【正文】 外，復(fù)位操作還對其它一些寄存器有影響，它們的復(fù)位狀態(tài)如表一所示。其主要功能是把PC初始化為0000H，使單片機(jī)從0000H單元開始執(zhí)行程序。C1，C2為30PF的瓷片電容。片內(nèi)時鐘發(fā)生器把振蕩頻率兩分頻，產(chǎn)生一個兩相時鐘P1和P2，供單片機(jī)使用。外部方式的時鐘電路如圖3—3（b）所示，XTAL1接地，XTAL2接外部振蕩器。定時組件通常采用石英晶體和電容組成的并聯(lián)諧振回路。時鐘可以由內(nèi)部方式產(chǎn)生或外部方式產(chǎn)生。該器件采用ATMEL搞密度非易失內(nèi)存制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS51指令集和輸出管腳相兼容。將循跡光電對管分別裝在車體下的左中右，分別檢測來自路面的信息，比如當(dāng)只有左邊的傳感器檢測到黑線的時候（即對應(yīng)的輸出是高電平的時候），通過主控制器控制左邊的電機(jī)速度慢一點(diǎn)，同時右邊的速度快一點(diǎn)，就可以完成小車的轉(zhuǎn)彎，為了使小車平穩(wěn)的過渡彎道，可以將相應(yīng)的電機(jī)的占空比調(diào)節(jié)范圍小一點(diǎn)，這樣可以避免急轉(zhuǎn)彎，對小車的穩(wěn)定行駛也有作用的。 本章小結(jié) 經(jīng)過積極論證，最后采用以STC89C52單片機(jī)為控制核心，黑白線信號經(jīng)過TCRT5000輸出高低電壓信號，再經(jīng)過LM324電壓比較器輸出給單片機(jī)標(biāo)準(zhǔn)TTL電平信號，而單片機(jī)根據(jù)輸入口高低電平的變化來執(zhí)行相對應(yīng)指令，使小車達(dá)到穩(wěn)定的行駛。 方案2：選用51系列的單片機(jī)，AT89S52單片機(jī)算術(shù)運(yùn)算功能強(qiáng)，軟件編程靈活、自由度大，功耗低、體積小、技術(shù)成熟，成本也比ARM低。因此決定采用使用功率三極管作為功率放大器的輸出控制直流電機(jī)?，F(xiàn)市面上有很多此種芯片，我選用了L298N()。用單片機(jī)控制達(dá)林頓管使之工作在占空比可調(diào)的開關(guān)狀態(tài)下，精確調(diào)整電動機(jī)轉(zhuǎn)速。方案3：采用功率三極管作為功率放大器的輸出控制直流電機(jī)。但電阻網(wǎng)絡(luò)只能實(shí)現(xiàn)有級調(diào)速，而數(shù)字電阻的元器件價格比較昂貴。 電機(jī)驅(qū)動方案的比較方案1：采用繼電器對電動機(jī)的開或關(guān)進(jìn)行控制,缺點(diǎn)是繼電器的響應(yīng)時間慢,易損壞,壽命較短,可靠性不高。由于其內(nèi)部由高速電動機(jī)提供原始動力，帶動變速（減速）齒輪組，可以產(chǎn)生較大扭力。方案2：采用小型直流減速電機(jī)。雖然采用步進(jìn)電機(jī)有諸多優(yōu)點(diǎn)，步進(jìn)電機(jī)的輸出力矩較低，隨轉(zhuǎn)速的升高而下降，且在較高轉(zhuǎn)速時會急劇下降，其轉(zhuǎn)速較低，不適用于小車等有一定速度要求的系統(tǒng)。 控制電機(jī)方案比較方案1：采用步進(jìn)電機(jī)作為該系統(tǒng)的驅(qū)動電機(jī)。方案3：采用TCRT50000光電傳感器，該傳感器模塊是基于TCRT5000紅外光電傳感器設(shè)計的一款紅外反射式光電開關(guān)，傳感器采用高發(fā)射功率紅外光電二極管和高靈敏度光電晶體管組成，輸出的信號經(jīng)施密特電路整形，穩(wěn)定可靠。紅外發(fā)射管發(fā)出紅外線，當(dāng)發(fā)出的紅外線照射到白色的平面后反射，若紅外接收管能接收到反射回的光線則檢測出白線繼而輸出低電平，若接收不到發(fā)射管發(fā)出的光線則檢測出黑線繼而輸出高電平。因此我們考慮其它更加穩(wěn)定的方案。將阻值的變化值經(jīng)過比較器就可以輸出高低電平。當(dāng)光線照射到白線上面時，光線發(fā)射強(qiáng)烈，光線照射到黑線上面時，光線發(fā)射較弱。方案1：用光敏電阻組成光敏探測器。 紅外傳感器方案循跡主要是檢測路面情況，利用光的反射原理，當(dāng)光線照射在白在線，反射量比較大，反之，照在黑在線，由于黑色對光的吸收，反射回來的量比較少，這樣就可以判斷黑帶軌道的走向。在自然環(huán)境下該類傳感器很難受干擾，可靠性高，但是它價格昂貴。設(shè)計技術(shù)成熟，應(yīng)用廣泛。方案2：紅外光傳感器。 路面檢測模塊的設(shè)計 傳感器類型選擇循跡模塊對于智能巡線小車來說就像來說有如人的眼睛對于人，是提供給小車的“眼睛”，此類光電傳感器可以分為：可見光傳感器、紅外傳感器、紫外線傳感器等（此處不考慮光電耦合器件和位置敏感器件，由于它們占用太多的MCU資源，用起來不方便）。方案2：采用雙電源供電，通過兩個獨(dú)立的電源分別對單片機(jī)和直流電機(jī)進(jìn)行供電，此方案的優(yōu)點(diǎn)是，減少波動，穩(wěn)定性比較好，可以讓小車更好的運(yùn)作起來，唯一的缺點(diǎn)就是會增加小車的重量。 4：電機(jī)驅(qū)動模塊的設(shè)計。 2：路面檢測模塊的設(shè)計。檢測黑線軟件控制驅(qū)動電機(jī)控制小車 小車工作原理框圖設(shè)計要求：基本要求：實(shí)現(xiàn)小車的自動循跡，能前進(jìn)、左轉(zhuǎn)彎、右轉(zhuǎn)彎、后退，檢測沿途的鐵片并顯示鐵片數(shù)目跟小車行走時間。最后總結(jié)部分說明了本論的主要內(nèi)容，舉出了在系統(tǒng)測試過程中所發(fā)現(xiàn)的問題，并提出了可能的解決方案。第3章闡述了智能小車系統(tǒng)的硬件電路的設(shè)計，其中包括電源模塊、路面檢測模塊、單片機(jī)最小系統(tǒng)、電機(jī)驅(qū)動模塊，以及一些輔助電路。 論文各部分的主要內(nèi)容第1章對智能循跡小車意義和作用，現(xiàn)狀進(jìn)行簡單闡述。比較出名的飛思卡爾智能小車更是走在前列。 智能小車的現(xiàn)狀現(xiàn)智能小車發(fā)展很快，從智能玩具到其它各行業(yè)都有實(shí)質(zhì)成果?？紤]到實(shí)際情況，本文選擇第二種方案。智能小車的執(zhí)行部分，是由直流電機(jī)來充當(dāng)?shù)?，主要控制小車的行進(jìn)方向和速度?？梢詫?shí)現(xiàn)小車自動識別路線，選擇正確的行進(jìn)路線，并檢測到障礙物自動躲避。它可以分為三大組成部分：傳感器檢測部分、執(zhí)行部分、CPU。使用傳感器感知路線和障礙并作出判斷和相應(yīng)的執(zhí)行動作。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。視覺傳感器的核心器件是攝像管或CCD，目前的CCD已能做到自動聚焦。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。近年來機(jī)器人的智能水平不斷提高，并且迅速地改變著人們的生活方式。電機(jī)驅(qū)動選擇的是驅(qū)動芯片L298直接驅(qū)動兩個直流減速電機(jī)，并采用PWM調(diào)節(jié)速度，達(dá)到兩個電極不同速度，從而控制小車的行駛速度。循跡模塊是采用三個單反射式紅外傳感器TCRT5000并排安裝，來檢測路面情況，輸出給單片機(jī)TTL電平信號。.智能巡線小車的設(shè)計（A） [摘要] 本次畢業(yè)設(shè)計分為四個模塊：電源模塊、路面檢測模塊、單片機(jī)最小系統(tǒng) 、電機(jī)驅(qū)動模塊。電源模塊是采用12V電源雙路供電，一路直接供給電機(jī)，一路經(jīng)過穩(wěn)壓電路輸出5V電源給LM32單片機(jī)和L298N。單片機(jī)最小系統(tǒng)是滿足單片機(jī)工作的系統(tǒng)。[關(guān)鍵詞] 單片機(jī) 電源 路面檢測 電機(jī)驅(qū)動 PWMSmart Patrol Line VehicleYangbin（Grade 07,Class 02, Major Technique of Measuring Control and Instrument，Mechanical Engineering Dept.，Shaanxi University of Technology，Hanzhong 723003，Shaanxi）Tutor:Liang yingxuan Abstract：The graduation project is divided into four modules: power supply module, the road detection module, the smallest single chip system, the motor drive module. 12V power supply module is the use of dual power supply, direct supply of the motor all the way, all the way through the 5V output voltage regulator to power the LM324, MCU and L298N. Tracking module is the use of three singlereflection infrared sensor TCRT5000 side by side, to detect the road conditions, the output TTL level signal to the microcontroller. Minimum system MCU is to meet the minimum system work system. Motor driver chips L298 is selected to drive two DC gear motor directly, and use PWM to adjust the speed to achieve two electrodes at different speeds to control car speed.Key words：MCU power supply the road detection Motor driver PWM 目 錄1引言 1 1 2 論文各部分的主要內(nèi)容 22 方案論證與選擇 3 任務(wù) 3 電源模塊的設(shè)計 3 路面檢測模塊的設(shè)計 4 傳感器類型選擇 4 紅外傳感器方案 4 電壓比較器選擇 5 控制電機(jī)方案比較 5 電機(jī)驅(qū)動方案的比較 5 主控制芯片選擇 6 本章小結(jié) 63 硬件電路的設(shè)計 7 總體設(shè)計 7 單片機(jī)最小系統(tǒng) 7 時鐘電路 8 復(fù)位及復(fù)位電路 9 12 傳感器TCRT5000介紹 12 比較器LM324 13 具體電路 14 TTL電平 16 電源模塊 17 電機(jī)驅(qū)動模塊 18 電機(jī)驅(qū)動芯片L298N 184 軟件設(shè)計 20 PWM 20 主函數(shù)程序設(shè)計 22 尋跡子函數(shù)程序設(shè)計 23 調(diào)速子程序 255 整體調(diào)試 28 測試方法及儀器： 28致謝 30參考文獻(xiàn) 31外文翻譯 32附錄A 硬件連接圖 44附錄B 硬件清單 45附錄C 程序清單 46III1 引言 智能小車的意義和作用自第一臺工業(yè)機(jī)器人誕生以來，機(jī)器人的發(fā)展已經(jīng)遍及機(jī)械、電子、冶金、交通、宇航、國防等領(lǐng)域。人們在不斷探討、改造、認(rèn)識自然的過程中，制造能替代人勞動的機(jī)器一直是人類的夢想。視覺的典型應(yīng)用領(lǐng)域為自主式智能導(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)。但CCD傳感器的價格、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。避障控制系統(tǒng)是基于自動導(dǎo)引小車（AVG—autoguide vehicle）系統(tǒng)，基于它的智能小車實(shí)現(xiàn)自動識別路線，判斷并自動避開障礙，選擇正確的行進(jìn)路線。該智能小車可以作為機(jī)器人的典型代表。機(jī)器人要實(shí)現(xiàn)自動避障功能，還可以擴(kuò)展循跡等功能，感知導(dǎo)引線和障礙物?；谏鲜鲆螅瑐鞲袡z測部分考慮到小車一般不需要感知清晰的圖像，只要求粗略感知即可，所以可以舍棄昂貴的CCD傳感器而考慮使用價廉物美的紅外反射式傳感器來充當(dāng)。單片機(jī)驅(qū)動直流電機(jī)一般有兩種方案：第一，勿需占用單片機(jī)資源，直接選擇有PWM功能的單片機(jī)，這樣可以實(shí)現(xiàn)精確調(diào)速；第二，可以由軟件模擬PWM輸出調(diào)制，需要占用單片機(jī)資源，難以精確調(diào)速，但單片機(jī)型號的選擇余地較大。CPU使用STC89C52單片機(jī)，配合軟件編程實(shí)現(xiàn)。其基本可實(shí)現(xiàn)循跡、避障、檢測貼片、尋光入庫、避崖等基本功能，這幾屆的電子設(shè)計大賽智能小車又在向聲控系統(tǒng)發(fā)展。我此次的設(shè)計主要實(shí)現(xiàn)循跡、檢測鐵片、顯示小車行走時間這三個功能。第2章介紹了該智能循跡小車系設(shè)計方案比較和選擇，分析了各模塊的功能。第4章首先介紹了該系統(tǒng)的軟件編程，以及程序調(diào)試過程中所用到的程序調(diào)試軟件及其調(diào)試環(huán)境。第49頁 共48頁2 方案論證與選擇 任務(wù)設(shè)計一個基于單片機(jī)控制的自動尋跡小車，使小車能夠自動檢測地面黑色軌跡，并沿著黑色車軌跡行駛。（按照程序預(yù)設(shè)）；擴(kuò)展部分：實(shí)現(xiàn)小車的避障功能（如時間充足）；主要的設(shè)計內(nèi)容: 1：電源模塊的設(shè)計。 3：單片機(jī)最小系統(tǒng)的設(shè)計。 電源模塊的設(shè)計方案1：采用單電源供電，通過單電源同時對單片機(jī)和直流電機(jī)進(jìn)行供電，此方案的優(yōu)點(diǎn)是，減少機(jī)身的重量，操作簡單，其缺點(diǎn)是，這樣會使單片機(jī)的波動變大，影響單片機(jī)的性能，穩(wěn)定性比較弱。綜合以上的優(yōu)缺點(diǎn)，本設(shè)計決定采用第二種方案。方案1：可見光傳感器是基于可見光源的傳感器，它結(jié)構(gòu)簡單、設(shè)計成熟，但是它工作在可見光波段，容易被外界干擾。紅外線是波長為 830nm～950nm 的電磁波，自然環(huán)境物理在該波段的輻射量是很微弱的，所以紅外反射式傳感器受外界干擾較小，可靠性高。方案3：紫外線傳感器。所以我們最終選擇方案二，即紅外光傳感器作為傳感器檢測模塊的基本器件。為此我們產(chǎn)生以下三種方案。光敏電阻的阻值可以跟隨周圍環(huán)境光線的變化而變化。因此光敏電阻在白線和黑線上方時，阻值會發(fā)生明顯的變化。但是這種方案受光照影響很大，不能夠穩(wěn)定的工作。方案2：用紅外發(fā)射管和接收管自己制作光電對管尋跡傳感器。這樣自己制作組裝的尋跡傳感器基本能夠滿足要