【正文】 加流暢，更加容易達到 預期的效果。對于直流電機的調速方案，可以采用串電阻調節(jié)電壓的方案也可采用 PWM 調速方案。 方案二：采用直流電機作為小車的驅動電機。但是步進電機還是有很多的缺點的，比如它的輸出力矩較低，會隨著轉速的升高而下降，并且在較高轉速的情況下會極具下降，其轉速較低，不合適這次的設計要求，本次的設計是對小車的速度有一定的要求的。 方案一：采用步進電機作為小車的驅動電機。 在綜合考慮了傳感器、兩部電機的驅動等諸多因素后，我們決定采用一片單片機， 本科畢業(yè)設計說明書（論文） 第 4 頁 共 28 頁 充分利用 STC89C52單片機的資源。 針對本設計特點 ——多開關量輸入的復雜程序控 制系統(tǒng)，需要擅長處理多開關量的標準單片機，而不能用精簡 I/O口和程序存儲器的小體積單片機， D/A、 A/D功能也不必選用。這樣一來，單片機就可以充分發(fā)揮其資 源豐富、有較為強大的控制功能及可位尋址操作功能、價格低廉等優(yōu)點。 方案二 ： 采用單片機作為整個系統(tǒng)的核心，用其控制行進中的小車，以實現(xiàn)其既定的性能指標。若采用該方案，必將在控制上遇到許許多多不必要增加的難題。但 CPLD 在控制上較單片機有較大的劣勢。 方案一：選用一片 CPLD（如 EPM7128LC8415）作為系統(tǒng)的核心部件， 實現(xiàn)控制與處理的功能。 這種方案能可以 靈活地實現(xiàn)對小車的實時控制，而且精度高，能很好的滿足該系統(tǒng)的各 個要求。 (5) 設計電路圖并制作實物。 (3) 小車具有左轉、右轉、前進及后退功能。 本課題的任務內容 本課題將要完成以下幾個要求的工作： (1) 設計循跡模塊電路、單片機控制電路及電機驅動電路 。 軟件設計介紹小車的軟件程序，軟件執(zhí)行的流程 。 硬件電路設計 主要 是對 單片機 各個引腳的功能以及它的內部功能做一個詳細的本科畢業(yè)設計說明書（論文） 第 2 頁 共 28 頁 介紹，并且 詳細介紹了驅動模塊的 L298N 的用法、功能以及其工作的原理 。 本課題 的章節(jié)安排 本文一共分為六個章節(jié)，分別是緒論、總體方案論證、硬件電路設計、軟件設計、調試分析還有結束語。靈活運用電機學，自動控制原理等相關學科的理論知識，聯(lián)系實際電路設計的具體實現(xiàn)方法，打到理論與實踐的統(tǒng)一。 通過設計和構建智能小車系統(tǒng)，能夠有效 地 培養(yǎng) 設計并實現(xiàn)自動控制的能力。 STC89C52 可以說是單片機領域的主流產品，更是受廣大生廠商的親睞，所以有必要去學習和應用該單片機，以滿足實際開發(fā)和生產的需要，也是我們適應社會自動化和智能化的趨勢。 單片機的應用領域越來越廣泛，無論是在生活上還是在生產上，都可以見到單片機的身影。這種小車主要實現(xiàn)的是自動避障功能，同時還可以擴 展出循跡等功能，感知引導線和障礙物。而智能小車就是機器人中間的典范。 目前，國內許多的大學 及 研究機構都在投入大量的人力財力研究和開發(fā)針對特殊條件下的安全 檢測系統(tǒng)。本科畢業(yè)設計說明書（論文） 第 1 頁 共 28 頁 1 緒論 課題背景級意義 當今社會越來越趨向智能化的方向發(fā)展，車輛的智能化也是如此。他可 以按照預先設定的模式在一個特定的環(huán)境里自動的運作，無需人為管理，便可以完成預期所要達到的或是更高的目標。其中包括研究使用遠程、無人的方法來實現(xiàn)，如機器人遠程監(jiān)控等。一般的智能小車可以分為三大部分組成：控制核心部分，傳感器檢測部分，驅動部分?？梢詫崿F(xiàn)小車自動識別線路，選擇正確的行進路線，當檢測到障礙物的時候能自動進行躲避。 ATMELA 公司的 STC86C52 可以廣泛應用于計算機外部設備、工業(yè)實時控制、儀器儀表、通訊設備、家用電器等各個領域。本次小車的用的CPU 就是該 型號的單片機。在時間過程中，熟悉以單片機為核心的控制芯片，設計小車的檢測、驅動和顯示等外圍電路，采用智能控制算法來實現(xiàn)小車的自動循跡功能。并且在制作過程中加深對控制理論的理解和認識。 總體方案論證主要包括對 小車 主控系 統(tǒng)、電機的驅動模塊、調速模塊、循跡模塊還有機械模塊做出介紹并論證 。 還有循跡模塊 模塊的組成，工作原理，如何實現(xiàn)對路面的檢測從而讓小車正確的找到路線行駛下去。 驅動電機的程序，還有小車正確循跡所依仗的程序。 (2) 小車偏離軌道后能及時調整方向，小車具有啟動停止功能。 (4) 設計 C51 程序，畫出程序流程圖。 本科畢業(yè)設計說明書（論文） 第 3 頁 共 28 頁 2 總體方案論證 根據(jù)設計要求，確定如下方案： 自己制作一個小車的模型，并在其上面安裝傳感檢測部分，使其能對小車的速度，運行情況以及位置進行檢測，并且將檢測到的數(shù)據(jù)傳輸給單片機處理，單片機會根據(jù)內在的程序還有所測得的數(shù)據(jù)進行處理，然后控制小車的動作。 主控系統(tǒng) 現(xiàn)在市面上的控制模塊有很多，不同的控制模塊其編程的難易度，處理速度的快慢以及價格上都有著很多差異，這里我列出兩種市面上的主流單片機來進行比較。 CPLD 具有速度快、編程容易、資源豐富、開發(fā)周期短等優(yōu)點，可利用 VHDL 語言進行編寫開發(fā)。同時，CPLD 的處理速度非常快，而小車的行進速度不可能太高，那么對系統(tǒng)處理信息的要求也就不會太高，在這一點上 ， MCU 就已經可以勝任了。為此，我們不采用該種方案，進而提出了第二種設想。充分分析我們的系統(tǒng)，其關鍵在于實現(xiàn)小車的自動控制，而在這一點上，單片機就 顯現(xiàn)出來它的優(yōu)勢 ——控制簡單、方便、快捷。因此，這種方案是一種較為理想的方案。根據(jù)這些分析 ,我選定了 STC89C52單片機作為本設計的主控裝置， 51單片機具有功能強大的位操作指令， I/O口均可按位尋址，程序空間多達 8K，對于本設計也綽綽有余，更可貴的是 51單片機價格非常低廉。 電機模塊 電機是小車動作的關鍵部位，選擇適當?shù)碾?機能很好的控制小車的 運行，這次小車的電機我準備在直流電機和步進電機中間選擇，下面是對它們做的比較。步進電機具有很多的優(yōu)點，比如它能很精確的定位轉過的角度，這樣可以實現(xiàn)對小車在前進路程和位置的精確定位。經綜合比較考慮，我放棄了此方案。直流電機的控制方法相對于異步電機來說比較簡單，只需要給電機的 兩跟控制線加上適當?shù)碾妷壕涂梢允闺姍C轉動起來，所加的電壓越高，電機的轉速也會越高。 PWM 調速方案就是使加在直流電機兩端的電壓為方波形式，通過改變方波的占空比實現(xiàn)對電機轉速的調節(jié)。而且能很容易實現(xiàn)小車的轉向，前進。此方案的優(yōu)點是電路較為簡單， 但是缺點也是很明顯的。 方案二 ： 采用電機驅動芯片 L298N（如圖 ） ?？芍苯訉﹄姍C進行控制，無需隔離電路。這 種控制即方便，又能滿足直流電機對大電流的需求。單片機通過控制控制達林頓管使之工作在占空比可調的開關條件下，就能夠調節(jié)電機轉速的快慢。 這種調速方式有調速特性優(yōu)良、調整平滑、調速范圍廣、過載能力大，能承受頻繁的負載沖擊，還可以實現(xiàn)頻繁的無級快速啟動、制動和反轉等優(yōu)點。 圖 L298N 實物圖 基于以上分析，我 選擇了方案二，使用 L298N來作為電機的驅動芯片。 方案一：采用簡易光電傳感器結合外圍電路探測，但實際效果并不理想，對行駛過程中的穩(wěn) 定性要求很高，且誤測幾率較大、易受光線環(huán)境和路面介質影響。故最終未采用該方案。 CCD 傳感器能做到自動聚焦，可以全面完整的掌握路徑信息，可以進行較遠距離的預測和識別圖像復雜的路面，而且抗干擾能力強。如果采用 CCD 傳感器，無疑會加重單片機的處理負擔，不利于實現(xiàn)更好的控制策略，因為是以實現(xiàn)小車視覺