【正文】 匯編代碼，就能體會(huì)到Keil for C51 生成的目標(biāo)代碼效率非常之高，多數(shù)語(yǔ)句生成的匯編代碼很緊湊， 10 容易理解。 4 軟件設(shè)計(jì) 軟件調(diào)試平臺(tái) Keil for C51 是美國(guó) Keil Software 公司出品的 C 語(yǔ)言軟 件開發(fā)系統(tǒng)，與匯編相比， C語(yǔ)言在功能上、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護(hù)性上有明顯的優(yōu)勢(shì)，因而易學(xué)易用。 LCD 顯示模塊設(shè)計(jì) 采用市面上容易購(gòu)買 1602LCD，由單片機(jī)的總線模式連接。被測(cè)量通過對(duì)輻射源或光學(xué)通路的影響，將被測(cè)信息調(diào)制到光波上，通常改變光波的強(qiáng)度、相位、空間分布和頻譜分布等，光電器件將光信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)。光電式傳感器的工作原理是 :首先將被測(cè)量的變化轉(zhuǎn)換成光信號(hào)的 9 變化，然后通過光電器件轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。 測(cè)速模塊設(shè)計(jì) 測(cè)速模塊的功能是完成當(dāng)前小車速度信息采集，并輸出標(biāo)準(zhǔn)脈沖信號(hào)，供單片機(jī)處理，運(yùn)算出小車實(shí)時(shí)速度。在我們的系統(tǒng)中，三個(gè)超聲波模塊接收端都有外部中斷功能的 IO口來(lái)確定是否檢測(cè)到超聲波。當(dāng)接收到超聲波時(shí)， IO口即為高電平。 對(duì)于放射探頭，我們選用的是發(fā)射頻率為 40KHz 的一種，該類型現(xiàn)在應(yīng)用較普遍，電路也比較簡(jiǎn)單，只需給發(fā)射端 40KHz 的脈沖， 發(fā)射探頭即不斷的往外發(fā)送超聲波。超聲波測(cè)距的原理如下： 8 首先超聲波傳感器向空氣中發(fā)射聲脈沖 , 聲波遇到被測(cè)物體反射回來(lái) , 若可以測(cè)出第一個(gè)回波達(dá)到的時(shí)間與發(fā)射脈沖間的時(shí)間差 t,利用 ,即可算得傳感器與反射點(diǎn)間的距離 s , 測(cè)量距離 ,若 sh 時(shí) ,則 d ≈ s。循跡功能如圖所示： 避障測(cè)距模塊設(shè)計(jì) 超聲波模塊是用來(lái)測(cè)距并且避障用的， 當(dāng)檢測(cè)到距離障礙物很近時(shí)，就給主程序一個(gè)信號(hào)，提示要轉(zhuǎn)彎了，而轉(zhuǎn)彎的角度則通過不斷的測(cè)距來(lái)實(shí)現(xiàn)，當(dāng)距離穩(wěn)定后則不再偏轉(zhuǎn)。 7 圖 3 L298N實(shí)物圖 循跡模塊設(shè)計(jì) 循跡是指小車在白色地板上循黑線行走通常采取的方法是紅外探測(cè)法 ,紅外探測(cè)法即利用紅外線在不同顏色的物體表面具有不同的反射性質(zhì)的特點(diǎn) ,在小車行駛過程中不斷地向地面發(fā)射紅外光 ,當(dāng)紅外光遇到白色紙質(zhì)地板時(shí)發(fā)生漫反射反射光被裝在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接收不到紅外光 ,單片機(jī)就是否收到反射回來(lái)的紅外光為依據(jù)來(lái)確定黑線的位置和小車的行走路線 ,從而實(shí)現(xiàn)小車的循跡功能。由上表可知 EnA為低電平時(shí)，輸入電平對(duì)電機(jī)控制不起作用，當(dāng) EnA 為高電平，輸入電平為一高一低，電機(jī)正或反轉(zhuǎn)。 EnA， EnB 接控制使能 端，控制電機(jī)的停轉(zhuǎn)。1 腳和 15 腳下管的發(fā)射極分別單獨(dú)引出以便接入電流采樣電阻，形成電流傳感信號(hào)。 4腳 VS接電源電壓， VS電壓范圍 VIH為＋ 2． 5～ 46 V。考慮到節(jié)省能耗和成本的高低，我們選用 L298 驅(qū)動(dòng)兩相步 進(jìn)電機(jī)?？梢苑奖愕尿?qū)動(dòng)兩個(gè)直流電機(jī)，或一個(gè)兩相步進(jìn)電機(jī)。輸出電流大，瞬間峰值電流可達(dá) 3A，持續(xù)工作電流為 2A；內(nèi)含兩個(gè) H 橋的高電壓大電流全橋式驅(qū)動(dòng)器，可以用來(lái)驅(qū)動(dòng)直流電動(dòng)機(jī)和步進(jìn)電動(dòng)機(jī)、繼電器、線圈等感性負(fù)載；采用標(biāo)準(zhǔn) TTL 邏輯電平信號(hào)控制；具有兩個(gè)使能控制端，在不受輸入信號(hào)影響的情況下允許或禁止器件工作；有一個(gè)邏輯電源輸入端，使內(nèi)部邏輯電路部分在低電壓下工作；可以外接檢測(cè)電阻，將變化量反饋給控制電路。該芯片采用 15 腳封裝。 C +85176。內(nèi)部振蕩器： ，177。 根據(jù)題目的要求，我們制作了 C8051F410 的最小系統(tǒng)板，這樣用起來(lái)方便、靈活可根據(jù)需求搭建任意電路，其主要包括：電源、 ISP下載 接口、晶振電路、復(fù)位電路。小車硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖如下： 單 片 機(jī) 控 制 器 測(cè)速電路 循跡模塊 壁障模塊 測(cè)距模塊 顯示電路 驅(qū)動(dòng)電路 測(cè)試模塊 4 車體設(shè)計(jì) 智能小車采用前后輪驅(qū)動(dòng)，四個(gè)輪子各用一個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，通過控制四個(gè)輪子的轉(zhuǎn)向來(lái)控制小車行進(jìn)方向，采用四輪小車控制靈活，沒有甩頭也沒有推頭，能滿足各個(gè)環(huán)境的要求。 經(jīng)比較選擇 LCD1602 液晶顯示器作為顯示器件。 方案二：采用 LCD1602 液晶顯示器。優(yōu)點(diǎn)：亮度高、工作電壓低、小型化、壽命長(zhǎng)、耐沖擊和性能穩(wěn)定、易于查看。 綜上考慮，選用方案三，配合電機(jī)碼盤進(jìn)行測(cè)速。光電 傳感器 是各種光電檢 測(cè)系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵元件，它是把光 信號(hào) （紅外、可見及紫外光輻射）轉(zhuǎn)變成為電信號(hào)的器件。 方 案三：采用光電傳感器?；魻栐哂畜w積小，頻率響應(yīng)寬度大，動(dòng)態(tài)特性好，對(duì)外圍電路要求簡(jiǎn)單，使用壽命長(zhǎng)，價(jià)格低廉等特點(diǎn)，電源要求不高，安裝也較為方便。但無(wú)論是 反射式紅外傳感器還是對(duì)射式紅外傳感器，他們對(duì)都對(duì)外圍環(huán)境要求較高，易受外部環(huán)境的影響，穩(wěn)定性不高，安裝困難且價(jià)格較為昂貴。 3 考慮到經(jīng)濟(jì)可靠，選用第 三種方案。超聲波不受被測(cè)物體的透明度、顏色、電導(dǎo)率的影響，但不適合測(cè)量海棉或棉織物等吸音材料。超聲波測(cè)距是通過發(fā)射聲波，接受反射回波并計(jì)算回波時(shí)間從而得出與反射物體的距離。超聲波由發(fā)射和接受兩大部分組成，除了電路，主要器件是超聲換能器，其基本原理是基于壓電效應(yīng)。 方案二：采用超聲波傳感器。能非常準(zhǔn)確地測(cè)出小車與障礙物的距離，但是單個(gè)發(fā)射器的照射范圍不能太小，而且價(jià)格昂貴、速度快，因此不使用激光管作為測(cè)距模塊。 經(jīng)過比較分析，從經(jīng)濟(jì)性和可靠性選 擇方案 3 作為巡跡檢測(cè)電路的方案。它的特點(diǎn)是尺寸小、使用方便、工作狀態(tài)受溫度影響小。采用紅外線發(fā)射，外面可見光對(duì)接收信號(hào)的影響較小，再用射極輸出器對(duì)信號(hào)進(jìn)行隔離。在小車行駛過程中不斷地向地面發(fā)射紅外光，當(dāng)紅外光遇到白色紙質(zhì)地板時(shí)發(fā)生漫反射，反射光被裝在電動(dòng)小車上的接收管接收；如果遇到黑線則紅外光被吸收，電動(dòng)小車上的接收管接收不到紅外光。 方案 3：采用紅外探測(cè)法實(shí)現(xiàn)。 方案 2：采用顏色傳感器。將阻值的變化值經(jīng)過比較器就可以輸出高低電平。當(dāng)光線照射到白線上面時(shí)，光線發(fā)射強(qiáng)烈，光線照射到黑線上面時(shí)，光線發(fā)射較弱。 循跡模塊論證與分析 巡跡是指小車在白色地板上檢測(cè)黑線，執(zhí)行相應(yīng)的動(dòng)作，通常采用的方案有： 方案 1：利用光敏電阻組成光敏探測(cè)器。這種調(diào)速方式有調(diào)速特性優(yōu)良、調(diào)整平滑、調(diào)速范圍廣、過載能力大，能承受頻繁的負(fù)載沖擊，還可以實(shí)現(xiàn)頻繁的無(wú)級(jí)快速啟動(dòng)、制動(dòng)和反轉(zhuǎn)等優(yōu)點(diǎn)。用該芯片作為電機(jī)驅(qū)動(dòng)，操作方便，穩(wěn)定性好，性能優(yōu)良，容易買到。 方案三：采用專用芯片 L298N 作為電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片。線性型驅(qū)動(dòng)的電路結(jié)構(gòu)和原理簡(jiǎn)單，成本低，加速能力強(qiáng)，但功率損耗大，特別是低速大轉(zhuǎn)距運(yùn)行時(shí)，通過電阻 R 的電流大，發(fā)熱厲害，損耗大，對(duì)環(huán)境要求較高，不能滿足 2 制作要求。 綜上述幾種方案論證，選擇方案三作為這次比賽的控制核心部件。 c8051f 系列兼容了 51 指令，片內(nèi)資源豐富 ， 單片機(jī)運(yùn)算功能強(qiáng)，軟件編程靈活，自由度大，可與常用 51 單片機(jī)兼容，可用軟件編程實(shí)現(xiàn)各種算法和邏輯控制，并且由于其功耗低，體積小，技術(shù)成熟和成本低等優(yōu)點(diǎn)，使其在各個(gè)領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。采用 MCS51 系列單片機(jī)，經(jīng)典的 MCS51 單片機(jī)功能和速度有限；而高檔的 MCS51 系列衍生產(chǎn)品價(jià)格昂貴、冗余資源較多、使用范圍較 窄，價(jià)格較貴。但本系統(tǒng)不需要復(fù)雜的邏輯功能，對(duì)數(shù)據(jù)的處理速度的要求也不是非常高，且從使用及經(jīng)濟(jì)的角度考慮，我們放棄了此方案。 CPLD 可以實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜的邏輯功能、規(guī)模大、密度高、體積小、穩(wěn)定性高、 IO 資源豐富、易于進(jìn)行功能擴(kuò)展且具有各種 IP核可以調(diào)用。 微控制器的論證與分析 微控制器是系統(tǒng)控制的中心部件，負(fù)責(zé)控制與協(xié)調(diào)各種傳感器的監(jiān)測(cè)工作。 方案三：采用 RP5 履帶車底盤，其比較專業(yè)，驅(qū)動(dòng)能力強(qiáng)，扭矩大，造型美觀，擴(kuò)展性強(qiáng)，但價(jià)格昂貴。需要自己制作花費(fèi)精力，又不能保證在一定時(shí)間內(nèi)做出，因?yàn)橐紤]到要在短時(shí)間做出， 所以排除此種方案。本設(shè)計(jì)的智能小車實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)顯示速度和壁障距離，循跡控制，自動(dòng)避障三大功能。汽車的智能化在提高汽車的行駛安全性，操作性等方面都有巨大的優(yōu)勢(shì)，在一些特殊 的場(chǎng)合下也能滿足一些特殊的需要。 關(guān)鍵詞： L298N 循跡 避障 測(cè)距 測(cè)速 c8051f410 Abstract: the research, development and application of intelligent car involved in sensing technology, electrical technology, electrical control technology and intelligent control discipline, intelligent control technology is a cross science prehensive technology, the contemporary research is very active, are applied widely. Smart as a new product of modern society, is the future development direction, it can be in accordance with the preset module automatically run in a specific environment, can be used in scientific exploration purposes, without human management, can acplish expected to achieve goals or higher. This design USES C8051F410 the single chip processor as the core, to design a smart car and to test its functionality, using singlechip microputer realize car stop and turn。 本設(shè)計(jì)采用 C8051F410 單片機(jī)為控制核心，設(shè)計(jì)了一輛智能小車并對(duì)