采用一個放大器進行比較放大，并將其信號輸入到控制器，在受控制端使用步進電機，因為步進電機是用電脈沖進行控制的，只要從控制器輸出滿足步進電機功過的固定控制字即可。小到玩具、信用卡，大到航天飛機、機器人，從實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、遠程控制、模糊控制等智能系統(tǒng)帶人類的日常生活，到處離不開單片機，此設(shè)計正是單片機的一個典型的應(yīng)用。本次設(shè)計對智能小車的控制系統(tǒng)進行了研究，設(shè)計實現(xiàn)一個基于路徑規(guī)劃處理的智能小車控制系統(tǒng)。二、 主題部分 智能車輛是集環(huán)境感知、規(guī)劃決策、多等級輔助駕駛等功能于一體的綜合系統(tǒng)，是智能交通系統(tǒng)的一個重要組成部分。首先我們根據(jù)交通路面