【正文】 入減速區(qū)時,由單片機控制進行 PWM 變頻調(diào)速,通過軟件改變脈沖調(diào)寬波形的占空比 ,實現(xiàn)調(diào)速。前進時，驅(qū)動兩個直流電機都正轉(zhuǎn),后退時，則兩電機都反轉(zhuǎn)。PWM 信號由單片機軟件產(chǎn)生，使用非常方便。這個電壓可以由脈沖的寬度調(diào)節(jié)。電機是一個慣性環(huán)節(jié)，它的電樞電流餓轉(zhuǎn)速均不能突變，很高的頻率的PWM 加在電機上，效果相當于施加一個恒定電壓的直流電。PWM 的理論基礎(chǔ)是：沖量相等而形狀不同的的窄脈沖加在具有慣性的環(huán)節(jié)上，其效果基本相同。 圖 35 L298 管腳分布圖 PWM 調(diào)速原理脈沖寬度調(diào)制（Pulse Width Modulation） ，簡稱 PWM。圖 34 電機驅(qū)動電路L298 集成 H 橋芯片。能根據(jù)輸入電壓的大小輸出不同的電壓和功率，解決了負載能力不夠這個問題。另外，L298 的驅(qū)動功率較大，在 6~46V 的電壓下，可以提供 2A 的額定電流，并且具有過熱自動關(guān)斷和電流反饋檢測功能，安全可靠；為了保證 L298 正常工作，我們另外安裝了續(xù)流二極管。L298 中有兩套 H 橋電路，剛好可以控制兩個電機。直流電機常用的 PWM，及脈寬調(diào)制方式驅(qū)動。 電機驅(qū)動電路 驅(qū)動電路小車使用的是直流電機。表 31 P1 口引腳第二功能引腳號 第二功能 T2 定時器 /計數(shù)器 T2 的外部計數(shù)輸入，時鐘輸出 T2EX 定時器 /計數(shù)器 T2 的捕捉/ 重載觸發(fā)信號和方向控制 MOSI 在系統(tǒng)編程用 MISO 在系統(tǒng)編程用 SCK 在系統(tǒng)編程用表 32 P3 口引腳第二功能引腳號 第二功能 RXD 串行輸入 TXD 串行輸出 INT0(外部中斷 0) INT0(外部中斷 0) T0（定時器 0 外部輸入） T1（定時器 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)存儲器寫選通)另外還有第九引腳 RST 為復(fù)位引腳。且P1 口部分引腳和 P3 口具有第二功能。4 個 P 口在一般情況下都是是一個 8 位雙向 I/O 口。其引腳排列如圖 33 所示。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(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。其他 P 口用外接控制小車的各種控制開關(guān)，P0口外接 10K 的上拉電阻，可用于外接 LCD1602。 圖 32 單片機最小系統(tǒng)AT89S52 單片機最小系統(tǒng)包括了一路復(fù)位開關(guān)，用于小車復(fù)位。單片機控制模塊使用的是 ATMEL 公司生產(chǎn)的 AT89S52，使用該芯片很容易實現(xiàn)對其他模塊的控制。圖 31 整體原理電路圖 單片機控制電路單片機是控制單元的核心?？紤]到電機控制要使用 PWM 波形，而 AT89S52 單片機本身不能產(chǎn)生 PWM，需要外加電路或使用軟件的方式實現(xiàn)，為減少硬件電路，這里選用軟件產(chǎn)生 PWM 方式。把碼盤裝在電機的軸上，碼盤隨電機一起轉(zhuǎn)動，這里使用的是改進過的的碼盤，把圓形硬紙片切制成直徑為 25mm 的圓，再把圓周用鋸條均勻切 12 條縫，縫的寬度約為 1mm。 避障的原理和循跡一樣，在車頭裝了一個傳感器，傳感器檢測到障礙物時，小車減速，車體做出相應(yīng)的反應(yīng)。3 硬件設(shè)計 總體設(shè)計方案智能小車采用后輪驅(qū)動，后輪左右兩邊各用一個電機驅(qū)動，調(diào)制兩個后面兩個輪子的轉(zhuǎn)速從而達到控制轉(zhuǎn)向的目的，前輪是萬象輪，起支撐的作用。故不予考慮。 顯示模塊由于小車要顯示速度和行駛距離，內(nèi)容較多。我們可以通過軟件編程產(chǎn)生 PWM，既能充分利用可用資源，又不浪費。本設(shè)計中小車的主控采用我們最為熟悉的AT89S52 單片機。控制的方法有很多，大部分都采用單片機控制。且直流電機易于控制，驅(qū)動電路十分簡單。表 24 電機控制方式對比直流電機 步進電機調(diào)速性能 較好 較差位置控制精度 較差 好驅(qū)動 簡單 復(fù)雜穩(wěn)定性 較好 好，僅與控制脈沖有關(guān)由上表可以看出步進電機和直流電機都有各自的優(yōu)點。但步進電機的驅(qū)動相對較復(fù)雜，要由控制器和功率放大器組成。與直流電機不同，要使步進電機連續(xù)的轉(zhuǎn)動，需要連續(xù)不斷的輸入點脈沖信號，轉(zhuǎn)速的大小由外加的脈沖頻率決定。步進電機具有良好的控制性能。此方法性能較好，電路和控制都比較簡單。直流電機的驅(qū)動電路實際上就是一個功率放大器。直流電機具有良好的調(diào)速性能，控制起來也比較簡單。故有兩種方案。表 23 速度檢測系統(tǒng)方案對比霍爾傳感器 關(guān)電碼盤抗干擾性 較強 強實時性 較好 好易用性 需和磁鋼配對使用，較麻煩較簡單由上表可以看出光電碼盤在各方面都具有一定的優(yōu)勢，因此本設(shè)計采用關(guān)電碼盤測速。 速度檢測系統(tǒng)在電機測速中，考慮了兩種方案：一種是使用光電碼盤，即透射式光電傳感器（凹槽型，類似老式鼠標） ，另一種是霍爾傳感器（適合較高速度） 。我們可以再外接一個 LED 作為檢測指示燈，則可以明顯觀察到這個變化。這里我們就可以利用光敏二極管對光源變換的敏感反映，檢測外部光源。光敏電阻器（photovaristor）又叫光感電阻，是利用半導(dǎo)體的光電效應(yīng)制成的一種電阻值隨入射光的強弱而改變的電阻器；入射光強，電阻減小，入射光弱，電阻增大。所以需要選擇穩(wěn)定性較好的，故本設(shè)計選擇超聲波檢測。常用的有紅外檢測和超聲波檢測，兩種方案的區(qū)別見表 22。 障礙物檢測可以有多種方法：紅外光檢測、超聲波檢測、甚至機械接觸。又考慮到在測障過程中小車車速及避障反應(yīng)堆小車速度的限制，小車應(yīng)在距障礙物 10CM 的范圍內(nèi)做出反應(yīng)，這樣才能在順利繞過障礙物的同時還為下一步駛?cè)胲噹鞂ふ业阶罴训奈恢煤头较??；谶@些優(yōu)勢以及處于成本的考慮，本設(shè)計采用小車底部，距地面高度合適，可以達到很好的檢測效果。具體區(qū)別見表 21。這兩種方案都可以達到小車循跡要求，目前使用最為普遍的循跡檢測方法是紅外探測法。 循跡檢測系統(tǒng)循跡檢測常用到傳感器。它是實現(xiàn)自動檢測和自動控制的首要環(huán)節(jié)。 圖 21 系統(tǒng)總體設(shè)計框圖 方案選擇論證檢測系統(tǒng)主要運用傳感器作為外部敏感元件，進行外部信號的檢測。本方案能實現(xiàn)對電動車的運動狀態(tài)進行實時控制，控制靈活、可靠，精度高，可滿足對系統(tǒng)的各項要求。實驗測試結(jié)果滿足要求。軟件中主要用到工業(yè)中常用的 PID 控制算法。整個系統(tǒng)具有自動尋跡、尋光和速度測試功能。 研究內(nèi)容本設(shè)計的智能電動小車具有自動尋跡、尋光、避障、速度檢測功能，可程控行駛速度、準確定位停車。與此同時，智能小車可以應(yīng)用于考古、機器人、醫(yī)療器械等許多方面，尤其在足球機器人研究方面具有很好的發(fā)展前景。這種智能小車能夠自動搜尋前進路線，還能爬坡；感知前方的障礙物，并自動尋找前進方向，避開障礙物；加入相關(guān)聲光訊號后，更能體現(xiàn)出智能化和人性化的一面。智能小車正是模仿機器人的一種嘗試。我們知道，機器人技術(shù)的發(fā)展是一個國家高科技水平和工業(yè)自動化程度的重要標志和體現(xiàn)。因此，可遙控的智能化小車的研究是非常有意義的，具有很大潛在市場價值的。各種智能小車在智能化玩具中占了很大的比例。 Track finding and obstacle avoidance。 Sensor。s attention has been widely applied to design a variety of toys and other products,which greatly enriched people39。隨著我國高科技水平的不斷提高和工業(yè)自動化進程的不斷推進，智能小車被廣泛應(yīng)用于各種玩具和其他產(chǎn)品的設(shè)計中，極大地豐富了人們的生活。電機驅(qū)動采用常用的 PWM方式進行電機的調(diào)速控制，小車的速度通過液晶屏來顯示。利用反射式光電傳感器檢測黑線實現(xiàn)小車循跡，利用超聲波傳感器檢測道路上的障礙，控制電動小汽車的自動避障，整個系統(tǒng)具有自動尋跡、尋光和速度測試功能。 本科畢業(yè)論文(設(shè)計)論文題目 基于 AT89S52 單片機的多功能智能小車設(shè)計論文 2022 年 4 年 28 月。學(xué)位論文作者簽名： 日 期： ）摘 要本文介紹了一種利用 AT89S52 單片機為控制核心，結(jié)合多種傳感器以及 PID 算法實現(xiàn)循跡避障功能的智能小車。其中，控制部分采用 AT89S52，AT89S52 是一款 8 位單片機，它的易用性和多功能性受到了廣大使用者的好評。整個系統(tǒng)的電路結(jié)構(gòu)較簡單，可靠性能高，能滿足各種設(shè)計的要求。關(guān)鍵詞:單片機；傳感器；PWM 調(diào)速；循跡避障； pid 控制算法AbstractThis paper introduced an kind of intelligent car that use AT89S52 SCM as control core , bine with multiple sensors and PID control algorithm to achieve the function that find track and avoid obstacles. the electrical car uses reflective photoelectric sensor to detect black line to achieve trackfinding, uses ultrasonic sensors to detect obstacles on the road to avoid obstacles entire system has the function that tra