【正文】 D3D4VT123456789101112131415161718P6POWERVCC10uFC?12345678910P7ISP1KR?DS?LED1VCCP15P16P17RSTEN A6EN B11IN15IN27IN310IN412OUT12OUT23OUT313OUT414ISEN A1ISEN B15VS4VSS9GND8U3L298N12P4Moter L12P5Moter RD11N5822D81N5822D71N5822D21N5822D31N5822D41N5822D61N5822D51N582212V100uFC3100uFC1100pFC4100pFC25VDS1LED1DS2LED1DS3LED11KR51KR31KR11KR21KR41KR65V5V123U2A74LS00564U2B74LS0012P1Power5V12P2Power12V5V12V剎車(chē)使能12345P3MOTER INPWM APWM BU1Optoisolator1U4Optoisolator1U5Optoisolator1河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū) 14 L298N為 Multiwatt15 封裝 （如圖 34所 示） ，工作電壓最高為 50V，通過(guò)電流達(dá) 5A。為此我們選擇了控制可靠、便于單片機(jī)控制的脈寬調(diào)制專(zhuān)用 集成電路 L298N，一片 L298N 可驅(qū)動(dòng)兩個(gè)直流電機(jī)，芯片外圍只需幾個(gè)電容和二極管，電路很簡(jiǎn)潔，克服了分立元件存在的不足。 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū) 13 圖 32 AT89S52 單片機(jī)最小系統(tǒng)及擴(kuò)展接口 電機(jī) PWM 驅(qū)動(dòng) 模塊 小車(chē)為 兩 輪驅(qū)動(dòng)，工作電壓為 5V，兩個(gè)主動(dòng)輪， 一 個(gè)從動(dòng)輪。 ATMEL89S52 引腳圖 如圖 31所示。 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū) 12 XTAL1:振蕩器反相放大器和內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生電路的輸入端。為了執(zhí)行內(nèi)部程序指令， EA 應(yīng)該接 VCC。 EA/VPP:訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器控制信號(hào)。 PSEN:外部程序存儲(chǔ)器選通信號(hào)（ PSEN）是外部程序存儲(chǔ)器選通信號(hào)。否則， ALE 將被微弱拉高。如果需要，通過(guò)將地址為 8EH 的 SFR 的第 0 位置“ 1”， ALE 操作將無(wú)效。在一般情況下， ALE 以晶振六分之一的固定頻率輸出脈沖，可用作為外部定 時(shí)器或時(shí)鐘使用。 ALE/PROG： 地址鎖存控制信號(hào)（ ALE）是訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器時(shí)，鎖存低 8 位地址的輸出脈沖。特殊寄存器AUXR(地址 8EH)上的 DISRTO 位可以使此功能無(wú)效。晶振工作時(shí)， RST 腳持續(xù) 2 個(gè)機(jī)器周期高電平將使單片機(jī)復(fù)位。 在 flash 編程和校驗(yàn)時(shí)， P3 口也接收一些控制信號(hào)。作為輸入使用時(shí)，被外部拉低的引腳由于 內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（ ILI ）。 P3 口： P3 口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P3 輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng) 4 個(gè) TTL 邏輯電平。在使用 8 位地址（如 MOVX RI）訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)， P2 口輸出 P2 鎖存器的內(nèi)容。在訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器或 用 16 位地址讀取外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（例如執(zhí)行 MOVX DPTR）時(shí)， P2 口送出高八位地址。對(duì) P2 端口寫(xiě)“ 1”時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作為輸入口使用。 在 flash 編程和校驗(yàn)時(shí)， P1 口接收低 8 位地址字節(jié)。作為輸入使用時(shí)，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（ ILI ）。 P1 口： P1 口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P1 輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng) 4 個(gè) TTL 邏輯電平。 在 flash 編程時(shí)， P0口也用來(lái)接收指令字節(jié)；在程序校驗(yàn)時(shí)，輸出指令字節(jié)。當(dāng)訪問(wèn)外部程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)， P0 口也被作為低 8 位地址 /數(shù)據(jù)復(fù)用。作為輸出口，每位能驅(qū)動(dòng) 8個(gè) TTL 邏輯電平。掉電保護(hù)方式下， RAM內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機(jī)一切工作停止，直到下一個(gè)中斷或硬件復(fù) 位為止。另外， AT89S52可降至 0Hz 靜態(tài)邏輯操作，可選擇節(jié)電模式。在單芯片上，擁有靈巧的 8 位 CPU 和在 線 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(chǔ)器技術(shù)制造，與工業(yè) 80C51產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。將該信號(hào)傳輸?shù)絾纹瑱C(jī)的內(nèi)部計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)，根據(jù)預(yù)先實(shí)測(cè)的數(shù)據(jù)換算關(guān)系即可計(jì)算出 小 車(chē)的行車(chē) 速度和 距離。 測(cè) 速 原理： 將 碼盤(pán) 安裝在 齒輪 軸上，當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)， 碼盤(pán) 也隨之轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)安裝在 碼盤(pán)一側(cè)的 光電開(kāi)關(guān)檢測(cè)碼盤(pán)上的 透孔 的變換信號(hào) 。測(cè)距輪安裝在 齒輪 上，這樣能使記數(shù)值準(zhǔn)確一些。 紅外測(cè) 速 由測(cè)距輪， 均勻透孔 的碼盤(pán) ，紅外 光電開(kāi)關(guān) 組成的。 方案二： 紅外光電碼盤(pán)測(cè)速 ： 紅外檢測(cè)具有反應(yīng)速度快、 定位精度高，可靠性強(qiáng)以及可見(jiàn)光傳感器所不能比擬的優(yōu)點(diǎn)。對(duì)12834LM3931K 6K 10K10K10K河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū) 8 輪子轉(zhuǎn)速進(jìn)行測(cè)量，由于低速下輪子與地面接觸良好，設(shè)輪周長(zhǎng)為 c，可以用霍爾開(kāi)關(guān)輸出脈沖數(shù) n 乘以 c/m得出行駛距離。 黑線檢測(cè)電路原理如圖 24所示。紅外發(fā)射管發(fā)出的紅外光在遇到反光性較強(qiáng)的物體 (表面為白色或近白色 )后被折回，被光電二極管接收到，引起光電二極管光 生電流的增大。其內(nèi)部電路如圖 23所示。光電傳感器尋跡方案的優(yōu)點(diǎn)是電路簡(jiǎn)單、信號(hào)處理速度快。 方案二： 光電傳感器尋跡方案，即路徑識(shí)別電路由一系列 光電反射 管組成，一個(gè)光電反射管 也相 當(dāng) 于攝像頭的一個(gè)像素。攝像頭有面陣和線陣兩種。包括光電傳感器尋跡方案，單獨(dú)采用攝像頭尋跡方案以及攝像頭尋跡與光電傳感器尋跡結(jié)臺(tái)在一起的尋跡方案，下面依次具 體介紹幾種尋跡方案。 經(jīng)過(guò)比較選擇方案三 ，這里使用集成芯片，避免了分立元件的不穩(wěn)定性 。用單片機(jī)控制達(dá)林頓管使之工作在占空比可調(diào)的開(kāi)關(guān)狀態(tài)，精準(zhǔn)調(diào)整電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速。 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū) 6 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)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速進(jìn)行控制，此方案的優(yōu)點(diǎn)是電路比較簡(jiǎn)單，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。但是電阻網(wǎng)絡(luò)只能實(shí)現(xiàn)有級(jí)調(diào)速，而數(shù)字電阻元件價(jià)格比較昂貴。 系統(tǒng)總體 方案 通過(guò)對(duì)系統(tǒng)的整體分析，可得出小車(chē)系統(tǒng)的整體原理框圖如 圖 21 所 示 。 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū) 5 2 系統(tǒng) 方案 設(shè)計(jì) 與論證 根據(jù)題目的要求，確定如下方案：在現(xiàn)有 小車(chē)底盤(pán) 的基礎(chǔ)上，加裝光電 傳感 器，實(shí)現(xiàn)對(duì) 小 車(chē)的速度、運(yùn)行狀況的實(shí)時(shí)測(cè)量，并將測(cè)量數(shù)據(jù)傳送至單片機(jī)進(jìn)行處理，然后由單片機(jī)根據(jù)所檢測(cè)的各種數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)對(duì) 小 車(chē)的智能控制。汽車(chē)自主駕駛技術(shù)是集模式識(shí)別 、智能控制、計(jì)算機(jī)科學(xué)和汽車(chē)操縱動(dòng)力等多門(mén)學(xué)科于一體的綜合性技術(shù)，汽車(chē)自主駕駛功能水平的高低常被用來(lái)作為衡量一個(gè)國(guó)家控制技術(shù)水平的重要標(biāo)準(zhǔn)之一。中國(guó)第一汽車(chē)集團(tuán)公司和國(guó)防科技大學(xué)機(jī)電工程與自動(dòng)化學(xué)院于2021 年 7 月研制成功我國(guó)第一輛自主駕駛轎車(chē)。在世界科學(xué)界和工業(yè)設(shè)計(jì)界中，眾多的研究機(jī)構(gòu)正在研發(fā)智能車(chē)輛，其中具有代表性的智能車(chē)輛包括：意大利MOBLAB 的研究 、 德意志聯(lián)邦大學(xué)的研究 、 美國(guó)俄亥俄州立大學(xué)的研究。 1974 年，瑞典的 VolvoKalmar 轎車(chē)裝配工廠與 SchiinderDigitron公司合作，研制出一種可裝載轎車(chē)車(chē)體的 AGVS，并由多臺(tái)該種 AGVS 組成了汽車(chē)裝配線，從而取消了傳統(tǒng)應(yīng)用的拖車(chē)及叉車(chē)等運(yùn)輸工具。所以本設(shè)計(jì)與實(shí)際相結(jié)合 ，現(xiàn)實(shí)意義很強(qiáng)。 ATMEL89S52 是一款八位單片機(jī)，它的易用性和多功能性受到了廣大使用者的好評(píng)。本設(shè)計(jì)采用 MCS51 系列中的 ATMEL89S52 單片機(jī)。 根據(jù)題目的要求，確定如下方案：在小車(chē)底盤(pán)上，加裝光電傳感器，實(shí)現(xiàn)對(duì)小車(chē)的速度、運(yùn)行狀況的實(shí)時(shí)測(cè)量，并將測(cè) 量數(shù)據(jù)傳送至單片機(jī)進(jìn)行處理，然后由單片機(jī)根據(jù)所檢測(cè)的各種數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)對(duì) 小 電動(dòng)車(chē)的智能控制。作為 20 世紀(jì)自動(dòng)化領(lǐng)域的重大成就，機(jī)器人已經(jīng)和人類(lèi)社會(huì)的生產(chǎn)、生活密不可分。智能車(chē)輛駕駛?cè)蝿?wù)的自動(dòng)完成將給人 類(lèi)社會(huì)的進(jìn)步帶來(lái)巨大的影響，例如能切實(shí)提高道路網(wǎng)絡(luò)的利用率、降低車(chē)輛的燃油消耗量，尤其是在改進(jìn)道路交通安全等方面提供了新的解決途徑。如美國(guó)的“勇氣”號(hào)和“機(jī)遇”號(hào)的主要任務(wù)是在火星上探水，它們已分別在其著陸區(qū)域附近找到火星上過(guò)去曾有過(guò)水的證據(jù)。 在水下、太空及遠(yuǎn)程環(huán)境下，機(jī)器人也可以用于水下、太空及遠(yuǎn)程的服務(wù)和探測(cè)。在這些險(xiǎn)惡的環(huán)境下工作，人類(lèi)必需采取嚴(yán)密的保護(hù)措施。智能輪椅主要有口令識(shí)別與語(yǔ)音合成、機(jī)器人自定位、動(dòng)態(tài)隨機(jī)避障、多傳感器信息融合、實(shí)時(shí)自適應(yīng)導(dǎo)航控制等功能。采用帶有專(zhuān)用新型傳感器的移動(dòng)式機(jī)器人，連續(xù)監(jiān)視采礦狀態(tài)，以便及早發(fā)現(xiàn)事故突發(fā)的先兆，采取相應(yīng)的預(yù)防措施。 在瓦斯、地壓檢測(cè)方面，瓦斯和沖擊地壓是井 下作業(yè)中的兩個(gè)不安全的自然因素，一旦發(fā)生突然事故，是相當(dāng)危險(xiǎn)和嚴(yán)重的。以下列舉了機(jī)器人的一些應(yīng)用，所有這些用途正逐步滲入到工業(yè)和社會(huì)的各個(gè)層面： 在產(chǎn)品檢測(cè)方面，對(duì)零部件、線路板及其它類(lèi)似產(chǎn)品的檢測(cè)是機(jī)器人比較常見(jiàn)的應(yīng)用。 本文基于單片機(jī)控制的設(shè)計(jì)思想 , 選用廉價(jià)的 光電 反射 傳感器 , 采用專(zhuān)用電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片驅(qū)動(dòng)電機(jī) , 通過(guò) PWM 調(diào)速 , 從而達(dá)到智能控制的目的 , 實(shí)現(xiàn)了小車(chē)的智能 尋跡 , 整個(gè)系統(tǒng)功能全面。本設(shè)計(jì)就是在這樣的背景下提出的。全國(guó)電子大賽幾乎每次都有智能小車(chē)這方面的題目，全國(guó)各高校也都很重視該題目的研究。正是基于上述優(yōu)點(diǎn)，國(guó)際上正在形成包括智能汽車(chē)在內(nèi)的智能車(chē)輛研究、設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)的熱潮。通過(guò)智能汽車(chē)的進(jìn)一步研究與發(fā)展，將使汽車(chē)變得“聰明”起來(lái)，從根本上改變現(xiàn)行汽車(chē)的信息采集處理、信息交換、行車(chē)導(dǎo)航與定位、車(chē)輛控制、汽車(chē)安全保證等技術(shù)方案與體系結(jié)構(gòu)。 目前，城市交通的安全問(wèn)題己引起各國(guó)政府有關(guān)部門(mén)的高度重視和全民的關(guān)注，專(zhuān)家、學(xué)者在分析城市交通事故的原因時(shí)，普遍認(rèn)為事故原因主要包括：人員素質(zhì)、運(yùn)輸車(chē)輛、道路環(huán)境和管理法規(guī)等四個(gè)方面，而車(chē)輛性能的提高即研發(fā)高性能的智能汽車(chē)是其中很重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。隨著“神舟”系列飛船和“嫦娥”月球探測(cè)衛(wèi)星的成功 發(fā)射 ，第一步接近成熟；第二步中太空機(jī)器人登月計(jì)劃中的太空機(jī)器人應(yīng)該能在月球上自主行駛，進(jìn)行相關(guān)探測(cè)?；鹦擒?chē)能夠在火星上自主行駛：當(dāng)火星車(chē)發(fā)現(xiàn)值得探測(cè)的目標(biāo)，它會(huì)驅(qū)動(dòng)六個(gè)輪子向目標(biāo)行駛；在檢測(cè)到前進(jìn)方向上的障礙后，火星車(chē)會(huì)去尋找可能的最佳路徑。 關(guān)鍵詞： 智能小車(chē)； AT89S52 單片機(jī)； 傳感器 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū) II Abstract Smart as a new modern invention, is the direction of future development. It can be applied to the using of scientific exploration. Smart electric car is one of its expressions. This simple design is a simple smart electric car, uses AT89S52 microcontroller as the car detection and control center。 本 論文 設(shè)計(jì)的簡(jiǎn)易智能 尋跡小 車(chē)，采用 AT89S52 單片機(jī) 作為小車(chē)的檢測(cè)和控制核心；采用 光電 反射 傳感器 RPR220 來(lái)檢測(cè)路 面上的黑線 ， 從而把 反饋 到的 信號(hào)送單片機(jī)， 使 單片機(jī) 按照預(yù)定的 工作模式 控制小車(chē)在各 區(qū) 域 按預(yù)定的速度行駛 ；采用 光電反射傳感器 GK102 加上碼盤(pán) 檢測(cè)小車(chē)行駛速度；采用 1602LCD 實(shí)時(shí)顯示小車(chē)行駛的速度，狀態(tài)， 小車(chē)停止行駛后顯示小車(chē)行駛時(shí)間 、 行駛距離 、 平均速度。河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū) I 摘 要 智能作為現(xiàn)代的新發(fā)明，是以后的發(fā)展方向， 可應(yīng)用于科學(xué)勘探等等的用途。智能尋跡小 車(chē)就是其中的一個(gè)體現(xiàn)。本設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，較容易實(shí)現(xiàn)， 但具 有高度的智能化、人性化，一定程度體現(xiàn)了智能。 uses optical reflectance sensor RPR220 to detect the black line on the road, thus bringing the signal to the microcontroller in order to make microco