【正文】 出低電 平信號后送 80C51 單片機處理，判斷執(zhí)行哪一種預(yù)先編制 。該傳感器的探測距離可以通過電位器調(diào)節(jié)、具有干擾小、便于裝配、使用方便等特點，可以廣泛應(yīng)用于機器人避障、避 障小車、流水線計數(shù)及黑白線循跡等眾多場合。 ，檢測距離可以通過電位器進(jìn)行調(diào)節(jié)，順時針調(diào)電位器，檢測距離增加；逆時針調(diào)電位器，檢測距離減少。其中黑色 探測距離最小 ,白色最大 。 傳感器模塊輸出端口 OUT可直接與單片機 IO口連接即可，也可以直接驅(qū)動一個 5V繼電器；連接方式： VCCVCC。OUTIO 比較器采用 LM393，工作穩(wěn)定； 可采用 35V直流電源對模塊進(jìn)行供電。 ○3 模塊接口說明 1 VCC 外接 （可以直接與 5v單片機和 ） 2 GND 外接 GND 3 OUT 小板數(shù)字量輸出接口（ 0 和 1） （ 3）、 原理圖如圖 112： 13 圖 112 控制 模塊 （ 1）、 基本原理 一個單片機應(yīng)用系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計包含有兩部分內(nèi)容：一是系統(tǒng)擴展，即單片機內(nèi)部的功能單元，如 ROM﹑ RAM﹑ I/O 口﹑定時 /記數(shù)器﹑中斷系統(tǒng)等能量不能滿足應(yīng)用系統(tǒng)的要求時，必須在片外進(jìn)行擴展， 選擇適當(dāng)?shù)男酒O(shè)計相應(yīng)的電路。一 80C51 單片機硬件結(jié)構(gòu) 80C51 單片機是把那些作為控制應(yīng)用所必需的基本內(nèi)容都集成在一個尺寸有限的集成電路芯片上 [2]。它們都是通過片內(nèi)單一總線連接而成，其基本結(jié)構(gòu)依舊是 CPU 加上外圍芯片的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)模式。 （ 2）、 組成模塊介紹 ○ 1 微處理器 該單片機中有一個 8 位的微處理器，與通用的微處理器基本相同，同樣包括了運算器和控制器兩大部分，只是增加了面向控制的處理功能，不僅可處理數(shù)據(jù)，還可以進(jìn)行位變量的處理。 ○ 3 程序存儲器 由于受集成度限制，片內(nèi)只讀存儲器一般容量較小，如果片內(nèi)的只讀存儲器的容量不夠，則需用擴展片外的只讀存儲器，片外最多可外擴至 64k 字節(jié)。 ○ 5 、 定時器 /計數(shù)器 片內(nèi)有 2 個 16 位的定時器 /計數(shù)器， 具有四種工作方式。可用來進(jìn)行串行通訊，擴展并行 I/O口，甚至與多個單片機相連構(gòu)成多機系統(tǒng)，從而使單片機的功能更強且應(yīng)用 更廣。 ○ 8 、 特殊功能寄存器 共有 21 個，用于對片內(nèi)的個功能的部件進(jìn)行管理、控制、監(jiān)視。 由上可見， 80C51 單片機的硬件結(jié)構(gòu)具有功能部件種類全，功能強等特點。 1 位機在開關(guān)決策、邏輯電路仿真、過程控制方面非常有效；而 8 位機在數(shù)據(jù)采集，運算處理方面有明顯的長處。 三 、 理論分析與計算 傳感器可能檢測到的的情況 如圖所示，當(dāng)黑色軌跡線在傳感器中間時，傳感器接受到的全是地面，即 傳感器 1 傳感 2 傳感器 3 傳感器 4 狀態(tài) 0 0 0 0 直行 （注： 1表示沒有接收到信號， 0表示接收到返回的信號） 傳感器 1 傳感 2 傳感器 3 傳感器 4 狀態(tài) 15 0 0 1 0 小 轉(zhuǎn) (右 ) 傳感器 1 傳感 2 傳感器 3 傳感器 4 狀態(tài) 0 0 1 1 大 轉(zhuǎn) (右 ) 傳感器 1 傳感 2 傳感器 3 傳感器 4 狀態(tài) 0 1 0 0 小 轉(zhuǎn) (左 ) 傳感器 1 傳感 2 傳感器 3 傳感器 4 狀態(tài) 1 1 0 0 大 轉(zhuǎn) (左 ) 特殊情況 傳感器 1 傳感 2 傳感器 3 傳感器 4 狀態(tài) 1 1 1 1 停止 16 傳感器 1 傳感 2 傳感器 3 傳感器 4 狀態(tài) 0 1 1 0 直行 所有可能狀態(tài)分析 傳感器 1 傳感器 2 傳感器 3 傳感器 4 狀態(tài) 0 0 0 0 直行 兩輪同速 高速 一般情況 1 1 1 1 停止 兩輪同停 1 0 0 0 左轉(zhuǎn) 左 大轉(zhuǎn) 1 1 0 0 左轉(zhuǎn) 左 大轉(zhuǎn) 0 1 0 0 左轉(zhuǎn) 小轉(zhuǎn) 0 0 0 1 右轉(zhuǎn) 大轉(zhuǎn) 0 0 1 1 右轉(zhuǎn) 大轉(zhuǎn) 0 0 1 0 右轉(zhuǎn) 小轉(zhuǎn) 0 1 1 0 直行 保持前一個狀態(tài) 特殊情況 1 0 0 1 不可能 0 1 0 1 不可能 1 0 1 1 不可能 1 1 0 1 不可能 1 0 1 0 不可能 0 1 1 1 右轉(zhuǎn)或者直行 右轉(zhuǎn) 1 1 1 0 左轉(zhuǎn)或者直行 右轉(zhuǎn) 四、 程序設(shè)計 系統(tǒng)整體的流程圖 如圖 12 所示： 17 開 始單 片 機 初 始 化讀 取 傳 感 器 狀 態(tài)傳 感 器 是 否 檢測 到 軌 道判 斷 轉(zhuǎn) 向 方 向外 側(cè) 傳 感 器 是否 觸 發(fā)外 側(cè) 傳 感 器 是否 觸 發(fā)向 左 小 角 度 轉(zhuǎn) 向向 左 大 角 度 轉(zhuǎn) 向 直 行 向 左 小 角 度 轉(zhuǎn) 向 向 右 大 角 度 轉(zhuǎn) 向保 持 狀 態(tài)否是是是否否左 右 圖 12 各個模塊小程序的流程圖 （ 1）、定時器的程序 18 圖 13 19 （ 2）、循跡程序 小 車 開 始 循 跡檢 測 外 部 傳 感 器 信號判 斷 當(dāng) 前 狀 態(tài)按 傳 感 器 的 權(quán) 重 進(jìn)行 轉(zhuǎn) 向 控 制是 否 觸 發(fā) 其 他傳 感 器最 外 側(cè) 傳 感 器是 否 觸 法是判 定 為 直 角 ， 減 速并 且 進(jìn) 行 低 速 大 角度 轉(zhuǎn) 向其 他 傳 感 器 是否 觸 發(fā)否是說 明 進(jìn) 入 了 直 線 狀態(tài) 啟 動 修 正 函 數(shù)否計 數(shù) 延 時 保 證 其 修正 函 數(shù) 能 夠 跑 完直 行 圖 14 五 、測試與數(shù)據(jù) 出現(xiàn)的問題 （ 1）、 在實際運行中，小車轉(zhuǎn)向需要的速度在不同的情況下并不完全相同。 改進(jìn)方案：根據(jù) 4個傳感器的位置，判斷需要轉(zhuǎn)動的角度大小，根據(jù)此來控制小車轉(zhuǎn)向，以實現(xiàn)在直線行駛時更加穩(wěn)定。 //速度調(diào)節(jié)變量 020。 P2 = 0xf9。 Left_moto_go 。 //右電機往前走 } else if(state==2) leftrun。 } /************************************************************************/ //右小轉(zhuǎn) void l_rightrun(void) { push_val_left=5。 P2 = 0xf7 。 state= 3。 //左電機往前走 Right_moto_back 。 push_val_right=5。 P0= table[4]。 Right_moto_go 。 //左電機慢走 } （ 2）、 直角轉(zhuǎn)向慣性問題 在小車直線行駛時若小車速度較快發(fā)生轉(zhuǎn)向，在慣性的作用下，小車不能夠立即減速，可能會導(dǎo)致轉(zhuǎn)向尚未完成，小車就已經(jīng)沖出跑道 。 ○ 1 降低小車的行駛速率。測試后發(fā)現(xiàn)，小車低速運行比高速運行要穩(wěn)定的多。在程序檢測到一些特殊情況，需要大角度轉(zhuǎn)向時，對小車執(zhí)行一次后退函數(shù)（并且設(shè)置此函數(shù) 1s內(nèi)僅能觸發(fā)一次）。小車會在瞬間急停。對于需要轉(zhuǎn)向較 大的彎道有一定效果。 push_val_right=5。 P0= table[8]。 Right_moto_back delay(50)。當(dāng)小車在轉(zhuǎn)向或者低速運行時，較小的扭矩可能無法啟動小車，測試發(fā)現(xiàn)，當(dāng)采用低速時，小車容易卡主停下，需要人推一下才能繼續(xù)運行。 解決方案： 方法一： 對于這種情況，可以更換較好的電機。 22 但是這種方案，需要較大的車體，和能承受大電流的驅(qū)動模塊，故并未采用此方案。 push_val_right=5。 P0= table[4]。 Right_moto_go 。 //左電機往后 } /************************************************************************/ void rightrun(void) { push_val_left=5。 P2 = 0xf3 。 state= 3。 //左電 機往前 Right_moto_back 。 六 、實驗結(jié)果分析 （一）、實驗結(jié)果分析 大角度轉(zhuǎn)向功能 智能車能夠適應(yīng) 090度的道路轉(zhuǎn)向 當(dāng)小車的外側(cè)傳感器被觸發(fā)時， 小車將向相應(yīng)方向做大角度轉(zhuǎn)向。直角彎時，小車大概會以大角度快速轉(zhuǎn)向 45176。 在大角度轉(zhuǎn)向時，小車的一輪的速度為 8另一輪速度為 8，（直線前進(jìn)速度為 5，若小車前進(jìn)速度為 0時，小車為原地轉(zhuǎn)向），當(dāng)小車直線前進(jìn)時，利用慣性作用，小車完成向前運動實現(xiàn)轉(zhuǎn)向，同時能夠一定程度避免，速度太快時小車沖出跑道的現(xiàn)象。 循跡小車當(dāng)進(jìn)入懸崖停車功能時： 小車的電機首先進(jìn)入一個 120ms的反向運行階段，此階段，主要是對小車進(jìn)行快速減速和慣性抑制。 當(dāng)以上兩個階段，完成時，小車速度為 1左右，小車倒退回之前的位置傳感器此時應(yīng) 24 該檢測到的是直接狀態(tài)，重新加速前進(jìn)（由于此時小車速度較低，不能夠全速，即實現(xiàn)減速功能）。即實現(xiàn)在懸崖時安全停車的功能。 若要小車在直線行駛的時候減少橫向擺動，一是增加傳感器的數(shù)量，如 5個 7個從而實現(xiàn)更加精確的多級控制。 因此在小 車的程序設(shè)計時，我采用的方案是寬傳感器間距，允許直線行駛擺頭，保證高扭矩轉(zhuǎn)向。在通過直線軌時候小車將以一個低頻率的擺頭，穿過。 在這種情況下，即使軌跡的寬度在 ，小車無需調(diào)整傳感器也能自動適應(yīng)軌道。 （ 1）、 思路 分析 由觀察可以發(fā)現(xiàn)，普通算法（普通算法，即第幾級傳感器檢測到后采取第幾級轉(zhuǎn)向的算法）的小車，直行時，由于其原理限制，其軌跡路線類似如圖所示，當(dāng)前方，出現(xiàn)彎道或者速度過快時小車可能會產(chǎn)生嚴(yán)重的擺動。在多 少情況下，由于其直行的狀態(tài)持續(xù)很短，因此其對于這種類似于正弦波的阻尼作 25 用幾乎為 0。 簡諧運動的停止受到摩擦力，空氣阻力的作用的影響。這種原理也可以應(yīng)用到小車上。 小車的狀態(tài) 左 右 1 0 0 0 0 0 0 2 0 0 0 0 1 0 3 0 0 0 1 1 0 4 0 0 0 1 0 0 6 0 0 0 0 0 0 高電平檢測到跑道，最外側(cè)傳感器僅在直角時觸發(fā) 。從上圖可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)小車從 4進(jìn)入 5狀態(tài)時，小車其實保留了右往左的運動速度，但是由于小車正好運動到中間，因此小車的其實進(jìn)入直行狀態(tài)是有問題的，由于保留了橫向速度，小車沿著下面的軌跡運行。 kp 為比例參數(shù)，根據(jù)小車的實際情況進(jìn)行調(diào)節(jié)。得到 e（ k）后，我們可以建立初步公式 修正量 =k1*|state4| 26 并且在小車進(jìn)入 4狀態(tài)的邊沿觸發(fā)修正 。 加入這個參數(shù)的之后，小車（類似于增加阻力）能夠逐漸使震蕩減弱。若小車的前一個偏移變大，下一次增大控制量，若變小減小控制量。 以下代碼 //偏量修正 void pd_run(void) { if(f_state!=0) if(state4) { push_val_left= 3*