【正文】 M。采用晶閘管的直流斬波器基本原理與整流電路不同的是，在這里晶閘管不受相位控制，而是工作在開關(guān)狀態(tài)。它的另一個缺點(diǎn)是運(yùn)行條件要求高，維護(hù)運(yùn)行麻煩。它可以是單相、三相或更多相數(shù)，半波、全波、半控、全控等類型，可實(shí)現(xiàn)平滑調(diào)速。方案二：靜止可控整流器。該系統(tǒng)需要旋轉(zhuǎn)變流機(jī)組，至少包含兩臺與調(diào)速電動機(jī)容量相當(dāng)?shù)男D(zhuǎn)電機(jī)，還要一臺勵磁發(fā)電機(jī)，設(shè)備多、體積大、費(fèi)用高、效率低、維護(hù)不方便等缺點(diǎn)。 直流調(diào)速系統(tǒng)方案一：串電阻調(diào)速系統(tǒng)：旋轉(zhuǎn)變流系統(tǒng)由交流發(fā)電機(jī)拖動直流電動機(jī)實(shí)現(xiàn)變流，由發(fā)電機(jī)給需要調(diào)速的直流電動機(jī)供電，調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)的勵磁電流即可改變其輸出電壓，從而調(diào)節(jié)電動機(jī)的轉(zhuǎn)速。當(dāng)小車從彎道進(jìn)入直道并成功識別出直道后，減小K1的值，由于后排傳感器距離小車的前輪(轉(zhuǎn)向輪)很近，小車中心偏離黑線時(shí)，不會在后排傳感器橫向位置產(chǎn)生很大位移(相對于前排傳感器)，故小車在直線上舵機(jī)調(diào)整的次數(shù)就會明顯減少，直線的穩(wěn)定性會好。公式為：q=K1q1+K2q2；其中q為最終送給舵機(jī)的控制量，q1為前排光電傳感器的返回轉(zhuǎn)角值，q2為后排紅外返回轉(zhuǎn)角值。此條件在進(jìn)入直道后總能滿足，所以作為第一種直道判別方式的補(bǔ)充，保證直道的穩(wěn)定可靠識別。所以設(shè)最大計(jì)數(shù)值為20~25即認(rèn)為是直道，跳出彎道程序。例如小車為2m/s的速度，小車行進(jìn)3cm。經(jīng)過計(jì)算，15ms內(nèi)所能計(jì)數(shù)的最大值為31。程序是循環(huán)執(zhí)行，我們的程序執(zhí)行頻率是2KHz。為了提高直道的識別成功率，增加第二種直道判別方法。在賽道的s彎出現(xiàn)時(shí)，不滿足直道的第二種識別方式，故不會加速。彎。適用于右轉(zhuǎn)轉(zhuǎn) 90176?？刂瞥绦蛴蓮澋莱绦蚯袚Q到直線穩(wěn)定程序。由于前兩種情況已經(jīng)明確識別為直道，此種情況只是增加直道識別的成功率?？刂瞥绦蛴蓮澋莱绦蚯袚Q到直線穩(wěn)定程序。此情況在賽道的s彎出現(xiàn)時(shí)，不滿足直道的第二種識別方式，故不會加速。彎。適用于左轉(zhuǎn) 90176。直道識別方式、控制策略：采用此種方式布局雙排紅外，對于直道的判別方法可有以下5種物理方式，每種方式應(yīng)用的時(shí)機(jī)列于后。為了使前后排體現(xiàn)出更明確的分工和采集到更遠(yuǎn)處的信息，我們把前排傳感器傾斜約45176。后排傳感器伸出距離較近，小車中心偏離黑線后，會在后排傳感器上產(chǎn)生較小偏移量。傳感器陣列布局如圖11所示，圖中僅以接受管示意傳感器位置。在大彎中實(shí)現(xiàn)提前轉(zhuǎn)彎，切內(nèi)彎的效果。是采用復(fù)雜的攝像頭方案的一種替代方式。為了彌補(bǔ)不足，形成了大前瞻的單排傳感器的道路檢測方式，這種方式檢測的距離更遠(yuǎn)，能夠更早地判斷出道路的走向，在一定程度上彌補(bǔ)了檢測精度低的缺點(diǎn)，但也無法有效地區(qū)分智能車狀態(tài)與道路狀況。綜合考慮，選擇了抗干擾能力強(qiáng)且易于實(shí)現(xiàn)的紅外線電傳感器，即確定方案二。當(dāng)紅外線照射到下方的場地會發(fā)生反射，由于黑色膠皮和白色膠皮的反射系數(shù)不同，紅外線傳感器可根據(jù)接收到的反射光強(qiáng)弱判斷是否有黑線。外界環(huán)境條件改變，很可能造成誤判和漏判，因此沒有采用這個方案。方案一：可見光發(fā)光二極管與光敏二極管組成得發(fā)射—接收電路。 尋線系統(tǒng) 紅外檢測模塊用以實(shí)現(xiàn)小車沿著場地上標(biāo)出的黑色路線運(yùn)動。方案二：采用紅外傳感器避障（包括發(fā)射管和接收管），紅外線發(fā)射管發(fā)射信號，發(fā)射出的紅外線遇到障礙物反射，紅外線接受管對反射回的信號處理，經(jīng)高低電平轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電壓信號送入單片機(jī)進(jìn)行處理，完成避障功能。綜合考慮，采用方案二。PIC16F877A具有豐富的硬件資源：RAM，ROM空間大、指令周期短、運(yùn)算速度快、低功耗、低電壓、外圍功能模塊多，單片機(jī)PIC16F877A的晶振頻率為4MHz，最高運(yùn)算速度可達(dá)20MHz；有8K的FLASH，5V供電，兩個8位和一個16位的可編程定時(shí)/計(jì)數(shù)器，可以自動設(shè)置預(yù)設(shè)處置，具有運(yùn)行/ 睡眠方式，并且芯片自帶看門狗維護(hù)功能。若采用51單片機(jī)，將增加軟件的設(shè)計(jì)難度。方案一：采用傳統(tǒng)的8位89C51單片機(jī)作為運(yùn)動物體的控制核心。 各模塊方案選擇與論證 控制器模塊單片機(jī)控制模塊在本系統(tǒng)中處于核心地位，其工作包括采集傳感器的信號，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)行等。而方案二，采用普遍應(yīng)用的傳感器采集信號，且舵機(jī)控制方向精準(zhǔn)、反映速度快、轉(zhuǎn)彎平緩靈活等優(yōu)點(diǎn)，故選擇了方案二。尋線過程中打開前面的紅外傳感器，時(shí)時(shí)檢測，防止小車碰到附近的墻壁。方案二：避障模式時(shí)，在小車左前、前、右前、左后、后、右后各安裝一個紅外傳感器，當(dāng)小車處于前進(jìn)狀態(tài)時(shí)，對前方3個紅外傳感器傳送的信號進(jìn)行檢測分析，當(dāng)有傳感器檢查到信號時(shí)，進(jìn)行停車處理并根據(jù)檢測到的信號情況進(jìn)行相應(yīng)的轉(zhuǎn)彎后退，后退3S后自動前進(jìn)，在后退的過程中對后3個紅外線傳感器進(jìn)行信號檢測，若檢測到信號，就立即剎停后前進(jìn)。把超聲波模塊裝在小車上，通過超聲波接收到的信號，判斷出障礙物的位置情況來進(jìn)行多個方向的避障，在行進(jìn)過程中，小車對前方障礙物進(jìn)行檢測并根據(jù)障礙物情況進(jìn)行相應(yīng)轉(zhuǎn)彎，進(jìn)行相應(yīng)方向轉(zhuǎn)彎重復(fù)前邊的行進(jìn)過程，尋線模式時(shí)，通過光電傳感器傳回的信息，判斷小車是否偏離軌跡，再作出相應(yīng)的處理，在軌跡上行走中。為實(shí)現(xiàn)本系統(tǒng)的功能，下面分別對幾種不同的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行了具體的分析論證。第一章 方案設(shè)計(jì)與論證 總體方案選擇本設(shè)計(jì)的小車具有自動避障，路面尋線的功能，小車在運(yùn)行過程中，能夠顯示當(dāng)前的運(yùn)行模式（避障模式和尋線模式），小車設(shè)有0~9檔共十個檔位的速度調(diào)節(jié)并能顯示當(dāng)前的檔位，并且在運(yùn)行過程中能夠?qū)崟r(shí)顯示速度，而且本小車還設(shè)有兩種模式自動切換的功能。 智能循線和避障是基于智能導(dǎo)引小車系統(tǒng)，采用紅外傳感器實(shí)現(xiàn)小車速度檢測，判斷并檢測障礙物。機(jī)器人要實(shí)現(xiàn)自動導(dǎo)引功能和避障功能就必須要感知導(dǎo)引線和障礙物，感知導(dǎo)引線相當(dāng)給機(jī)器人一個視覺功能。視覺的典型應(yīng)用領(lǐng)域?yàn)樽灾魇街悄軐?dǎo)航系統(tǒng)，對于視覺的各種技術(shù)而言圖像處理技術(shù)已相當(dāng)發(fā)達(dá)，而基于圖像的理解技術(shù)還很落后，機(jī)器視覺需要通過大量的運(yùn)算也只能識別一些結(jié)構(gòu)化環(huán)境簡單的目標(biāo)。于是，我們五個人認(rèn)識到自己的位置，都對智能機(jī)器人的研發(fā)和制作有著強(qiáng)烈的好奇心，有著共同愛好和理想，想用自己的青春和智慧揮寫這段煥發(fā)青春活力的樂譜。做單片機(jī)項(xiàng)目開發(fā)，首先應(yīng)該關(guān)注的是項(xiàng)目的功能和性能要求，,明確實(shí)現(xiàn)這些功能和性能指標(biāo)所需芯片的功能和結(jié)構(gòu)資源、綜合成本核算和產(chǎn)品集成度等要求，才能從琳瑯滿目、特色各異的芯片中選擇合適的貨架產(chǎn)品。新型單片機(jī)為了更好靈活地適應(yīng)不同領(lǐng)域的應(yīng)用，除了具有這些傳統(tǒng)的數(shù)字功能外，還提供模擬功能，甚至射頻功能，它們不僅是可編程的，而且是可動態(tài)重構(gòu)的。近些年來，單片機(jī)技術(shù)的發(fā)展已達(dá)到了相當(dāng)高的水平，一些新型單片機(jī)層出不窮，技術(shù)日新月異。重點(diǎn)研究低成本的自組織網(wǎng)絡(luò)，個性化的智能機(jī)器人和人機(jī)交互系統(tǒng)、高柔性免受攻擊的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)和先進(jìn)的信息安全系統(tǒng)。《國家中長期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要》一文指出：智能服務(wù)機(jī)器人是在非結(jié)構(gòu)環(huán)境下為人類提供必要服務(wù)的多種高技術(shù)集成的智能化裝備。 Smart car 目 錄前言 11 方案設(shè)計(jì)與論證 2 總體方案選擇 2 各模塊方案選擇與論證 2 控制器模塊 2 避障模塊 3 尋線模塊 3 直流調(diào)速模塊 6 車速檢測模塊 7 電機(jī)驅(qū)動模塊 8 電源模塊 8 系統(tǒng)各模塊最終方案 82 硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 9 電源電路設(shè)計(jì) 9 檢測電路設(shè)計(jì) 9 電機(jī)控制電路設(shè)計(jì) 10 PWM調(diào)速設(shè)計(jì) 11 舵機(jī)方向控制設(shè)計(jì) 123 軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 13 13 軟件抗干擾技術(shù) 13 數(shù)字濾波技術(shù) 14 14 14 154 系統(tǒng)測試與調(diào)整 16 16 16 16總結(jié) 17致謝 18參考文獻(xiàn) 19附錄 20前 言當(dāng)今社會，科學(xué)技術(shù)日新月異，時(shí)代前進(jìn)的步伐越邁越寬，應(yīng)用自動化設(shè)備,計(jì)算機(jī)處理,現(xiàn)代化通訊,數(shù)字化信息,現(xiàn)代化顯示設(shè)備等高新技術(shù)而建立的現(xiàn)代化智能,監(jiān)控等系統(tǒng)已經(jīng)得到充分的發(fā)展與應(yīng)用,智能機(jī)器人也就應(yīng)運(yùn)而生。 Obstacle avoidance seekingline system。關(guān)鍵詞：PIC16F877A； 紅外線傳感器； 避障尋線系統(tǒng)； PWM調(diào)速； 智能小車 ABSTRACTPIC16F877A microcontroller is an 8 bit MCU made by MicroChip pany, its ease of use and versatility are the majority of users praise,its rich peripheral function modules for our design provides convenience. Here is how to capture the signal using infrared sensors and through MCU control to achieve obstacle avoidance function of linetracking car design, the design is a bination of scientific research and to determine the design of class topics. The system design requirements for the purpose of the subject and had a car function expansion. PIC16F877A microcontroller to control the car using the core, intelligent car of the intelligent control, including the Smart obstacle avoidance, road hunting, PWM speed control, speed and realtime display speed and other functions. A simple circuit structure of the system reliability can be high. Experimental test results meet the requirements, this article highlights the program demonstration of the system, hardware design methods and test results analysis.Key words：PIC16F877A single chip puter。整個系統(tǒng)的電路結(jié)構(gòu)簡單，可靠性能高。本系統(tǒng)以設(shè)計(jì)題目的要求為目的，并進(jìn)行了小車功能的拓展。摘 要PIC16F877A單片機(jī)是MicroChip公司生產(chǎn)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，它的豐富的外圍功能模塊為我們的設(shè)計(jì)提供了便利。這里介紹的是如何用紅外線傳感器采集信號并通過單片機(jī)控制來實(shí)現(xiàn)避障尋線小車功能的設(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。小車采用PIC16F877A單片機(jī)為控制核心，實(shí)現(xiàn)智能小車的智能控制，包括智能避障、路面尋線、PWM調(diào)速、測速并實(shí)時(shí)顯示速度等功能。實(shí)驗(yàn)測試結(jié)果滿足要求，本文著重介紹了該系統(tǒng)的方案論證、硬件設(shè)計(jì)方法及測試結(jié)果分析。 Infrared sensors。 PWM speed。同時(shí)，在建設(shè)以人為本的和諧社會的過程中，智能服務(wù)機(jī)器人能夠完成考古發(fā)掘，海底揭密，宇宙探索等危險(xiǎn)作業(yè)，以保證人身安全。以服務(wù)機(jī)器人和危險(xiǎn)作業(yè)機(jī)器人應(yīng)用需求為重點(diǎn)，研究設(shè)計(jì)方法、制造工藝、智能控制和應(yīng)用系統(tǒng)集成等共性基礎(chǔ)技術(shù)。由于單片機(jī)具有多功能、低價(jià)位及小型化等優(yōu)勢，它們已被廣泛地應(yīng)用在消費(fèi)電子、汽車電子、辦公室自動化、通信及一般工業(yè)產(chǎn)品上。傳統(tǒng)單片機(jī)（MCU）主要由外圍部件、微控制器和存儲器構(gòu)成。它們是具有PsoC或SoPC特性的、真正的單片機(jī)。2006━2020年，既是國家中長期技術(shù)發(fā)展計(jì)劃實(shí)現(xiàn)階段，也是我們最具有活力和最激情洋溢的時(shí)段。隨著生產(chǎn)自動化的發(fā)展，機(jī)器人已經(jīng)越來越廣泛地應(yīng)用到生產(chǎn)自動化上，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，機(jī)器人的感覺傳感器種類越來越多，其中視覺傳感器成為自動行走和駕駛的重要部件。視覺傳感器的核心器件是攝像管或CCD，但其價(jià)格、體積和使用方式上并不占優(yōu)勢，因此在不要求清晰圖像只需要粗略感覺的系統(tǒng)中考慮使用接近覺傳感器是一種實(shí)用有效的方法。故對機(jī)器人的研究已成為必要。本文對智能小車的循線，避障以及速度的采集進(jìn)行了研究。由題目分析可得：本設(shè)計(jì)需要一個由控制器模塊、尋線前進(jìn)模塊、紅外避障模塊、電機(jī)驅(qū)動模塊、電源模塊等幾部分組成的系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)題目要求。方案一：避障模式時(shí)，使用超聲波進(jìn)行避障。小車采用雙電機(jī)驅(qū)動，根據(jù)速度差實(shí)現(xiàn)小車的前進(jìn)和轉(zhuǎn)彎。尋線模式時(shí)，單片機(jī)根據(jù)兩排尋線的紅外線傳感器采集的信號情況進(jìn)行相應(yīng)的轉(zhuǎn)彎使小車保持在黑線中央行進(jìn)。 兩個方案比較，方案一的超聲波傳感器受環(huán)境的影響較大，故放棄了此種方案。這種方案能實(shí)現(xiàn)對電動車的運(yùn)動狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)控制，控制靈活、可靠，精度高，可滿足對系統(tǒng)的各項(xiàng)要求。對單片機(jī)控制模塊的基本要求是具有較高的速度、資源配置滿足要求。經(jīng)典51單片機(jī)具有價(jià)格低廉，使用簡單等特點(diǎn)，但其運(yùn)算速度低，功能單一，外圍模塊少等缺點(diǎn)。方案二：采用8位單片機(jī)PIC16F877A作為小車運(yùn)動的控制中心。程序具有易于編寫和調(diào)試等優(yōu)點(diǎn)。 避障系統(tǒng)方案一：采用超聲波避障，超聲波受環(huán)境影響較大，電路復(fù)雜，而且墻壁對超聲波的反射，會影響系統(tǒng)對障礙物的判斷。外界對紅外信號的干擾較小，易于實(shí)現(xiàn)，故采用方案二。題