【正文】 測速流程圖小車行駛時，測速模塊檢測到貼在車輪上的圓形遮光板黑白線交替時產(chǎn)生的脈沖變化，進(jìn)入中斷0，脈沖數(shù)記錄變量加一，如此反復(fù)掃描中斷0，記錄總脈沖數(shù)。當(dāng)車輪轉(zhuǎn)動時，安裝在輪胎上的圓形遮光板轉(zhuǎn)動，每通過一個黑白條時便產(chǎn)生一個脈沖，由累計(jì)脈沖的總數(shù)便可得到行駛的路程。具體程序見附錄B相關(guān)程序中鐵塊檢測函數(shù)det_metal()。 檢測鐵片程序設(shè)計(jì)鐵塊檢測模塊是系統(tǒng)的另一個重要組成部分，此模塊的設(shè)計(jì)直接與小車行駛過程加減速及停止功能相關(guān)。 循跡模塊流程圖當(dāng)小車行駛時，進(jìn)入循跡模塊控制，首先檢測三路循跡模塊是否檢測到黑線，當(dāng)檢測到黑線時，判斷是那路循跡模塊檢測到黑線。檢測到三口信號之后進(jìn)行反應(yīng)選擇。具體程序見附錄B相關(guān)程序中初始化函數(shù)init()。 初始化程序設(shè)計(jì)在程序中負(fù)責(zé)初始化單片機(jī)系統(tǒng)、電機(jī)和中斷/定時器等屬性。當(dāng)檢測到第二塊鐵片時小車加速運(yùn)行，當(dāng)檢測到第三塊時減速運(yùn)行，為停車做好準(zhǔn)備，當(dāng)檢測到第四塊鐵片時小車停止。 整體軟件控制流程圖該系統(tǒng)中小車的啟停加減速運(yùn)行狀態(tài)的改變是由傳感器檢測到鐵片時給單片機(jī)發(fā)送信號確定的。三者相互關(guān)聯(lián)，密不可分。ABS文件由OH51轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的Hex文件，以供調(diào)試器dScope51或tScope51使用進(jìn)行源代碼級調(diào)試，也可由仿真器使用直接對目標(biāo)板進(jìn)行調(diào)試，也可以直接寫入程序存貯器，如EPROM中。然后分別由C51及A51編譯器編譯生成目標(biāo)文件(.OBJ)。C51工具包中的uVision與Ishell分別是C51 for Windows和for Dos的集成開發(fā)環(huán)境(IDE)，可以完成編輯、編譯、連接、調(diào)試、仿真等整個開發(fā)流程。在開發(fā)大型軟件時更能體現(xiàn)高級語言的優(yōu)勢。Keil C51軟件提供豐富的庫函數(shù)和功能強(qiáng)大的集成開發(fā)調(diào)試工具，全Windows界面。 單片機(jī)編程軟件《KEIL》Keil C51是美國Keil Software公司出品的51系列兼容單片機(jī)C語言軟件開發(fā)系統(tǒng)，與匯編相比，C語言在功能上、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護(hù)性上有明顯的優(yōu)勢，因而易學(xué)易用。目前已經(jīng)有很多種嵌入式實(shí)時多任務(wù)操作系統(tǒng)，如：Linux、RTX51及UC/OS等，可以更有效的利用系統(tǒng)的各種資源，簡化編程，縮短開發(fā)周期。電流分為兩路，一路通過7805穩(wěn)壓后向單片機(jī)控制系統(tǒng)和傳感器供電，另一路直接加到電機(jī)驅(qū)動電路，這樣即利用了雙電源減少耦合的優(yōu)點(diǎn)，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定，又提高了空間的利用率。并要合理的設(shè)計(jì)其段選和位選的選通時間，實(shí)現(xiàn)動態(tài)掃描顯示。管腳A0～A2接單片機(jī)并行口，通過對單片機(jī)對芯片進(jìn)行控制，管腳Y0～Y3分別與4位八段數(shù)碼管中的a1﹑a2﹑a3﹑a4四個數(shù)位選擇端相連，這四個數(shù)位選擇端用來產(chǎn)生LED選通信號。74HC138特有3個使能輸入端：兩個低有效（E1和E2）和一個高有效（E3）。本設(shè)計(jì)中采用的譯碼器芯片74HC138作為數(shù)碼管位選顯示驅(qū)動器。本設(shè)計(jì)中采用的鎖存器芯片74HC573作為數(shù)碼管段選顯示驅(qū)動器，用單片機(jī)的并行口控制，一個數(shù)碼顯示電路用8個口線，用專用驅(qū)動芯片控制可以減少對CPU的利用時間,單片機(jī)將有更多的時間去完成其他功能。為了減少IO口的占用，合理分配IO口，我們采用P0口為數(shù)據(jù)口，并配合P2口使能段選和位選。因?yàn)楫?dāng)單片機(jī)復(fù)位時P0、PPP3都會置高，所以選用PNP型三極管，如果選用NPN型三極管，在復(fù)位時會讓三極管導(dǎo)通，必須進(jìn)行軟件調(diào)整，這樣增大系統(tǒng)的復(fù)雜性和不可靠性，盡管如此還是不能完全避免這種現(xiàn)象，所以這用PNP型三極管9015。由于蜂鳴器需要很大的電流才能驅(qū)動，所以必須在前級接一個三極管，起到電流放大作用。將它的信號輸出端接到INT0口，通過中斷方式進(jìn)行探測。為了防止路面不平及車體晃動對探測的影響，我們使用了有效距離為15mm的接近開關(guān)作為探測器。這一震蕩的變化，即被開關(guān)的后置電路放大處理并轉(zhuǎn)換為一確定的輸出信號，觸發(fā)開關(guān)并驅(qū)動控制器件，從而做非接觸式目標(biāo)檢測。震蕩器通過傳感器的感應(yīng)面，在其前方產(chǎn)生一個高頻交變的電磁場。其工作原理為：利用外界的金屬性物體對傳感器的高頻震蕩產(chǎn)生的阻尼效應(yīng)從而識別金屬物體的存在。 測速車輪面板，智能車的車輪直徑，周長。通過前面敘述的原理，就可以算出小車的速度和行走的距離。這兩種相反的狀態(tài)表現(xiàn)在電路中，就是高低電平組成的脈沖信號。被檢測物表面的光滑程度和表面顏色影響反射光的強(qiáng)弱，反射面越不光滑，顏色越暗，則反射光越弱。速度傳感器有多種，本系統(tǒng)采用的是反射式光電傳感器。假設(shè)在車輪轉(zhuǎn)動一周的過程中均勻地得到M個脈沖信號，那么距離測量的最大誤差就變?yōu)長/M，如果在時間t內(nèi)得到的計(jì)數(shù)脈沖為N個，那么小車行駛的距離為：。如果小車轉(zhuǎn)動一周得到一個信號，則很顯然的，距離測量的最大誤差就是車輪的周長。L。直接得到小車的速度的傳感器很難實(shí)現(xiàn)，但是小車行駛的距離是容易測量的，因?yàn)檐囕喸谛旭偟倪^程中一直在旋轉(zhuǎn)。我們用t表示時間，S表示路程，υ表示瞬時速度，那么它們的數(shù)學(xué)定義為：，小車的平均速度為：。保證差值為2V以上。圖中電阻R3用于調(diào)整發(fā)射管的功率和接收管的靈敏度。 黑線檢測電路探測到黑色時輸出為高，輸出電壓隨探測物體表面顏色深度的減小而降低。每個尋跡傳感器由一個ST188反射式紅外光電傳感器組成，內(nèi)部由高發(fā)射功率紅外光電二極管和高靈敏度光電晶體管組成。若有兩旁的傳感器，則可以提前探測到哪一邊有軌跡，方便程序的判斷。一只置于軌道中間，兩只置于軌道外側(cè)。 循跡模塊設(shè)計(jì)本系統(tǒng)采用的是反射式紅外發(fā)射－接收器方案檢測黑線，其原理是光線照射到路面并反射，由于黑線和白線的反射系數(shù)不同，可根據(jù)接收到的反射光的強(qiáng)弱來判斷傳感器和黑線相對位置。而IN1~IN4四個接口則用來選擇電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向。L298N的邏輯功能： L298N的邏輯功能表ENA(ENB）IN1(IN3)IN2（IN4)電機(jī)運(yùn)行情況HHL正傳HLH反轉(zhuǎn)H同IN2(IN4)同IN1(IN3)快速停止LXX停止L298N的外形及封裝： L298N實(shí)物圖電機(jī)驅(qū)動L298N原理圖： 電機(jī)驅(qū)動電路、4個二極管、2個100uF的電解電容。12腳接輸入控制電平，控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn)，ENA，ENB接控制使能端，控制電機(jī)的停轉(zhuǎn)。1腳和15腳可單獨(dú)引出連接電流采樣電阻器，形成電流傳感信號。電機(jī)驅(qū)動芯片L298N是SGS公司的產(chǎn)品，內(nèi)部包含4通道邏輯驅(qū)動電路。同時，可以通過UU2的切換來控制電動機(jī)的正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)。當(dāng)電機(jī)穩(wěn)定開動后，有 (f為摩擦力) （32）則 （33）所以 （34）由上式可知智能車的速度與脈寬成正比。脈寬調(diào)速實(shí)質(zhì)上是調(diào)節(jié)加在電機(jī)兩端的平均功率，其表達(dá)式為： （31）式中P為電機(jī)兩端的平均功率；為電機(jī)全速運(yùn)轉(zhuǎn)的功率；K為脈寬。當(dāng)脈沖頻率在10Hz以下時，電機(jī)轉(zhuǎn)動有明顯的跳動現(xiàn)象，經(jīng)反復(fù)試驗(yàn)，本車在脈沖頻率為15～20Hz時控制效果最佳。脈沖寬度一定時，頻率對電機(jī)運(yùn)行的平穩(wěn)性有較大影響，脈沖頻率高馬達(dá)運(yùn)行的連續(xù)性好，但帶負(fù)載能力差；脈沖頻率低則反之。電機(jī)工作狀態(tài)切換時線圈會產(chǎn)生反向電流，通過四個保護(hù)二極管DDDD4接入回路，防止電子開關(guān)被反向擊穿。 H型驅(qū)動模塊的設(shè)計(jì)當(dāng)U1為高電平，U2為低電平時，6管導(dǎo)通，5管截止，電動機(jī)正轉(zhuǎn)。 STC89C52復(fù)位電路 電機(jī)驅(qū)動電路設(shè)計(jì)本電路采用的是基于PWM原理的H型驅(qū)動電路。，按下按鍵S2，電源對C充電，使RST端快速到達(dá)高電平；松開按鍵，C向芯片的內(nèi)阻放電，恢復(fù)為低電平，從而使單片機(jī)可靠復(fù)位。只要Vcc的上升時間不超過1ms，就可以時間自動上電復(fù)位。復(fù)位電路通常采用上電自動復(fù)位和按鈕復(fù)位兩種方式。 復(fù)位電路STC89C52的復(fù)位是由外部的復(fù)位電路來實(shí)現(xiàn)的。在設(shè)計(jì)印刷電路板時，晶體和電容應(yīng)盡可能靠近單片機(jī)芯片安裝，以減少寄生電容，更好的保證振蕩器穩(wěn)定和可靠地工作。本設(shè)計(jì)采用最常用的內(nèi)部時鐘方式，即用外接晶體和電容組成的并聯(lián)諧振回路。內(nèi)部時鐘方式和外部時鐘方式。 STC89C52單片機(jī)最小系統(tǒng) 時鐘電路STC89C52雖然有內(nèi)部振蕩電路，但要形成時鐘，必須外部附加電路。(2)內(nèi)部存儲器容量有限。由于集成度的限制，最小應(yīng)用系統(tǒng)只能用作一些小型的控制單元。 STC89C52的接口控制圖 最小應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)STC89C52是片內(nèi)有ROM/EPROM的單片機(jī)，因此，這種芯片構(gòu)成的最小系統(tǒng)簡單﹑可靠。掉電保護(hù)方式下，內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)。除此，STC89C52支持2種軟件可選擇節(jié)電模式。片上Flash允許程序存儲器在系統(tǒng)上可編程，亦適于常規(guī)編器。本系統(tǒng)選用的是52系列的STC89C52芯片作為控制核心，STC89C52是低功耗、高性能的CMOS8位微控制器，具有8K在系統(tǒng)可編程Flash存儲器。二是系統(tǒng)配置，既按照系統(tǒng)功能要求配置外圍設(shè)備，如鍵盤顯示器﹑打印機(jī)﹑A/D﹑D/A轉(zhuǎn)換器等，要設(shè)計(jì)合適的接口電路。單片機(jī)控制部分：Intel公司的STC89C52。聲光報警模塊：采用蜂鳴器報警。金屬塊檢測部分：采用金屬塊傳感器接近開關(guān)檢測。電流分兩路，一路通過7805穩(wěn)壓管穩(wěn)壓后向控制系統(tǒng)和傳感器供電，另一路加到電機(jī)驅(qū)動電路，這樣利用了雙電源減少耦合的優(yōu)點(diǎn)，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，有提高了空間的利用率。優(yōu)點(diǎn)是減少耦合，提高系統(tǒng)穩(wěn)定性；缺點(diǎn)為電路較復(fù)雜，電池占空間較大。方案二：雙電源供電。 電源模塊方案一：單電源