【正文】 2011 年 3 月 日智能小車(chē)設(shè)計(jì)摘要：智能車(chē)技術(shù)以汽車(chē)電子為背景，涵蓋了控制、模式識(shí)別、傳感、電子、電氣、計(jì)算機(jī)和機(jī)械等多個(gè)學(xué)科，這對(duì)進(jìn)一步提高學(xué)生的綜合素質(zhì)，培養(yǎng)創(chuàng)新意識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生從事科學(xué)、技術(shù)研究能力有著重要意義。該系統(tǒng)還存在不完善之處，它只是實(shí)現(xiàn)了一些基本功能，其開(kāi)發(fā)潛力還很大，比如語(yǔ)音功能，測(cè)速，計(jì)時(shí)，計(jì)費(fèi)，蔽障等功能。最后便是軟硬件的綜合調(diào)試，證明本設(shè)計(jì)方案的正確性和可行性。由于電路比較簡(jiǎn)單，就采用較為傳統(tǒng)的匯編語(yǔ)言進(jìn)行程序設(shè)計(jì)。系統(tǒng)往往是軟件和硬件兩者相結(jié)合的有機(jī)整體。各個(gè)功能模塊對(duì)電源電流的要求不同，對(duì)電源部分設(shè)置轉(zhuǎn)換電路，從而滿足各個(gè)部分的需要。在設(shè)計(jì)上，使用兩個(gè)傳感器來(lái)檢測(cè)路面的情況，傳感器的信號(hào)比較微弱，采用一個(gè)放大器進(jìn)行比較放大，并將其信號(hào)輸入到控制器，在受控制端使用步進(jìn)電機(jī)，因?yàn)椴竭M(jìn)電機(jī)是用電脈沖進(jìn)行控制的，只要從控制器輸出滿足步進(jìn)電機(jī)工作的固定控制字即可。小到玩具、信用卡，大到航天器、機(jī)器人，從實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、過(guò)程控制、模糊控制等智能系統(tǒng)到人類的日常生活，到處都離不開(kāi)單片機(jī),此設(shè)計(jì)正是單片機(jī)的一個(gè)典型應(yīng)用?；谏鲜鲈?，我選擇此設(shè)計(jì)課題，在此設(shè)計(jì)過(guò)程中，將會(huì)用到多門(mén)學(xué)科的理論知識(shí)，復(fù)習(xí)和鞏固了以前所學(xué)的知識(shí)，更重要的是培養(yǎng)了發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，分析問(wèn)題，解決問(wèn)題的能力，還有鍛煉了動(dòng)手能力，是一次很好的實(shí)踐，對(duì)以后的學(xué)習(xí)和工作也會(huì)有所幫助。作為電子專業(yè)的學(xué)生，非常有必要通過(guò)對(duì)實(shí)際產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和制作，了解現(xiàn)代IT產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)全流程。單片機(jī)技術(shù)也隨著集成電路技術(shù)的進(jìn)步在近幾年飛速的發(fā)展，這種發(fā)展可以分為兩方面［1］：一方面在硬件上單片機(jī)內(nèi)部集成了越來(lái)越多的功能部件，如A/D，D/A，PWM，WATCHDOG，LCD驅(qū)動(dòng)，串行口，大容量FLASH存儲(chǔ)器等；另一方面在開(kāi)發(fā)手段上從匯編語(yǔ)言向高級(jí)C語(yǔ)言過(guò)度，計(jì)算機(jī)仿真調(diào)試，IAP，ISP技術(shù)的應(yīng)用使單片機(jī)開(kāi)發(fā)周期大大的縮短，為各類產(chǎn)品更新，軟件的升級(jí)提供了可靠的技術(shù)保障。CQWU/JL/JWB/ZY01213重慶文理學(xué)院本科生文獻(xiàn)綜述情況表 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）題目基于MCS51單片機(jī)智能小車(chē)控制器設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)學(xué) 生 姓 名何建英學(xué) 號(hào)2002468006系（院）、專業(yè)物理與信息工程系電子信息科學(xué)與技術(shù)專業(yè)年 級(jí)2002級(jí)研究方向單片機(jī)控制指導(dǎo)教師曾祥倫參考文獻(xiàn)情況國(guó)內(nèi) 15 篇，國(guó)外 1 篇，共計(jì) 16 篇收集參考文獻(xiàn)時(shí)間2006年01月 至2006年03月列出收集的參考文獻(xiàn)(閱讀量不少于15篇且至少含1篇外文文獻(xiàn))[1] 曹明揚(yáng)，單片機(jī)發(fā)展動(dòng)向及市場(chǎng)預(yù)測(cè)[M]，計(jì)算機(jī)世界,1996．No．1[2] 吳炳勝，王桂梅等編著, 80C51單片機(jī)原理與應(yīng)用[M]，冶金工業(yè)出版社,2001[3] 陳光東，趙性初,單片微型計(jì)算機(jī)原理與接口技術(shù)[M],武漢：華中理工大學(xué)出版社,1993[4] 何立民，單片機(jī)技術(shù)的現(xiàn)狀與未來(lái)[J]，中國(guó)計(jì)算機(jī)報(bào)，1995．No．30[5] 王新賢，實(shí)用計(jì)算機(jī)控制技術(shù)手冊(cè)[M]，濟(jì)南：山東科學(xué)技術(shù)出版社，1994：691－752[6] 余永權(quán)，江明慧，[M]，北京：電子工業(yè)出版社,[7] 靳桅，潘育山， —C51編程技術(shù)[M]，西南交通大學(xué)出版社, 2004. 3[8] 陳汝全，電子技術(shù)常用器件應(yīng)用手冊(cè)第二版[M]，北京：機(jī)械工業(yè)出版社,[9] 楊建寧，單片機(jī)對(duì)步進(jìn)電機(jī)升降速控制[M]，中小型電機(jī), 1997[10] 雷海波，用微機(jī)和單片機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)的走動(dòng)[M]，微計(jì)算機(jī)信息, 2000.[11] 魏慶福，全新的工控機(jī)標(biāo)準(zhǔn)化平臺(tái)——Compact PCI[J]，計(jì)算機(jī)世界，1999．No．7[12] 吉雷，Protel 99—從入門(mén)到精通,西安電子科技大學(xué)出版社[J]， 2000，10[13] 高鵬年、安濤、寇懷成，電路設(shè)計(jì)與制版[M],人民郵電出版社，2000[14] 韓飛鵬，單片機(jī)的開(kāi)發(fā)方式[M]，中國(guó)計(jì)算機(jī)報(bào)，1995．No．30[15] 尹勇、王洪成，單片機(jī)開(kāi)發(fā)環(huán)境uVision2使用指南及USB固件編程與調(diào)試[M]，北京：北京航空航天大學(xué)出版社,2004[16] M. J Potasek andGP. Agrawal,SingleChip microputer data / Prepared by Technical Information Center. IEEE Electron, 1995, Vol. 3l, No. I, 183189
文獻(xiàn)綜述內(nèi)容：1 引言隨著現(xiàn)代科技的飛速發(fā)展，單片機(jī)已經(jīng)在各個(gè)領(lǐng)域得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。單片機(jī)由于體積小，功耗低兩個(gè)基本特征，在通訊，家電，工業(yè)控制，儀器儀表，汽車(chē)等產(chǎn)品中都可以看到單片機(jī)的身影。在設(shè)計(jì)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)時(shí)，由于歷史的原因，目前在國(guó)內(nèi)仍然以8051系列單片機(jī)為主。全面提高機(jī)，電，光，算知識(shí)的綜合應(yīng)用能力，掌握從系統(tǒng)級(jí)，電路級(jí)，到芯片級(jí)各個(gè)層次的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)手段。2 理論基礎(chǔ) 理論的提出科技的進(jìn)步帶動(dòng)了產(chǎn)品的智能化，單片機(jī)的應(yīng)用更是加快了發(fā)展的步伐，它的應(yīng)用范圍日益廣泛，已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了計(jì)算機(jī)科學(xué)的領(lǐng)域。此設(shè)計(jì)通過(guò)實(shí)現(xiàn)了小車(chē)的無(wú)人駕駛，通過(guò)對(duì)路面的檢測(cè)，由單片機(jī)來(lái)判斷控制其小車(chē)的反應(yīng)情況，使其變得智能化，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)的前進(jìn)，轉(zhuǎn)彎，安全巡邏中，能滿足社會(huì)的需要。此外步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)作還要一個(gè)驅(qū)動(dòng)電路，故電路中還要加入一個(gè)驅(qū)動(dòng)電路。經(jīng)過(guò)元件的比較選擇，設(shè)計(jì)出電路原理圖和電路板，并做好硬件的調(diào)試。軟件上，使用51單片機(jī)的定時(shí)器中斷來(lái)控制路面檢測(cè)間隔和小車(chē)的運(yùn)動(dòng)及速度。對(duì)于程序設(shè)計(jì)的正確性，用較常用的keil c51仿真軟件進(jìn)行仿真驗(yàn)證。 硬件設(shè)計(jì)…… 軟件設(shè)計(jì)……3 調(diào)試 硬件調(diào)試…… 軟件調(diào)試……4 結(jié)論本論文基于MCS51單片機(jī)而開(kāi)發(fā)的智能小車(chē)系統(tǒng)，從總體的理論構(gòu)思到，到具體的軟硬件的設(shè)計(jì)，元件的采購(gòu)，PCB板的制作，整機(jī)的焊裝，系統(tǒng)的調(diào)試，最終實(shí)現(xiàn)了小車(chē)的基本功能，即在傳感器的感應(yīng)下，實(shí)現(xiàn)了小車(chē)的前進(jìn)，左轉(zhuǎn)，右轉(zhuǎn)，停止的功能，實(shí)現(xiàn)了無(wú)人駕駛的智能化。這有待以后的繼續(xù)開(kāi)發(fā)。智能小車(chē)系統(tǒng)以飛思卡爾16位單片機(jī)作為系統(tǒng)處理器，采用基于光電傳感器的信號(hào)采樣模塊獲取賽道黑線信息，通過(guò)算法控制策略和PWM控制技術(shù)對(duì)智能小車(chē)的轉(zhuǎn)向和速度進(jìn)行控制。系統(tǒng)介紹了硬件和軟件兩個(gè)方面。關(guān)鍵詞：智能車(chē)；單片機(jī)；光電傳感器；路徑識(shí)別；1. 前言飛思卡爾智能車(chē)具體包括一種基于光電傳感器的智能尋跡小車(chē)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)。本系統(tǒng)以飛思卡爾16位微處理器MC9S12XS128為控制核心，并采用CodeWarrior軟件編程和BDM作為調(diào)試工具。車(chē)身機(jī)構(gòu)調(diào)整包括：底盤(pán)調(diào)整、前輪的調(diào)整、后輪距及后輪差速的調(diào)整、齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)調(diào)整。常用的電源有串聯(lián)型線性穩(wěn)壓電源和開(kāi)關(guān)型穩(wěn)壓電源兩大類。對(duì)于單片機(jī)，需提供穩(wěn)定的5V電源，故選用線性度好的串聯(lián)型穩(wěn)壓芯片對(duì)其單獨(dú)進(jìn)行供電；而其它模塊如控制系統(tǒng)和執(zhí)行部分則需要通過(guò)較大的電流，利用轉(zhuǎn)換效率高、帶載能力大的開(kāi)關(guān)型穩(wěn)壓芯片對(duì)其供電，可以有效地防止各器件之間發(fā)生干擾以及電流不足的問(wèn)題，使得系統(tǒng)能夠穩(wěn)定地工作。直流電機(jī)的驅(qū)動(dòng)控制效果影響直線路段速度及入彎速度。直流驅(qū)動(dòng)電機(jī)的控制由單片機(jī)的PWM信號(hào)完成。 通過(guò)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊，控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)兩端電壓可以使小車(chē)加速或制動(dòng)。其驅(qū)動(dòng)能力強(qiáng)，有過(guò)流保護(hù)功能，狀態(tài)監(jiān)測(cè)功能，通過(guò)pwm調(diào)節(jié)可實(shí)現(xiàn)正反轉(zhuǎn)。缺點(diǎn)：芯片驅(qū)動(dòng)電流小，內(nèi)阻大，可能存在發(fā)熱嚴(yán)重的問(wèn)題，不好加散熱片。缺點(diǎn)：存在均流不佳的問(wèn)題，有礙提高整個(gè)裝置的輸出，甚至造成器件和裝置的損害。優(yōu)點(diǎn)：驅(qū)動(dòng)電流理論上能達(dá)到74A，解決了33886的散熱問(wèn)題， 充分發(fā)揮33886的性能，場(chǎng)效應(yīng)管也不用加散熱片，使小車(chē)發(fā)揮更好的加速性能。 分立元件方案：H橋驅(qū)動(dòng)采用大功率場(chǎng)效應(yīng)MOS管自行搭建H橋電路對(duì)電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。缺點(diǎn)：電路連接和邏輯控制較為復(fù)雜，設(shè)計(jì)難度大。因舵機(jī)的工作電流變化大、干擾較大，舵機(jī)可采用單獨(dú)供電方式，并在電源正極和舵機(jī)之間串聯(lián)二極管，防止舵機(jī)