【正文】 電源模塊由若干相互獨(dú)立的穩(wěn)壓電源電路組成。，2A/h的可充電鋰電池提供。設(shè)計(jì)中，除了需要考慮電壓范圍和電流容量等基本參數(shù)外，還要在電源轉(zhuǎn)換效率、噪聲、干擾和電路簡(jiǎn)單等方面進(jìn)行優(yōu)化。系統(tǒng)的初略的方案方框圖如圖3： 電源是一個(gè)系統(tǒng)正常工作的基礎(chǔ)，電源模塊為系統(tǒng)其他各個(gè)模塊提供所需要的能源保證，因此電源模塊的設(shè)計(jì)至關(guān)重要。 整個(gè)電路系統(tǒng)分為檢測(cè)、控制、驅(qū)動(dòng)三個(gè)模塊?？刂撇糠职▋蓚€(gè)主要單元電路：?jiǎn)纹瑱C(jī)控制電路、電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路。系統(tǒng)可分為傳感器檢測(cè)部分和智能控制部分。經(jīng)過(guò)仔細(xì)分析和論證，決定了系統(tǒng)各模塊的最終方案如下：（1）電源模塊：采用LM2940電源穩(wěn)壓芯片（2）控制模塊：采用STC89C51單片機(jī)（3）循跡探測(cè)模塊：采用光電傳感器（4）測(cè)距模塊： 采用超聲波傳感器（5）電機(jī)模塊：采用直流減速（6）電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊：采用專用芯片BTS7970作為電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片（7）車速檢測(cè)模塊：采用編碼器測(cè)速（8）圖像傳感器的選擇：CMOS圖像傳感器（9）舵機(jī)控制：采用PWM占空比控制（10）數(shù)據(jù)存儲(chǔ)：直接使用單片機(jī)內(nèi)部的RAM進(jìn)行存儲(chǔ)。而且本實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)不大，采用RAM可以減少IO接口的使用，便利IO接口分配，故此方案具有成本低、易實(shí)現(xiàn)的優(yōu)點(diǎn)，更符合實(shí)際需求。方案二：直接用單片機(jī)內(nèi)部的RAM進(jìn)行存儲(chǔ)。方案一：采用外接ROM進(jìn)行存儲(chǔ)。顯然利用舵機(jī)的轉(zhuǎn)距余量可以提高系統(tǒng)整體的響應(yīng)速度，智能車在行駛過(guò)程中，舵機(jī)的響應(yīng)時(shí)間決定著系統(tǒng)的穩(wěn)定性及快速性。gt。θ2。R2且轉(zhuǎn)動(dòng)相同的位移時(shí)，轉(zhuǎn)角θ1amp。如圖5所示，對(duì)于轉(zhuǎn)臂1和2，當(dāng)R1amp。舵機(jī)自身硬件特性決定：在給定電壓一定時(shí)，空載和帶載時(shí)的角速度ω分別保持恒值，而線速度υ=ω*R，正比于轉(zhuǎn)臂的長(zhǎng)度R。 綜合以上信息，選擇方案二，即選擇CMOS圖像傳感器。CMOSRAM芯片由系統(tǒng)通過(guò)一塊后備電池供電，因此無(wú)論是在關(guān)機(jī)狀態(tài)中，還是遇到系統(tǒng)掉電情況，CMOS信息都不會(huì)丟失。 方案二：采用CMOS圖像傳感器。CCD圖像傳感器可直接將光學(xué)信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬電流信號(hào)，電流信號(hào)經(jīng)過(guò)放大和模數(shù)轉(zhuǎn)換,實(shí)現(xiàn)圖像的獲取、存儲(chǔ)、傳輸、處理和復(fù)現(xiàn)。綜上所述， 采用方案二。旋轉(zhuǎn)編碼器與直流驅(qū)動(dòng)電機(jī)通過(guò)齒數(shù)為1：1的兩齒輪連接在一起，所以智能車車輪轉(zhuǎn)動(dòng)一圈即可以用360個(gè)脈沖表示。方案二：車速檢測(cè)模塊采用韓國(guó)Autonics公司的E30S36032型旋轉(zhuǎn)編碼器作為車速檢測(cè)器件。因此決定采用BTS7970控制直流電機(jī)，即采用方案三。4. 可通過(guò)外部電阻調(diào)節(jié)內(nèi)部MOSFET開(kāi)關(guān)速率，以獲得最優(yōu)EMI。2. 持續(xù)的漏極電流高達(dá)40A，能允許PWM的頻率從0HZ到25kHZ之間任意變化，滿足目標(biāo)電機(jī)的各種驅(qū)動(dòng)需求。缺點(diǎn)是繼電器的響應(yīng)時(shí)間慢、機(jī)械結(jié)構(gòu)易損壞、壽命較短、可靠性不高。方案二：采用繼電器對(duì)電動(dòng)機(jī)的開(kāi)或關(guān)進(jìn)行控制，通過(guò)開(kāi)關(guān)的切換對(duì)小車的速度進(jìn)行調(diào)整。通過(guò)控制IN1和IN2的電平，即可控制電機(jī)正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、停轉(zhuǎn)。FS為故障信號(hào)開(kāi)漏極輸出，低電平有效。當(dāng)IN1輸入高電平時(shí),OUT1輸出也為高電平——即通過(guò)H橋與V+導(dǎo)通；當(dāng)IN1輸入低電平時(shí)，OUT1輸出也為低電平——即通過(guò)H橋與GND導(dǎo)通。圖中，V+是為直流電機(jī)供電的電源。綜上所述，選擇方案一。經(jīng)綜合比較分析我們決定放棄此方案。直流減速電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)力矩大，體積小，重量輕，裝配簡(jiǎn)單，使用方便，小車電機(jī)內(nèi)部裝有減速齒輪組，所以并不需要考慮調(diào)速功能，很方便的就可以實(shí)現(xiàn)通過(guò)單片機(jī)對(duì)直流減速電機(jī)前進(jìn)、后退、停止等操作，方案二：采用步進(jìn)電機(jī)作為該系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)，由于其轉(zhuǎn)動(dòng)的角度可以精確定位，可以實(shí)現(xiàn)小車前進(jìn)距離和位置的精確定位。綜上所述，選擇方案一?？紤]到本系統(tǒng)不但要檢查黑線，還要測(cè)距離。當(dāng)有光線反射回來(lái)時(shí)，輸出低電平。方案二：用漫反射式光電開(kāi)關(guān)。從上述兩式可以推出。設(shè)l為測(cè)量距離，t為往返時(shí)間差，超聲波的傳播速度為c，則有t=2l／c，而聲波在空氣中傳輸速率為（m/s）。超聲波傳感器的原理是：超聲波由壓電陶瓷超聲波傳感器發(fā)出后，遇到障礙物便反射回來(lái)，再被超聲波傳感器接收。綜上所述，采用方案二。方案三：三只光電開(kāi)關(guān)。此光電傳感器調(diào)理電路簡(jiǎn)單，工作性能穩(wěn)定。但是這種方案的缺點(diǎn)是受環(huán)境中光線的影響很大，且由于電壓變化不是很大，不能夠穩(wěn)定的工作。因此光敏電阻在木板軌跡上方和黑色軌跡上方時(shí)，阻值會(huì)發(fā)生明顯的變化。比較器就可以輸出高低電平。3. 循跡探測(cè)模塊方案一：用光敏電阻組成光敏探測(cè)器。單片機(jī)算術(shù)運(yùn)算功能強(qiáng)，軟件編程靈活、自由度大，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。但對(duì)于本題目而言，其優(yōu)勢(shì)資源無(wú)法得以體現(xiàn)，且成本稍高。綜合以上，選擇方案一,選用LM2940作為電源。當(dāng)穩(wěn)壓管溫度過(guò)高時(shí)，穩(wěn)壓性能將變差，甚至損壞。通過(guò)外圍電路整定，電源被分配給各個(gè)模塊。1. 電源模塊論證與選擇方案一：／2000mAh的鋰蓄電池組直接供電。模塊框圖如圖1所示。其中信號(hào)檢測(cè)部分包括：循跡探測(cè)模塊、測(cè)距模塊。 主要技術(shù)指標(biāo) （1）；（2）最高行駛速度10m/s；（3）續(xù)航行駛距離200m。實(shí)時(shí)調(diào)整小車姿態(tài)及速度，達(dá)到巡線行駛的目的。而近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的CMOS圖像傳感器，由于其采用了CMOS工藝制造，因而可以將A/D等器件集進(jìn)去，使得圖像傳感器的集成度大大提高，進(jìn)行數(shù)字通訊的方式更為簡(jiǎn)便，硬件的搭建更為簡(jiǎn)單。目前視覺(jué)導(dǎo)航技術(shù)已經(jīng)成為移動(dòng)機(jī)器導(dǎo)航方法的主流趨勢(shì)，并且在交通、醫(yī)學(xué)、娛樂(lè)、物流等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。作者簽名： 日期： 年 月 日學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國(guó)家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。作者簽名：　　 　 　　 日　 期：　　 　 　　 學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的研究成果。對(duì)本研究提供過(guò)幫助和做出過(guò)貢獻(xiàn)的個(gè)人或集體，均已在文中作了明確的說(shuō)明并表示了謝意。(3) CMOS image sensor. Keywords: 89C51 MCU, light electricity detector, PWM speed adjusting, Electricity motive small car畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說(shuō)明原創(chuàng)性聲明本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文），是我個(gè)人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的成果。實(shí)驗(yàn)測(cè)試結(jié)果滿足要求，本文著重介紹了該系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)方法及測(cè)試結(jié)果分析。本系統(tǒng)以設(shè)計(jì)題目的要求為目的，采用89C51單片機(jī)為控制核心，利用超聲波傳感器檢測(cè)道路上的障礙，控制電動(dòng)小汽車的自動(dòng)避障，快慢速行駛，以及自動(dòng)停車，并可以自動(dòng)記錄時(shí)間、里程和速度，自動(dòng)尋跡和尋光功能。蘭州理工大學(xué)畢業(yè)論文基于CMOS圖像傳感器的視覺(jué)導(dǎo)航小車設(shè)計(jì)摘要89C51單片機(jī)是一款八位單片機(jī)，他的易用性和多功能性受到了廣大使用者的好評(píng)。這里介紹的是如何用89C51單片機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)蘭州理工大學(xué)的畢業(yè)設(shè)計(jì)，該設(shè)計(jì)是結(jié)合科研項(xiàng)目而確定的設(shè)計(jì)類課題。整個(gè)系統(tǒng)的電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可靠性能高。 采用的技術(shù)主要有：(1) 通過(guò)編程來(lái)控制小車的速度；(2) 傳感器的有效應(yīng)用；(3) CMOS圖像傳感器關(guān)鍵詞： 80C51單片機(jī)、光電檢測(cè)器、PWM調(diào)速、電動(dòng)小車An intelligence electricity motive small car based on CMOS image sensr Abstract89C51 is a 8 bit single chip puter. Its easily using and multifunction suffer large users. This article introduces the LUT graduation design with the 89C51 single chip puter. This design bines with scientific research object. This system regards the request of the topic, adopting 89C51 for controlling core, super sonic sensor for test the hinder. It can run in a high and a low speed or stop automatically. It also can record the time, distance and the speed or searching light and mark automatically the electric circuit construction of whole system is simple, the function is dependable. Experiment test result satisfy the request, this text emphasizes introduced the hardware system designs and the result analyze.The adoption of technique as:(1) Reduce the speed by program the engine；(2) Efficient application of the sensor。盡我所知，除文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過(guò)的研究成果，也不包含我為獲得 及其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或?qū)W歷而使用過(guò)的材料。作 者 簽 名：　　 　 　　日　 期：　　 　 　　 指導(dǎo)教師簽名：　　 　 　　 日　　期：　　 　 　　 使用授權(quán)說(shuō)明本人完全了解 大學(xué)關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的規(guī)定，即：按照學(xué)校要求提交畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版本；學(xué)校有權(quán)保存畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務(wù)；學(xué)?？梢圆捎糜坝　⒖s印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學(xué)?？梢怨颊撐牡牟糠只蛉?jī)?nèi)容。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。本人完全意識(shí)到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。本人授權(quán)　　 　 　大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。作者簽名： 日期： 年 月 日導(dǎo)師簽名： 日期： 年 月 日目錄一、系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求 1 任務(wù) 1 1 基本要求 1 主要技術(shù)指標(biāo) 1 二、系統(tǒng)方案論證與選擇 1 系統(tǒng)基本方案 2 6 三、系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 7 7 8 8 10 13 16 17 PWM調(diào)速 17 18 四、系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 19 19 程序初始化流程圖 20 OV7620工作流程圖 21 五、參考文獻(xiàn) 22 22 22 22 23 23 六、總結(jié) 23 參考文獻(xiàn) 24 附錄 24 一、系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求視覺(jué)導(dǎo)航技術(shù)作為移動(dòng)機(jī)器人領(lǐng)域中一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，近年來(lái)已經(jīng)被越來(lái)越多的學(xué)者所重視，并進(jìn)行深度的研究。目前多數(shù)機(jī)器人視覺(jué)系統(tǒng)采用的是CCD攝像機(jī)，此類視覺(jué)體系中必須配置專用視頻采集卡才能獲得數(shù)字圖像信息。因此將CMOS圖像傳感器應(yīng)用到移動(dòng)機(jī)器人領(lǐng)域是一個(gè)個(gè)發(fā)展的趨勢(shì)。 任務(wù)本設(shè)計(jì)主要通過(guò)CMOS圖像傳感器獲得路面引導(dǎo)線圖像信息，利用高速單片機(jī)進(jìn)行圖像降噪處理以及路徑識(shí)別。 基本要求 （1）利用CMOS圖像傳感器進(jìn)行路徑識(shí)別； （2）可識(shí)別啟動(dòng)標(biāo)識(shí)線及停止標(biāo)識(shí)線 ； （3）可驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)帶動(dòng)車輪，并有測(cè)速功能；（4）電池電壓檢測(cè)，低壓提示；（5）電機(jī)堵轉(zhuǎn)過(guò)流保護(hù)。二、系統(tǒng)方案論證與選擇根據(jù)題目要求，系統(tǒng)可以劃分為電源部分、信號(hào)檢測(cè)部分、控制部分和無(wú)線通信部分?？刂撇糠职ǎ弘姍C(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、單片機(jī)模塊。 系統(tǒng)基本方案為實(shí)現(xiàn)各模塊的功能，分別作了幾種不同的設(shè)計(jì)方案并進(jìn)行了論證。鑒于單片機(jī)系統(tǒng)的核心作用，主控制器模塊采用單獨(dú)的穩(wěn)壓電路進(jìn)行供電；為提高舵機(jī)響應(yīng)速度，將電源正極串接一個(gè)二極管后直接加在舵機(jī)上；電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片直接由電源供電。使用LM2940進(jìn)行穩(wěn)壓降壓至5V，給單片機(jī)等供電方案二：采用LM7805穩(wěn)壓電源。我們常用的7805穩(wěn)壓產(chǎn)生5V電壓，但7805的一個(gè)明顯缺點(diǎn)是當(dāng)輸入電壓大于12V時(shí)，發(fā)熱會(huì)很厲害，最大的輸入電壓也智能到達(dá)15V左右，輸入輸出壓差不能太大,太大則轉(zhuǎn)換效率急速降低，而且容易擊穿損壞。2. 控制器模塊論證與選擇方案一：選用PIC、或AVR、或智能車專用芯片等作為控制核心；這些單片機(jī)資源豐富，可以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的邏輯功能，功能強(qiáng)大，完全可以實(shí)現(xiàn)對(duì)小車的控制。方案二：采用STC公司的STC89C51作為系統(tǒng)控制器的CPU方案。綜上所述，采用方案二。光敏電阻的阻值可以跟隨周圍環(huán)境光線的變化而變化。單片機(jī)據(jù)