【正文】 驅(qū)動電機，操作起來方便，又穩(wěn)定，輸出電流大，能夠給小車提供較大的速度，且啟動，制動快 [18]。缺點是繼電器的響應(yīng)時間慢、機械結(jié)構(gòu)易損壞、可靠性不高。 圖 25 H 橋式驅(qū)動電路基本原理圖 方案二：繼電器控制 采用繼電器對電動機的開或關(guān)進行控制，通過開關(guān)的切換對小車的速度進行調(diào)整。但是。當 S S2 導(dǎo)通時， S S4 斷開，電機兩端加正向電壓，可以實現(xiàn)電機的正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)制動；當 S S4 導(dǎo)通時， S S2 斷開，電機兩端加反向電壓，電機反轉(zhuǎn)或正轉(zhuǎn)制動。它的基本原理圖如圖 25 所示。 1122334455667788U6LM39310KRP110KRP2VCCVCCGNDGNDGNDVCCD1LED1D2LED21KR211KR22GND GNDOUT1OUT2A1A21122334455667788U7LM39310KRP310KRP4VCCVCCGNDGNDGNDVCCD3LED1D4LED21KR231KR24GND GNDOUT3OUT4A3A41122334455667788U8LM39310KRP5VCCGNDGNDD5LED11KR25GNDOUT5A5VCC 圖 24 循跡模塊圖15 電機驅(qū)動模塊 這里，我們有三種方案可供選擇。 輸出電壓為低電平。 原理說明： 14 當沒有物體反射紅外線時， ce 之間截止，無電流流過，輸出電壓為電源電壓，高電平。取標稱電阻， R=200， 那么此時的電流小于 20mA，但是不影響結(jié)果 [17]。典型的壓降為 ， 如果供電電壓為 5V，那么，此時在發(fā)射管上需要串聯(lián)電阻，電阻大小為 R=（ ） /。 C_E 為紅外接收管。 其外觀如圖 23 所示。但這種方案受環(huán)境中光線的影響很大，循跡很不理想 ，故我們放棄了。因為光線照射到白紙上面時，光線反射強烈，照射 圖 23 ST188外觀圖 13 到黑線上時光線發(fā)射較弱。 方案二：采用光敏電阻探測器。在 FLASH 編程期間，此引腳也用于施加 12V編程電源 (VPP)； XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時鐘工作電路的輸入； 12 XTAL2：來自反向振蕩器的輸出； 最小系統(tǒng) 圖 21 為單片機的最小系統(tǒng)圖，單片機外圍電路就是一個晶振電路和復(fù)位電路 圖 22 單片機最小系統(tǒng)模塊圖 循跡探測模塊 這里有兩 種方案可供選擇： 方案一：紅外探測法 利用紅外線在不同顏色物體表面具有不同的反射性質(zhì)的特點，在小車行駛過程中不斷地向地面發(fā)射紅外光，當紅外光遇到白色紙質(zhì)地板時發(fā)生漫反射，反射光被小車上的接收管接收：如果遇到黑線則紅外光被吸收，小車上的接收管收不到紅外光。在由外部程序存儲器取址期間，每個機器周期 PSEN 兩次有效。另外，該引腳被略微拉高。如想禁止 ALE 的輸出可在 SFR8EH 地址上置 0。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。在 FLASH 編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。 P3 口也可作為 AT89C51的一些特殊功能口： RXD(串行輸入口 ) TXD(串行輸出口 ) INT0(外 部中斷 0) INT1(外部中斷 1) T0(記時器 0 外部輸入 ) T1(記時器 1 外部輸入 ) WR (外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通 ) RD (外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通 ) 同時 P3 口同時為閃爍編程和編程校驗接收一些控制信號； RST：復(fù)位輸入。當 P3 口寫入 “1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。在給出地址 “1”時，它利用內(nèi) 部上拉的優(yōu)勢，當對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進行讀寫時， P2 口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。作為輸入時， P2 口的管腳電位被外部拉低，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。 P1 口管腳寫 入 “1”后，電位被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入， P1 口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。 P0 能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器，它可以被定義為數(shù)據(jù) /地址的第八位。 10 圖 21 STC12C5A60S2 管腳圖 各引腳功能簡單介紹如下： VCC：供電電壓； GND：接地； P0 口： P0 口為一個 8 位漏級開路雙向 I/O 口，每個管腳可吸收 8TTL門電流。內(nèi)部集成 MAX810 專用復(fù)位電路 ,2 路 PWM,8 路高速 10 位 A/D 轉(zhuǎn)換(250K/S),針對電機控制，強干擾場合 [12]。是一款高性價比的單片機 [11]。寫入單片機內(nèi)的程序還可以進行加密，這又很好地保護了你的勞動成果。而且 STC 系列單片機支持串口程序燒寫。 （ 3）在完成上述功能后，重新設(shè)定甲車起始位置（在離起點標志線前進方向 40cm范圍內(nèi)任意設(shè)定），實現(xiàn)甲、乙兩車四圈交替領(lǐng)跑功能，行駛時間要盡可能的短。甲、乙兩車在第二圈行駛的時間要盡可能的短。 （ 3）甲、乙兩車在完成（ 2）時的行駛 時間要盡可能短。 6 圖 11 跑道示意圖 圖 12 模塊框架圖 控 制 模 塊 循跡探測模塊 測距模塊 無線通信模塊 電源模塊 電機模塊 電機驅(qū)動模塊 7 設(shè)計任務(wù)和功能要求 基本要求 （ 1）甲車和乙車分別從起點標志線開始，在行車道各正常行駛一圈。 通過對題目的分析，我們把 智能 小車分解成這幾個模塊，即單片機主控模塊、 電源模塊、電機驅(qū)動模塊、紅外傳感模塊、藍牙通信模塊等幾個部分。 智能小車概述 根據(jù)題目的要求，確定如下 設(shè)計 方案： 甲車車頭緊靠起點標志線，乙車車尾緊靠邊界，甲、乙兩輛小車同時起動，先后通過起點標志線，在行車道同向而行，實現(xiàn)兩車交替超車領(lǐng)跑功能。 為了適應(yīng)機電一體化的發(fā)展在汽車智能化方向的發(fā)展要求，提出簡易智能小車的構(gòu)想，目的在于：通過獨立設(shè)計并制作一輛具有簡單智能化的簡易小車，獲得項目整體設(shè)計的能力，并掌握多通道多樣化傳感器綜合控制的方法。 無容置疑，機電一體化人才的培養(yǎng)不論是在國外還是國內(nèi)，都開始重視起來，主要表現(xiàn)在大學(xué)生的各種大型的創(chuàng)新比賽，比如：亞洲廣播電視聯(lián)盟亞太地區(qū)機器人大賽（ ABU ROBCON）、全國大學(xué)生 “ 飛思卡爾 ” 杯智能汽車競賽等眾多重要競賽都能很好的培養(yǎng)大學(xué)生對于機電一體化的興趣與強化機電一體化的相關(guān)知識。它在軍事、民用、太空開發(fā)等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。比如上海交通大學(xué)設(shè)計的自動駕駛汽車，能根據(jù)道路彎曲程度的變化，實時計算出車輛的轉(zhuǎn)向盤角度輸入，控制車輛按預(yù)設(shè)道路行駛 [9]。它由清華大學(xué)計算機系智能技術(shù)與系統(tǒng)國家重點實驗室在中國 科學(xué)院院士張鈸主持下研制的新一代智能移動機器人，兼有面向高速公路和一般道路的功能 [8]。目前，我國正在組織研究第三代的陸地自主車ALVLAB3[6]。我國的智能車發(fā)展也主要運用在軍事用途、高速公路和城市交通三個領(lǐng)域 [5]。但經(jīng)過各高校和研究單位的不懈努力，仍取得了階段行的成果。美國在城市環(huán)境智能車輛研發(fā)方面起步較晚，目前與歐洲和日本存在一些差距。 4 在城市交通方面，歐洲 Yamaba 公司推出了旅游接待智能車輛 CyberCab[4] 。隨著現(xiàn)實需要，智能車輛的研究逐漸轉(zhuǎn)向民用領(lǐng)域，最早實現(xiàn)在高速公 路應(yīng)用領(lǐng)域。在軍事用途方面，早在 80 年代初期，美國國防部就資助自主陸地車輛 ALV（ AutonomousLandVehicle）的研究。 本設(shè)計是智能小車的運動軌跡的研究，是智能小車研 究領(lǐng)域的重要組成部分，初步實現(xiàn)了多學(xué)科領(lǐng)域的綜合研究。智能機器人正在代替人們完成這些任務(wù)。人類的研究活動已擺脫了地球生物圈的束縛而廣泛地進入外層空間和海洋深處。 智能車是機器人學(xué)中的一類，是具有自主性、適應(yīng)性和交互性等于一體的綜合系統(tǒng)，它融合了自動控制、人工智能、機械工程、信息融合、傳感器技術(shù)、圖像處理技術(shù)以及計算機等多門學(xué)科的最新研究成果，對智能車的研究不僅具有理論意義而且具有實際價值 [2]。機器人學(xué)又稱為機器人技術(shù)或機器人工程學(xué)，主要研究機器人的控制與被處理物體之間的相互關(guān)系。 tracking。 to realize the small car obstacleavoidance function and prehensively car tracing function, it uses the infrared sensor. This excogitation adopts the research methods of contrast selected, independent modules, prehensive treatment method. After the parison between Pros and cons, the best program design will be elected bining with the actual situation. It is plete in accordance with the rigorous scientific attitude from the smallest sys