【正文】 射式接近開關 循跡方案后，路徑信號經(jīng) AT89S52的 I/O口輸入處理后，用于小車運動控制決策，由P0口輸出電機控制信號。所以本設計與實際 相結合，現(xiàn)實意義很強。該設計具有實際意義，可以應用于考古、機器人、醫(yī)療器械等許多方面。 Philips 公司還為這一代單片機 80C51 系列 8ｘ C592 單片機引入了具有較強功能的設備間網(wǎng)絡系統(tǒng)總線 CAN(Controller Area Network BUS). 新一代單片機為外部提供了相當完善的總線結構，為系統(tǒng)的擴展與配置打下了良好的基礎。新一代的單片機的最主要的技術特點是向外部接口電路擴展，以實現(xiàn) Microputer 完善的控制功能為己任，將一些外部接口功能單元如 A/D﹑ PWM﹑ PCA(可編程計數(shù)器陣列 )﹑ WDT(監(jiān)視定時器 )﹑高速I/O 口﹑計數(shù)器的捕獲 /比較邏輯等。它是第三代單片機的代表。以80C51 為控制核心，利用超聲波傳感器檢測道路上的障礙，控制電動小汽車的自動避障，快慢速行駛，以及自動停車，并可以自動記錄時間、里程和速度，自動尋跡和尋光功能。 這種方案能實現(xiàn)對電動車的運動狀態(tài)進行實時控制，控制靈活、可靠，精度高， 可滿足對系統(tǒng)的各項要求。設計的智能電動小車應該能夠實時顯示時間、速度、里程，具有自動尋跡、尋光、避障功能，可程控行駛速度、準確定位停車。本設計就 是在這樣的背景下提出的，指導教師已經(jīng)有充分的準備。全國電子大賽和省內(nèi)電子大賽幾乎每次都有智能小車這方面的題目，全國各高校也都很重視該題目的研究。 Abstract Intelligence is an important direction for the future development as a new product of modern society. It can operate automatically in a specific environment according to the predetermined pattern and will be able to plete the intended target without user’ s management. This excogitation mainly reflects multifunction carintelligent mode, the designof theory scheme and analytical method, features and innovations etc. which have some reference value on the design and popularity of semiautomatic robot automatically such as intelligent robots, intelligent household appliances. This dissertation discusses mainly on the designof the intelligent car in singlechip processor as the control core. To realize the car moving around and transform the mode of the small car function, it uses wireless 2 remote control。通過調試檢測各模塊，得到正確的信號輸出，實現(xiàn)其應有的功能。結合實際情 況對比方案優(yōu)劣選出最優(yōu)方案進行設計。 整個智能小車設計主要以單片機為控制核心，通過無線遙控實現(xiàn)小車前后左右的移動，以及對小車功能模式的轉換；通過紅外線光電傳感器 ,實現(xiàn)小車的避障功能和循跡功能。 1 摘 要 智能作為現(xiàn)代社會的新生產(chǎn)物，是未來的發(fā)展的一個重要方向，它可以按照預定的模式在特定的環(huán)境里自動的運作，無需人為管理，便可以完成預期目標。本設計主要體現(xiàn)多功能小車的智能模式，設計中的理論方案、分析方法及特色與創(chuàng)新點等對智能化機器人，智能家用電器等自動半自動機器人的設計與普及有一定的參考意義。設計采用對比選擇，模塊獨立，綜合處理的研究方法。從最小系統(tǒng)到無線遙控，紅外循跡和避障，都嚴格按照科學嚴謹態(tài)度完成。最后將各個調試成功的模塊結合到小車的車體上，結合程序，通過單片機的控制，將各模塊有效整合在一起，達到所預期的目標，完成最終設計與制作，能使小車在一定的環(huán)境中智能化運轉。 to realize the small car obstacleavoidance function and prehensively car tracing function, it uses the infrared sensor. This excogitation adopts the research methods of contrast selected, independent modules, prehensive treatment method. After the parison between Pros and cons, the best program designwill be elected bining with the actual situation. It is plete in accordance with the rigorous scientific attitude from the smallest systems to the wireless remote control, infrared tracking and ultrasonic obstacle avoidance. The right signal outputs can be gotten to achieve its function by the debugging detection module. Finally on the missioning of the module into the bodywork of the car, with procedure and by singlechip processor control, it will be effectively integrated with the module, achieve the intended objectives, final designand production that can make cars intelligently operate in a certain circumstances. 3 第一章 前 言 隨著汽車工業(yè)的迅速發(fā)展，關于汽車的研究也就越來越受人關注。可見其研究意義很大。本題目是結合科研項目而確定的設計類課題。 根據(jù)題目的要求，確定如下方案：在現(xiàn)有玩具電動車的基礎上，加裝光電、紅外線、超聲波傳感器及金屬探測器，實現(xiàn)對電動車的速度、位置、運行狀況的實時測量，并將測量數(shù)據(jù)傳送至單片機進行處理，然后由單片機根據(jù)所檢測的各種數(shù)據(jù)實現(xiàn)對電動車的智能控制。本設計 采用 MCS51 系列中的 80C51 單片機。 80C51 是一款八位單片機，它的易用性和多功能性受到了廣大使用者的好評。 第三代單片機包括了 Intel 公司發(fā)展 MCS51 系列的新一代產(chǎn)品，如 8ｘ C152﹑ 80C51FA/FB﹑ 80C51GA/GB﹑ 8ｘ C451﹑ 8ｘ C452,還包括了 Philips﹑ Siemens﹑ ADM﹑ Fujutsu﹑ OKI﹑ HarriaMetra﹑ ATMEL 等公司以 80C51 為核心推出的大量各具特色﹑與 80C51 兼容的單片機。這一代單片機中，在總線方面最重要的進展是為單片機配置了芯片間的串行總線，為單片機應用系統(tǒng)設計提供了更加靈活的方式。 本設計就采用了比較先進的 80C51 為控制核心， 80C51 采用 CHOMS 工藝，功耗很低。尤其是 在足球機器人研究方面具有很好的發(fā)展前景；在考古方面也應用到了超聲波傳感器進行檢測。 4 第二章 方案設計 系統(tǒng)的采用的 8位微控制器 80C51單片機作為核心控制單元用于智能車系統(tǒng)的控制。 根據(jù)系統(tǒng)方案的設計，系統(tǒng)應包括以下模塊： 80C51主控模塊、路徑檢測模塊、電源模塊、電機驅動模塊、 E18D80NK 紅外避障 傳感器、 TCRT5000紅外反射式接近開關 傳模塊、輔助調試 模塊等。 電機驅動模塊，驅動直流電機完成智能車的前進停止轉向等功能。 這種方案能實現(xiàn)對電動車的運動狀態(tài)進行實時控制，控制靈活、可靠，精度高，可滿足對系統(tǒng)的各項要求。 方案二：靜止可控整流器。 方案三：脈寬調速系統(tǒng)。改變勵磁電流的方向則輸出電壓的極性和電動機的轉向都隨著改變，所以 GM系統(tǒng)的可逆運行是很容易實現(xiàn)的。且技術落后，因此擱置不用。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，可實現(xiàn)平滑調速。它的另一個缺點是運行條件要求高，維護運行麻煩。 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，而是工作在開關狀態(tài)。脈沖寬度調制（ Pulse Width Modulation），簡稱 PWM。 與 VM系統(tǒng)相比， PWM 調速系統(tǒng)有下列優(yōu)點： （ 1）由于 PWM 調速系統(tǒng)的開關頻率較高，僅靠電樞電感的濾波作用就可以獲得脈動很小的直流電流，電樞電流容易連續(xù)，系統(tǒng)的低速運行平穩(wěn)，調速范圍較 寬，可達 1： 10000 左右。 （ 2）同樣由于開關頻率高，若與快速響應的電機相配合，系統(tǒng)可以獲得很寬的頻帶，因此快速響應性能好，動態(tài)抗擾能力強。 根據(jù)以上綜合比較，以及本設計中受控電機的容量和直流電機調速的發(fā)展方向，本設計采用了 H型單極型可逆 PWM 變換器進行調速。 脈寬調速也可通過單片機控制繼電器的閉合 來實現(xiàn)，但是驅動能力有限?？赡?PWM 變換器主電路的結構式有 H型、 T型等類型。 二 檢測系統(tǒng) 檢測系統(tǒng)主要實現(xiàn)光電檢測，即利用各種傳感器對電動車的避障、位置、行車狀態(tài)進行測量。利用超聲波傳感器檢測障礙。 本系統(tǒng)共設計兩個光電三極管，分別放置在電動車車頭的左、右兩個方向，用來控制電動車的行走方向，當左側光電管受到光照時，單片機控制轉向電機向左轉；當右側光電管受到光照時，單片機控制轉向電機向右轉；當左、右兩側光電管都受到光照時，單片機控制直行。 行車方向檢測電路（見圖 電動車的方向檢測電路 (b)）采用反射接收原理配置了一對紅外線發(fā)射、接收傳感器。紅外發(fā)光二極管發(fā)射一定強度的紅外線照射物體，紅外光敏三極管在接收到反射回來的紅外線后導通，發(fā)出一個電平跳變信號。正常行駛時，發(fā)射管發(fā)射紅外光照射地面，光線經(jīng)白紙反射后被接收管接收，輸出高電平信號；電動車經(jīng)過黑線時，發(fā)射端發(fā)射的光線被黑線吸收，接收端接收不到反射光線，傳感器輸出低電平信號后送 80C51 單片機處理，判斷執(zhí)行哪 一種預先編制的程序來控制玩具車的行駛狀態(tài)。最后經(jīng)反接制動實現(xiàn)停車。電橋上設置有兩組開關，一組常閉，另一組常開。三極管導通時，電橋通過三極管接地，電機電樞中有電流通過；三極管截止時，電橋浮空，電機電樞中沒有電流通過。通過對繼電器開閉的控制即可控制電機的開斷和轉速方向進而達到控制玩具車前行與倒車的目的，實現(xiàn)隨動控制系統(tǒng)的糾偏功能。 8 圖 前行與倒車控制電路 檢測放大器方案： 方案一：使用普通單級比例放大電路。但是也存在著許多不足。 方案二：采用差動放大電路。例如，在測量本設計中的光電檢測信號時需要把檢測過來的 電平信號放大并濾除干擾，而且要求對共模干擾信號具有相當強的抑制能力。但在實際操作中，往往滿足了高共模抑制比的要求，卻使運算放大器輸出飽和；為獲得單片機能識別的TTL 電平卻又無法抑制共模干擾。電壓比較器的功能是比較兩個電壓的大小，例如將一個信號電壓 Ui 和一個參考電壓 Ur 進行比較，在 UiUr 和 UiUr 兩種不同情況下，電壓比較器輸出兩個不同的電平，即高電平和低電平。 比較器 有各種不同的類型。 比較器的特點： ⑴ 工作在開環(huán)或正反饋狀態(tài)。因此比較器的性能分析方法與放大、運算電路是不同的。由于比較器中運 放處于開環(huán)或正反饋狀態(tài)，它的兩個輸入端之間的電位差與開環(huán)電壓放大倍數(shù)的乘積通常超過最大輸出電壓，使其內(nèi)部某些管子進入飽和區(qū)或截止區(qū)，因此在絕大多數(shù)情況下輸出與輸入不成線性關系，即在放大、運算等電路中常用的計算方法對于比較器不再適用。比較器的輸出通常只有高電平和低電平兩種穩(wěn)定狀態(tài)，因此它相當與一個受輸入信號控制的開關，當輸入電壓經(jīng)過閾值時開關動作，使輸出從一個電平跳變到另一個電平。 由于比較器的上述特點，在分析時既不能象對待放大電路那樣去計算放大倍數(shù)，也不能象分析運算電路那樣去求解輸出與輸入的函數(shù)關系，而應當著重抓住比較器的輸出從一個電平跳變到另一個電平的臨界條件所對應的輸入電壓值（閾值）來分析輸入量與輸出量之間的關系。但實際集成運放的最大轉換速率總是有限的，因此比較器輸出電壓的跳變不可能是理想的階躍信號。響應時間越短，響應速度越快。 (2) 選用集成電壓比較器。具體措施多為在集成運放的兩個輸入端并聯(lián)二極管。簡單電壓比 較器結構簡單，而且靈敏度高，但它的抗