【正文】 成功應(yīng)答 0xAA,否則無應(yīng)答 參數(shù)范圍 表 32 功率 0104 ； 0dbm,5dbm,10dbm,15dbm RS232 速率 0106； , 頻率 – ； 0x0000 – 0xfbff ID 0x0000 – 0xffff 發(fā)送串口控制命令 無線模塊 接口為串口，采用 9600 波特率通信 ]9[ ，串口控制程序?qū)崿F(xiàn)串口的開啟，發(fā)送命令， 接收回饋信息，關(guān)閉串口等復(fù)雜過程，確保無線通信的穩(wěn)定性和可靠性。在正常通訊情況下，設(shè)置開關(guān)置于 OFF。此時(shí)，可以用相關(guān)軟件調(diào)試無線收發(fā)模塊通信協(xié)議 ]7[ 。將無線發(fā)射模塊接到計(jì)算機(jī)串口上面，并將無線接收模塊接到小車串口上。通信中出現(xiàn)失誤的情況是難以避免的，因此在通信協(xié)議中加入起始幀頭和校驗(yàn)碼，通過抗干擾方法設(shè)計(jì)接收軟件程序，提高數(shù)據(jù)接收的準(zhǔn)確性。發(fā)射器是通過通信線纜與上位機(jī)相連的，發(fā)射器輸入端加上光電隔離電路，以排除上位機(jī)的干擾。它們的來源不同 ，有電臺干擾、通信信號干擾及驅(qū)動(dòng)左右輪的直流電機(jī)產(chǎn)生的干擾， 以及系統(tǒng)設(shè)備本身所產(chǎn)生的各種噪聲等。接收到的數(shù)據(jù)校驗(yàn)正確則接收，否則放棄這幀數(shù)據(jù) ]9[ 。一幀數(shù)據(jù)接收完后，字節(jié)還要進(jìn)行 CRC(循環(huán)冗余校驗(yàn) )。上位機(jī)通過無線通信設(shè)備，發(fā)出數(shù)據(jù)，小車從數(shù)據(jù)串中確定出發(fā)給自己的命令 B 程序 小車 無線接收程序是串行通信中斷服務(wù)程序，其流程框圖見圖 33“串行通信中斷程序流程”。 無線模塊的選擇 本設(shè)計(jì)中采用一款低功耗超高頻 的 XL02232AP1數(shù)據(jù)收發(fā)模塊，它具有 通信速率高、性能可靠、體積小的優(yōu)點(diǎn)，只接少許外圍電路即可工作，使用非常方便，既可發(fā)送又可接收。機(jī)器人能否正確接收運(yùn)動(dòng)控制指令，決定于無線通信系統(tǒng)的性能。 為保證軟件在定時(shí)中斷里采集其他信號，并且使發(fā)生 PWM 信號的程序不影響中斷程序的運(yùn)行 (如果這些程序所占用時(shí)間過長，有可能會發(fā)生中斷程序還未結(jié)束，下次中斷又到來的后果 )，所以需要將采集信號的函數(shù)放在長定時(shí)中斷過程中執(zhí)行，也就是說每經(jīng)過兩次中斷執(zhí)行一次 這些程序，執(zhí)行的周期還是 20ms。 具體的設(shè)計(jì)過程：例如想讓小車 轉(zhuǎn)向左極限的角度，它的正脈沖為 2ms，則負(fù)脈沖為 脈沖周期 20ms2ms=18ms，所以開始時(shí)在控制口發(fā)送高電平，然后設(shè)置定時(shí)器在 2ms 后發(fā)生中斷，中斷發(fā)生后，在中 斷程序里將控制口改為低電平，并將中斷時(shí)間改為 18ms，再過 18ms 進(jìn)入下一次定時(shí)中斷，再將控制口改為高電平，并將定時(shí)器初值改為 2ms，等待下次中斷到來，如此往復(fù)實(shí)現(xiàn) PWM 信號輸出到 電機(jī) 。單片機(jī)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對 電機(jī) 的控制，必須首先完成兩個(gè)任務(wù)：首先是產(chǎn)生基本的 PWM 周期信號 ；其次是脈寬的調(diào)整，即單片機(jī)模擬 PWM 信號的輸出，并且調(diào)整占空比。 if(num=90) 第 16 頁 num=0。 在本程序設(shè)計(jì)中，巧用定時(shí)器中斷 模擬產(chǎn)生了 PWM 信號，以實(shí)現(xiàn)控制舵機(jī)。 } } 首先判斷 num 是否小于 60，若小于，則將 input4 和 input3 分別 賦值為 1及 0，既右輪前進(jìn)，否則將二者賦值為 1 和 1，右輪停止。 } else { input4=1。 else if(right==UM) { if(num60) { input4=1。 } input1 和 input2 分別賦值為 1 和 0，表示小車左輪全速前進(jìn) 。 if(left==UF) 第 15 頁 { input1=1。 break。 break。 break。 主程序中，建立 void carmov(uchar left,uchar right)函數(shù)，方便主程序循環(huán)語句 while（）的調(diào)用。 SM0=0， SM1=1 表示單片機(jī)的串行口的通信方式是 10 位異步收發(fā)方式，所用的波特頻率則由定時(shí)器控制完成。 對定時(shí)器方式選擇寄存器 TMOD 的操作，確定是按定時(shí)器的工作模式， TH0和 TL0 分別是定時(shí)器 0 的高低 8 位，賦初值為 0x38， TH1 和 TL1 分別是定時(shí)器 1的高低八位，賦初值為 0xfd。 ES=1。 SM1=1。 REN=1。 TR0=1。 TH1=0xfd。 TH0=0x38。 首先進(jìn)行單片機(jī)的初始化。 sbit en=P3^6。 sbit input4=P1^0。 sbit input1=P1^3。 } 通過運(yùn)行程序，點(diǎn)擊此按鈕可以實(shí)現(xiàn)小車的左轉(zhuǎn)彎的運(yùn)動(dòng) 。 (buf,)。 buf[0]=Rob_left_one。 第 13 頁 例如：小車的左直角拐彎的控制代碼如下 void CRobot2Dlg::OnButton7() { // TODO: Add your control notification handler code here CSerial ser。無線接收模塊接收命令后進(jìn)行分析解碼，傳送給單片機(jī) AT89S52，單片機(jī)讀取指令，發(fā)送控制命令給電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片 L293D，驅(qū)動(dòng)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，從而實(shí)現(xiàn)智能小車的運(yùn)動(dòng)。此程序不具有應(yīng)答反饋和路徑判斷功能，屬于完全被動(dòng)的執(zhí)行上位機(jī)命令的客 戶端程序。 小車電路板成品樣圖 圖 24 智能小車車體及無線接收模塊 第 12 頁 圖 25 無線發(fā)射模塊 圖 26 USB 轉(zhuǎn)串口模塊 智能小車關(guān)鍵代碼 （見附錄 2） 本程序 在 Icc AVR 仿真調(diào)試 IDE 中由 C語言編寫后生成 .Hex 文件，再由雙龍 MCU 下載程序 SLISP 下載到小車單片機(jī)上。 15腳 GND、 16 腳 VCC（ +5v）。 TTL/CMOS數(shù)據(jù)從 T1IN、 T2IN輸入轉(zhuǎn)換成 RS232數(shù)據(jù)從 T1OUT、 T2OUT送到電腦 DB9 插頭； DB9 插頭的 RS232 數(shù)據(jù)從 R1IN、 R2IN 輸入轉(zhuǎn)換成 TTL/CMOS數(shù)據(jù)后從 R1OUT、 R2OUT 輸出。 其中 13腳（ R1IN）、 12 腳（ R1OUT）、 11腳（ T1IN）、 14 腳（ T1OUT）為第一數(shù)據(jù)通道。 第二部分是數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換通道。由 6 腳和 4 只電容構(gòu)成。 表 21是其使能、輸入引腳和輸出引腳的邏輯關(guān)系： 表 21 EN A（ B） IN1（ IN3） IN2（ IN4） 電機(jī)運(yùn)行情況 H H L 正轉(zhuǎn) H L H 反轉(zhuǎn) H 同 IN2（ IN4） 同 IN1（ IN3） 快速停止 L X X 停止 C MAX232 芯片 MAX232 芯片 （如圖 23） 是美信公司專門為電腦的 RS232 標(biāo)準(zhǔn)串口設(shè)計(jì)的單電源電平轉(zhuǎn)換芯片 ,使用 +5v 單電源供電。 L293D 額定工作電流為 1A，最大可達(dá) ， Vss 電壓最小 ，最大可達(dá)36V； Vs 電壓最大值也是 36V，但經(jīng)過實(shí)驗(yàn)， Vs 電壓應(yīng)該比 Vss電壓高，否則有時(shí)會出現(xiàn)失控現(xiàn)象。選用一路 PWM 連接 EN12 引腳，通過調(diào)整 PWM 的占空比可以調(diào)整電機(jī)的轉(zhuǎn)速。另外， L293D 將 2 個(gè) H橋電路集 第 9 頁 成到 1片芯片上，這就意味著用 1片芯片可以同時(shí)控制 2個(gè)電機(jī)。 B L293D 芯片 圖 22 L293D ]7[ 通過內(nèi)部邏輯生成使能信號。 XTAL1：振蕩器反相放大器和內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生電路的輸入端。如 EA端為高電平（接 Vcc 端）， CPU 則執(zhí)行內(nèi)部程序存儲器的指令。 EA/VPP：外部 訪問允許，欲使 CPU 僅訪問外部程序存儲器（地址為0000HFFFFH）， EA 端必須保持低電平（接地）。此外，該引腳會被微弱拉高，單片機(jī)執(zhí)行外部程序時(shí)，應(yīng)設(shè)置 ALE 禁止位無效。如有必要，可通過對特殊功能寄存器（ SFR）區(qū)中的 8EH 單元的 D0 位置位，可禁止 ALE操作。要注意的是：每 第 8 頁 當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時(shí)將跳過一個(gè) ALE 脈沖。 ALE/PROG：當(dāng)訪問外部程序存儲器或數(shù)據(jù)存儲器時(shí)， ALE（地址鎖存允許）輸出脈沖用于鎖存地址的低 8位字節(jié)。 RST：復(fù)位輸入。 P3 口 ： P3 口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， p3 輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng) 4 個(gè) TTL 邏輯電平。 在 flash 編程和校驗(yàn)時(shí)， P1 口接收低 8位地址字節(jié)。 P1 口 ： P1 口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， p1 輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng) 4 個(gè) TTL 邏輯電平。掉電保護(hù)方式下， RAM 內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)， 單片機(jī)一切工作停止，直到下一個(gè)中斷或硬件復(fù)位為止。另外， AT89S52 可降至 0Hz 靜態(tài)邏 輯操作，支持 2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(yīng)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。使用方案一。 方案二：采用雙單片機(jī)作為主控芯片。 智能小車 的硬件結(jié)構(gòu) 主控芯片的選擇 方案一：采用單個(gè)單片機(jī)作為主控芯片。 第 6 頁 第 2 章 智能小車車體 智能小車車體是整個(gè)設(shè)計(jì)中的核心， 它是這個(gè)系統(tǒng)運(yùn)作的最終執(zhí)行者。 硬件系統(tǒng)鋪設(shè) 圖 11 硬件設(shè)備 本設(shè)計(jì)中用到的硬件設(shè)備包括：可執(zhí)行串口控制指令的智能小車一輛，無線計(jì)算機(jī) 無線收發(fā)模塊 智能小車 決策系統(tǒng) 串口操作指令 第 5 頁 收發(fā)模塊一套， USB 轉(zhuǎn)串口設(shè)備一套，軟件開發(fā)包一套，電池、導(dǎo)線若干。當(dāng)然， 硬件系統(tǒng)牢固的架構(gòu)與良好的信息傳導(dǎo)性能，將會極大地提高整個(gè)系統(tǒng)的信息傳遞速率與系統(tǒng)穩(wěn)定性，也是提高系統(tǒng)有效信息傳遞效率的可靠保證。而提升硬件環(huán)境質(zhì)量。是智能車的基礎(chǔ) 研究領(lǐng)域。 課題研究內(nèi)容 智 能車的研究是紛繁復(fù)雜的 ，而無論是怎樣的功能，車體 的運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)是可少的。 除了清華大學(xué)，越來越多的研究機(jī)構(gòu)、學(xué)者也加入到這一新興學(xué)科中來。 THMRV(TsingHua Mobile Robot V)清華 V型智能車是一個(gè)比較成功的范例。 “八五”、“九五”期間由國內(nèi)六所重點(diǎn)大學(xué)聯(lián)合研制成功了我國第一輛智能車 ALVLAB1 和第二代智能車 ALVLAB2。國內(nèi)清華大學(xué)、國防科技大學(xué)、上海交通大學(xué)、西安交通大學(xué)、吉林大學(xué)、同濟(jì)大學(xué)和南京理工大學(xué)等都有過智能車的研究項(xiàng)目。 由于起步較晚，國內(nèi)智能車研究水平總體上與發(fā)達(dá)國家相比存在不小的距離。在 2021 年日本愛知世博會上，豐田公司成功演示了 ITMS 無人駕駛公交系統(tǒng)。高速公路無人駕駛研究的典型代表有美國 CMU 大學(xué)的 NavLab5系統(tǒng)，意大利帕爾瑪大學(xué)的 ARGO系統(tǒng)和德國聯(lián)邦國防大學(xué)的 VAMP 系統(tǒng)。進(jìn)入 21 世紀(jì)，美國國防部連續(xù)舉辦大挑戰(zhàn)（ Grand Challenge）比賽 活動(dòng)，對促進(jìn)智能車輛技術(shù)交流與創(chuàng)新起到很大激勵(lì)作用。 國內(nèi)外研究及現(xiàn)狀 從 20 世紀(jì) 70 年代，歐美等發(fā)達(dá)國家開始進(jìn)行無人駕駛車的研究，大致可以分為三個(gè)階段：軍事用途、高速公路和城市環(huán)境 ]3[ 。在戰(zhàn)場上的軍事活動(dòng)中，在惡劣環(huán)境條件下的生產(chǎn)勞動(dòng)中，凡不宜由人直接承擔(dān)的任務(wù)，均可由智能機(jī)器人代替，如智能小車可以適應(yīng)不同環(huán)境，不受溫度、濕度等條件的影 響，完成危險(xiǎn)地段、人類無法介入等特殊情況下的任務(wù)。對月球和太陽系其他行星的探測，對太陽系以外的宇宙進(jìn)行考察，對數(shù)千米以下的海底的研究，都是目前單靠人力所不能及的。 智能車在我們的現(xiàn)實(shí)生活中的應(yīng)用意義極大。機(jī)器人學(xué)涉及的專業(yè)領(lǐng)域很多，主要內(nèi)容有運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、傳感技術(shù)、控制技術(shù)、行動(dòng)規(guī)劃和應(yīng)用工程等。 參考文獻(xiàn) ...................................................................................................................... 31 附錄一：原理圖 .......................................................................................................... 32 附錄二：上位機(jī)主要程序代碼： .............................................................................. 33 第 1 頁 前 言 課題背景及意義