【正文】 為目的，實(shí)現(xiàn)起來工作量較大，相當(dāng)繁瑣。 方案三 ： 采用四路紅外線發(fā)射和接收管置于車頭，其中兩只探頭置于軌道中間，本科畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 6 頁 共 28 頁 兩只置于軌道之外，當(dāng)小車左 偏或者右偏的時候，其中的一個探頭就會出線。這個方案精度高，能很好的實(shí)現(xiàn)循跡功能。方案二由于 CCD傳感器費(fèi)用昂貴，且操作繁瑣。所以我采用方案三中的四路傳感器來檢測路面信息。驅(qū)動部分 ： 由于玩具汽車的直流電機(jī)功率較小 ， 而小車上裝有電池、電機(jī)、電子器件等 ， 使得電機(jī)負(fù)擔(dān)較重。 本科畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 7 頁 共 28 頁 3 硬件設(shè)計 總體設(shè)計 智能小車采用前輪驅(qū)動，前輪左右兩邊各用一個電機(jī)驅(qū)動， 通過控制 前面兩個輪子的轉(zhuǎn)速起停從而達(dá)到控制轉(zhuǎn)向的目的，后輪是萬象輪，起支撐的作用。當(dāng)車體下左側(cè)的傳感器檢測到黑 線的時候，主控芯片控制左輪電機(jī)停止，車子向右修正 。 主板設(shè)計框圖 如圖 。 電機(jī)驅(qū)動一般采用 H 橋式驅(qū)動電路 ， L298N 內(nèi)部集成了 H 橋式驅(qū)動電路 ， 從而可以采用 L298N 電路來驅(qū)動電機(jī)。 L298N 芯片輸出電壓最高可達(dá) 50V。它最高能驅(qū)動 2A 的步進(jìn)電機(jī)或兩個 1A 的直流電機(jī)。 本科畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 8 頁 共 28 頁 圖 電機(jī)驅(qū)動電路 芯片上的 ENA 與 ENB 是高電平有效，只有當(dāng)他們是高電平的時候，電機(jī)才會旋轉(zhuǎn)，否則電機(jī)是不會轉(zhuǎn)動的， L298N 可接受標(biāo)準(zhǔn)的 TTL 邏輯電平信號。 由于 L298N 能驅(qū)動兩個直流電機(jī)，所以 OUT1， OUT2 是接第一個電機(jī)， OUT3 和 OUT4 是接第二個電機(jī)。 表 L298N 功能模塊 EN A In 1 In 2 運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài) 0 X X 停止 1 1 0 正轉(zhuǎn) 1 0 1 反轉(zhuǎn) 1 1 1 剎停 1 0 0 停止 IN3， IN4 的邏輯圖與表 相同。同為低電平電機(jī)停止，同為高電平電機(jī)剎停。由于黑色物體和白色物體 的反射系數(shù)不用，調(diào)節(jié)紅外對管和被測物體之間的距離，是光敏三極管智能化接受到白色物體反射回來的光束。利用反射光可以使光敏三極管本科畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 9 頁 共 28 頁 導(dǎo)通和管段，從而實(shí)現(xiàn)對黑色物體的分辨。所以 LM324 的 2 腳為 高電平 ，并且與 3 腳的輸出電壓同時送入比較器 LM324進(jìn)行比較。當(dāng)被檢測的物體為白色時，紅外光電二極管 U1 發(fā)射的光線會被白紙反射回來，這時在紅外線傳感器的接受端會得到很強(qiáng)的光照。比較器 LM324 的 2 腳就會接地 ， 為低電平，與 3 腳的電壓比較后在 7 腳的輸出端輸出一個低電平。 將比較器的輸出信號送入單片機(jī)中進(jìn)行 判斷就 可以判斷出此時被檢測的軌跡是白色還是黑色的，從而驅(qū)動電機(jī)進(jìn)行相應(yīng)的運(yùn)動 。其中 X1 和 Y1 是第一級方向控制傳感器， X2 和 Y2 是第二級方向控制傳感器 ，并且黑線同一邊的傳感器之間的寬度不得大于黑線的寬度。第二級方向傳感器實(shí)際上是第一集的后備保護(hù)，它的存在是考慮到小車由于慣性過 大會依舊偏離軌道，再次對小車的運(yùn)行進(jìn)行糾正，從而提高了小車的循 跡的可靠性 [16]。 圖 四 路紅外探測系統(tǒng) 四路紅外探測系統(tǒng)具有四個探測頭，我們給它標(biāo)記為 X X Y1 和 Y2。在實(shí)測的時候，探測器檢測到黑線的時候，圖中右下角對應(yīng)的 LED 燈就會發(fā)光， 比如 ：當(dāng) X1 檢測到黑線的時候，從上往下數(shù)第三個燈就會亮，這樣就能更加方便直觀地看出小車的運(yùn)行情況。 12 時鐘 、 機(jī)器周期和 6 時鐘 、 機(jī)器周期可以任意選擇。 (2) 工作電壓： ～ （ 5V 單片機(jī)） /～ （ 3V單片機(jī)） 。 (4) 片上集成 512 字節(jié) RAM。 (6) ISP（在系統(tǒng)可編程） /IAP（在應(yīng)用可編程），無需專用仿真器，也無需使用專用編程器可直接由串口（ RxD/,TxD/）下載用戶所需程序，數(shù)秒即可完成一片。 (8) 具有看門狗功能 。即定時器 T0、 T T2。 (11) 通用異步串行口（ UART），也可用定時器軟件實(shí)現(xiàn)多個 UART。 VCC：電源電壓 。如果當(dāng)作輸出口來用的時候，每一位能夠用吸收電流來驅(qū)動 8 個TTL 的邏輯的門電路，對與端口寫 “1”可用當(dāng)作為高阻抗的輸入端用。在用 Flash 編程的時候，P0 口就用來接收這些指令字節(jié)，難而當(dāng)在程序校驗(yàn)時和輸出指令字節(jié)校驗(yàn)時，要求必須外接好上拉電阻。對其端口寫 “1”，通過內(nèi)部帶有的上拉電阻就可以把該端口拉到了高電平，這個時候就可以用來作為輸入端口了。在程序校驗(yàn)和 Flash 編程期間， P1 會接收低8 位地址。若要將其當(dāng)作輸入端口使用，則須對其端口置 “1”，可以通過內(nèi)部的電阻 (上拉 )把端口置為高電平。當(dāng)在訪問 16 位數(shù)據(jù)存儲器或外部程序存儲器時， P2 口將會送出高 8 地址數(shù)據(jù)。當(dāng)校驗(yàn)或 Flash編程時， P2 也接收高位地址和其它的控制信號。 P3 口輸出緩沖級可以驅(qū)動 (輸出或吸收電流 )4 個 TTL 的邏輯門電路。當(dāng)作為輸入端時，某個引腳被外部信號拉低時會輸出一個電流。當(dāng)訪問數(shù)據(jù)存儲器或外部程序存儲器的時候， ALE(也就是地址鎖存允許 )信號端，這是一個低電平才會有效地信號端，輸出來的脈沖用來在鎖 存該地址所對應(yīng)的低 8 位字節(jié)，以實(shí)現(xiàn)低位地址和數(shù)據(jù)的隔離。但要小心的是：當(dāng)訪問外部的數(shù)據(jù)的存儲器的時候?qū)⑻^一個 ALE 的脈沖。如果想要禁止 ALE 的輸出，可以根據(jù)對特殊功能的寄存器區(qū)中的 8EH 對應(yīng)單元的 DO 位上置 1，此時， ALE 只有在執(zhí)行 MOVC 和 MOVX 指令時才起作用。 RST：復(fù)位端輸入接口。 PSEN：程序儲存會允許 (PSEN)輸出的為外部程序里存儲器的讀選中的通信號，當(dāng) AT89C51 單片機(jī)由存儲器外部程序取數(shù)據(jù) (或指令 )的時候，每一個機(jī)器周期可以有兩次的 PSEN 有效，即可以輸出兩個的脈沖。 VPP/EA：允許外部訪問。要特別注意的是：如果 EA 端被設(shè)置為高電平 (也就是接 VCC 端 )， CPU 將會執(zhí)行程序內(nèi)部存儲器里的指令。當(dāng) Flash存儲器進(jìn)行編程的時候，這個引腳上加上正 12V的編程所能夠允許電壓 Vpp，不過這必須是該器件使用的是編程電壓 Vpp 為正 12V。 XTAL1：內(nèi)部時鐘發(fā)生器的輸入端和反相放大器的振蕩器輸入端。其中主函數(shù)合理的分配調(diào)用各個模塊函數(shù)，主要負(fù)責(zé)各模塊間的總體協(xié)調(diào)?？刂坪瘮?shù)主要負(fù)責(zé)小車的狀態(tài)控制，根據(jù)傳感器返回的信息準(zhǔn)確地判斷小車所處的位置，并做出相應(yīng)的相應(yīng)。單片機(jī)會不停的掃描與探測器連接的單片機(jī) I/O 口，一旦檢測到某個 I/O 口有信號發(fā)生了變化，單片機(jī)就會執(zhí)行相應(yīng)的判斷程序，接著把相應(yīng)的信號發(fā)送給電動機(jī)從而糾正小車的運(yùn)行狀態(tài)。 循 跡是 否 檢 測 到 黑 線 ?結(jié) 束啟 動YN 圖 主程序流程圖 電機(jī)驅(qū)動程序 電機(jī)驅(qū)動 是依靠 L298N 在接收端接收的信號來控制電機(jī)的正轉(zhuǎn)或者反轉(zhuǎn)。 根據(jù)不同的情況， L298N 會發(fā)出三種不同的信號，分別是前進(jìn)，后退和停止。 本科畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 15 頁 共 28 頁 循跡 程序 循跡框圖 如圖 所示。如果左邊第 一級或者左邊第二級的的傳感器掃描到了黑線，這時候 小 車的左側(cè)已經(jīng) 壓到 了黑線，所以現(xiàn)在小車已經(jīng)是向右偏出了軌道，此時單片機(jī)就會控制小車想左 轉(zhuǎn)到原定的軌道；同樣的，如果右邊第一級或者