【正文】 neChar( 2, 1 ,num[13])。 //算出來是MM 12M晶振if(flag==1) //超出測量，并顯示“”。 TL1=0。 time=TH1*256+TL1。 TX=0。 _nop_()。 _nop_()。 _nop_()。 _nop_()。 _nop_()。 _nop_()。 //短延時(shí)約15us _nop_()。}其中，StartModule()和Conut()子程序的功能分別為啟動(dòng)超聲波模塊和距離計(jì)算子，其程序清單如下：啟動(dòng)超聲波模塊子程序： void StartModule() { TX=1。 //當(dāng)RX為1計(jì)數(shù)并等待 TR1=0。 //當(dāng)RX為零時(shí)等待 TR1=1。當(dāng)檢測到前方貨架距離小于15cm時(shí)，則調(diào)用提升與抓捕子程序2. 超聲波測距子程序設(shè)計(jì)如下：啟動(dòng)子程序：void ultrasonic(void){ StartModule()。計(jì)算公式為：距離=（高電平時(shí)間*聲速）/2。在程序中只需給TRIG引腳大于10us高電平，然后拉低此引腳電位，該模塊便會(huì)自動(dòng)發(fā)送8個(gè)40khz的方波，并且將ECHO端置為高電平，定時(shí)器1開始計(jì)時(shí)。向右轉(zhuǎn)彎時(shí)，形參傳遞的值應(yīng)該是4，故調(diào)用子函數(shù)controlcar（4）來糾正偏運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的左偏狀態(tài)。 //小車直行.. .. .. //其他糾偏程序與前面類似，此處省略。(Right1==0))。(Right==1)amp。(Left==1)amp。 //小車左轉(zhuǎn)while((Left1==0)amp。(Right1==0))。(Right==0)amp。(Left==1)amp。 //小車左轉(zhuǎn) while((Left1==0)amp。(Right1==0))。(Right==0)amp。(Left==0)amp。 //小車右轉(zhuǎn)while((Left1==1)amp。(Right1==1)) 。(Right==0)amp。(Left==0)amp。 尋跡程序流程圖4. 循跡程序部分清單while(1){while((Left1==0)amp。小車在既定軌跡上行駛中，當(dāng)小車向左偏離黑色道路時(shí)，單片機(jī)查詢到紅外對(duì)管反饋回來的左偏信號(hào)，控制小車右轉(zhuǎn)，并在12864上顯示小車狀態(tài)為“右轉(zhuǎn)”，使小車回到黑色道路上繼續(xù)行駛；向右偏離道路時(shí)，單片機(jī)同樣查詢到紅外對(duì)官反饋回來的右偏信號(hào)，控制小車左轉(zhuǎn)，并在12864上顯示小車狀態(tài)為“左轉(zhuǎn)”，使小車正常行駛。 紅外對(duì)管工作原理圖2. 循跡與紅外對(duì)管的關(guān)系使用符號(hào)LeftLeft、Right和Right1依次代表小車前方四對(duì)紅外對(duì)管輸出端的狀態(tài)，在程序中，CPU會(huì)不斷對(duì)單片機(jī)的I/O口進(jìn)行查詢，并根據(jù)各端口電平的高低來判斷需要執(zhí)行哪個(gè)子程序。電源上電后，D1處于持續(xù)工作狀態(tài)中，會(huì)持續(xù)發(fā)射紅外光（類似于發(fā)光二極管被點(diǎn)亮），當(dāng)紅外光遇到白色等對(duì)光的反射能力較強(qiáng)的物體被反射回來時(shí)，D2接收到紅外線，當(dāng)紅外光強(qiáng)度達(dá)到一定程度時(shí)，D2將導(dǎo)通（類似于三極管的導(dǎo)通過程），向單片機(jī)引腳送出低電平“0”。（為可變電阻，最大阻值為1000Ω，調(diào)節(jié)該電阻阻值，可以對(duì)紅外發(fā)射管進(jìn)行分壓和限流，改變紅外發(fā)射管所發(fā)射紅外光的強(qiáng)度。D1為紅外發(fā)射管，D2為紅外接收管。同時(shí)可以根據(jù)全局變量left、right中的值調(diào)整左右輪的轉(zhuǎn)速，從而使運(yùn)動(dòng)平臺(tái)平穩(wěn)運(yùn)動(dòng)。 //顯示字庫中的中文break。 IN4=0。 IN2=0。 CYCLE=12。left=3。 //顯示字庫中的中文 break。 ENB=0。 IN4=0。 IN2=0。 delay(1)。 IN3=0。 控制小車動(dòng)作程序流程圖 4. 小車控制子程序清單 void controlcar(unsigned int function) { IN1=0。在主程序中，主要采用調(diào)用子程序的方式并根據(jù)路面的情況改變運(yùn)動(dòng)狀態(tài)來實(shí)現(xiàn)尋跡。輪式自動(dòng)抓捕器運(yùn)動(dòng)過程的基本動(dòng)作有：前進(jìn)、后退、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)、掉頭、停車等。3. 控制小車動(dòng)作的算法與流程圖控制小車前進(jìn)的算法是編寫程序的依據(jù)，是輪式自動(dòng)定位抓捕器完成各動(dòng)作任務(wù)的關(guān)鍵。如果left、right兩個(gè)變量中的值改變時(shí)，便會(huì)影響兩輪控制端的高電平時(shí)間，從而控制兩輪轉(zhuǎn)速。 Cnt1=0。 if(Cnt1==right) ENB = 0。 } //低電平時(shí)間到 if(right==CYCLE) Cnt1=CYCLE。 //高電平時(shí)間到，控制端跳變?yōu)榈碗娖?if(Cnt == CYCLE) { ENA = 1。 //左輪占空比為100%的情況 else Cnt++。 //定時(shí)1mS TL0=(655361000)%256。void Timer0(void) interrupt 1 using 1 { static unsigned char Cnt,Cnt1。程序設(shè)計(jì)中利用定時(shí)器0產(chǎn)生1ms定時(shí)，并產(chǎn)生中斷，在定時(shí)器0中斷處理子程序中對(duì)L298N的兩個(gè)控制端分別輸送PWM調(diào)制信號(hào)以控制車輪轉(zhuǎn)速。 L298N控制小車運(yùn)行狀態(tài)表IN1IN2IN3IN4ENAENB小車狀態(tài)dddd00停止111111停止000011停止101011直行010111后退101111慢速右轉(zhuǎn)100111快速右轉(zhuǎn)111011慢速左轉(zhuǎn)011011快速左轉(zhuǎn) 2. PWM信號(hào)控制電機(jī)轉(zhuǎn)速由于本設(shè)計(jì)所選直流電機(jī)轉(zhuǎn)矩較大，電機(jī)全速前進(jìn)時(shí)速度過快，導(dǎo)致小車容易沖出既定軌跡，再也循不回來。（反之則反轉(zhuǎn)），PWM信號(hào)端ENA控制M1調(diào)速，ENB控制M2調(diào)速。IN2接高電平，電機(jī)M1反轉(zhuǎn)。實(shí)現(xiàn)電機(jī)正反轉(zhuǎn)就更容易了，輸入信號(hào)端input1(IN1)接高電平輸入端input2(IN2)接低電平，電機(jī)M1正轉(zhuǎn)。 L298N引腳圖一塊L298N可以直接驅(qū)動(dòng)兩臺(tái)直流電機(jī)，分別為M1和M2。簡而言之，直流電動(dòng)機(jī)的工作原理便是：外加的電源是直流的，但由于電刷和換向片的作用，在線圈中流過的電流是交流的，其產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩的方向卻是不變的。此時(shí)繞組線圈所受力的方向可根據(jù)左手定則判定，他們產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩仍然使得轉(zhuǎn)子逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)。繞組線圈所受力的大小可根據(jù)電磁力定律F=BIL得到。直流電動(dòng)機(jī)中固定有半圓形永磁體，產(chǎn)生磁場。當(dāng)抓手放置完貨物后，小車自行掉頭并循跡返回起點(diǎn)。如果檢測到貨架，則進(jìn)行抓取或者放置貨物。使小車保持在既定軌跡上，并進(jìn)行抓取或放置貨物。首先對(duì)硬件進(jìn)行初始化，然后LCD12864顯示作品相關(guān)信息，接著電機(jī)工作，驅(qū)動(dòng)小車向前行駛。包括系統(tǒng)運(yùn)行的主程序、循跡子程序、提升與抓捕子程序、測距子程序、以及顯示子程序。為系統(tǒng)的聯(lián)合調(diào)試奠定了堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。 貨架設(shè)計(jì)圖所示，1為貨架，2為貨物，貨架分為兩層，貨物由塑料泡沫切成。最后通過螺絲將第三部分吊輪，第四部分橫梁和第一部分主體聯(lián)結(jié)在一起，用502膠水將第二部分、第五部分和第一部分主體粘在一起，最終組裝好提升架。第四部分為橫梁，固定吊輪與提升架主體，本設(shè)計(jì)共用到2個(gè)橫梁。第二部分為擋軸，提供吊輪軌道，保證吊輪能按照預(yù)定軌道行進(jìn)，防止運(yùn)行時(shí)走偏脫離預(yù)設(shè)軌道。 HCSR04內(nèi)部原理圖 提升架設(shè)計(jì)與制作提升架采用透光性強(qiáng)、抗沖擊力強(qiáng)、絕緣性能優(yōu)良的亞克力板，按照所需要求設(shè)計(jì)開槽打孔。 HCSR04超聲波測距模塊設(shè)計(jì)HCSR04超聲波測距模塊可提供2cm400cm的非接觸式距離感測功能，測距精度可達(dá)高3mm；模塊包括超聲波發(fā)射器、接收器與控制電路。 PSB：并/串行接口選擇。 DB0～DB7：數(shù)據(jù)總線引腳。 E：使能信號(hào)引腳，在該引腳的下降沿，數(shù)據(jù)被寫入12864液晶；當(dāng)該引腳為高電平時(shí)，可以對(duì)12864液晶進(jìn)行數(shù)據(jù)讀操作。當(dāng)該引腳為高電平時(shí)選擇讀操作；反之，選擇寫操作。 RS：寄存器選擇引腳。 VO：對(duì)比度調(diào)節(jié)引腳。 VDD：電源正端。 VSS：電源地端。 12864液晶顯示模塊此模塊主要內(nèi)容為12864液晶顯示模塊的焊接，通過軟件控制實(shí)現(xiàn)對(duì)小車當(dāng)前狀態(tài)的顯示。當(dāng)左輪和右輪同時(shí)正轉(zhuǎn)時(shí)，小車前進(jìn)；當(dāng)左輪和右輪同時(shí)反轉(zhuǎn)時(shí)，小車后退；當(dāng)左輪反轉(zhuǎn)、右輪正轉(zhuǎn)時(shí)，小車左轉(zhuǎn)；當(dāng)左輪正轉(zhuǎn)、右輪反轉(zhuǎn)時(shí)，小車右轉(zhuǎn)。當(dāng)單片機(jī)給ENA或ENB腳高電平信號(hào)時(shí)，其控制的相應(yīng)電機(jī)正轉(zhuǎn)；單片機(jī)同時(shí)給ENA、ENB腳低電平或高電平時(shí)，電機(jī)停轉(zhuǎn)。引腳ENA和ENB為電動(dòng)機(jī)的使能接線腳。 L298N驅(qū)動(dòng)模塊的硬件電路由圖可知，L298N的引腳OUT1，OUT2，OUT3，OUT4為L298N芯片輸入到電動(dòng)機(jī)的輸出端，其中引腳OUT1和OUT2能控制兩相電機(jī)，對(duì)于直流電動(dòng)機(jī)，即可控制一個(gè)電動(dòng)機(jī)。 L298N驅(qū)動(dòng)模塊L298N是15腳Multiwatt封裝的，內(nèi)部包含4通道邏輯驅(qū)動(dòng)電路。當(dāng)單片機(jī)給IB腳高電平信號(hào)，同時(shí)給IA腳低電平信號(hào)時(shí)，電機(jī)反轉(zhuǎn)；當(dāng)單片機(jī)給IB腳低電平信號(hào)，同時(shí)給IA腳高電平信號(hào)時(shí)，電機(jī)正轉(zhuǎn)；單片機(jī)同時(shí)給IA、IB腳低電平時(shí)，電機(jī)停轉(zhuǎn)。下面主要對(duì)電機(jī)、LG9110以及電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路進(jìn)行詳細(xì)的介紹。 紅外對(duì)管硬件電路圖 電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊包括三個(gè)直流電機(jī)、一個(gè)LG9110電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片以及一個(gè)L298N驅(qū)動(dòng)芯片。將4對(duì)紅外對(duì)管垂直安裝在車的前下方并靠近路面，用來檢測地面的信號(hào)。因此，利用不同物質(zhì)對(duì)光的反射能力的差異可進(jìn)行黑白的判斷。循跡功能的實(shí)現(xiàn)主要是利用光的反射特性，以及紅外對(duì)管的工作原理。 本設(shè)計(jì)使用STC89C52RC作為主控芯片。還有兩節(jié)電池為舵機(jī)供電。此方案的缺點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)起來較復(fù)雜；優(yōu)點(diǎn)是景點(diǎn)和布局圖的大小可自行修改，成本低。 路線布局圖方案：自己繪制布局圖。缺點(diǎn)是車體較粗糙、不美觀；優(yōu)點(diǎn)是車身的大小可根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行確定，易于改造，價(jià)格低廉。 方案二：自己制作車體。 車體的選擇方案一：購買車體。方案二由于需要使用長導(dǎo)線會(huì)影響小車行駛。、超聲波傳感器以及紅外循跡模塊供電。實(shí)驗(yàn)室的電源箱可提供雙電源，分別給顯示模塊和小車驅(qū)動(dòng)模塊供電，其優(yōu)點(diǎn)是可提36V以內(nèi)的任意值穩(wěn)定輸出，電流也可根據(jù)需要輸出，但是占用資源過大，并且需要使用長導(dǎo)線連接220V電源，不便于小車自由行駛。這樣比較節(jié)約資源。 電源模塊方案一：。 測距模塊選用HCSR04超聲波傳感器，采用IO觸發(fā)測距，感應(yīng)角度小于等于15度，測試距離2cm到450cm，精度可達(dá)到3mm，且成本低，本設(shè)計(jì)要求測距范圍在100cm以內(nèi)，完全滿足要求，故選用HCSR04超聲波傳感器。帶字庫的LCD12864液晶為中文漢字圖形點(diǎn)陣液晶顯示模塊，可顯示字符、漢字及圖形，內(nèi)置8192個(gè)中文漢字，128個(gè)字符及64256點(diǎn)陣顯示RAM，功耗低、字跡清晰、美觀、顯示信息量大、顯示質(zhì)量高、畫面效果好。但是，LCD1602不能用來顯示漢字或圖像等。LCD1602能顯示2行共32個(gè)字符，是一種專門用來顯示數(shù)字、字母和符號(hào)等的點(diǎn)陣型液晶模塊。但顯示較單一，只能顯示數(shù)字和一些簡單的字符，顯示漢字比較困難，功耗大，實(shí)際電路較復(fù)雜。 顯示模塊方案一：使用LED數(shù)碼管進(jìn)行顯示。方案三：利用繼電器的打開和閉合來控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速和方向，電路規(guī)模小，但是由于內(nèi)部采用機(jī)械動(dòng)觸點(diǎn)，故可靠性較低。該驅(qū)動(dòng)板可驅(qū)動(dòng)兩臺(tái)直流電機(jī)，控制方式簡單，可以進(jìn)行pwm 調(diào)速控制。該驅(qū)動(dòng)板可驅(qū)動(dòng)一路直流電機(jī)，芯片有兩個(gè) TTL/CMOS 兼容電平的輸入,具有良好的抗干擾性；兩個(gè)輸出端能直接驅(qū)動(dòng)電機(jī)的正反向運(yùn)動(dòng)，它具有較大的電流驅(qū)動(dòng)能力控制方式簡單，可靠性高。由以上分析可得，采用直流減速電機(jī)作為抓捕器的執(zhí)行器件，方便實(shí)用，故選擇方案二。步進(jìn)電機(jī)動(dòng)作精確，在控制脈沖的控制下能迅速起動(dòng)、正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、停止及在很寬的范圍內(nèi)進(jìn)行轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)，步距角小，輸出轉(zhuǎn)矩大，可直接帶動(dòng)負(fù)載。驅(qū)動(dòng)比較簡單，如常用的L298N和LG9110均可以作為驅(qū)動(dòng)芯片使用。 電機(jī)模塊方案一：直流減速電機(jī)。綜合考慮，雖然CCD有分辨率高，抗干擾性強(qiáng)等眾多優(yōu)點(diǎn)，但由于本自動(dòng)定位抓捕器系統(tǒng)采用STC89C52芯片，其處理速度較慢，導(dǎo)致實(shí)時(shí)性本來就不好的CCD性能更差。此傳感器使用方便，外圍電路簡單，編程容易，價(jià)格低，滿足此次設(shè)計(jì)的硬件要求。方案二：使用紅外對(duì)管。一塊CCD上包含的像素?cái)?shù)越多，其提供的畫面分辨率也就越高。它是由高感光度的半導(dǎo)體材料制作而成，能夠把光學(xué)影像轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)。 控制器方案的比較方案特性優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)使用EasyARM2131作為主控制器 處理能力較強(qiáng)、功耗低、內(nèi)存大，片內(nèi)資源豐富電壓低、能上很多操作系統(tǒng)，I/