【正文】 的定義定義輸出或輸入為直流電能的旋轉(zhuǎn)電機(jī)，稱為直流電機(jī)，它是能實(shí)現(xiàn)直流電能和機(jī)械能互相轉(zhuǎn)換的電機(jī)。直流發(fā)電機(jī)工作原理工作原理就是把電樞線圈中感應(yīng)的交變電動勢，靠換向器配合電刷的換向作用，使之從電刷端引出時(shí)變?yōu)橹绷麟妱觿莸脑怼＃?掌握4種方式各自的特點(diǎn)(1) 直流他勵(lì)電動機(jī): 勵(lì)磁繞組與電樞沒有電的聯(lián)系，勵(lì)磁電路是由另外直流電源供給的。(2) 直流并勵(lì)電動機(jī): 并勵(lì)繞組兩端電壓就是電樞兩端電壓，但是勵(lì)磁繞組用細(xì)導(dǎo)線繞成，其匝數(shù)很多，因此具有較大的電阻，使得通過他的勵(lì)磁電流較小。為了使勵(lì)磁繞組中不致引起大的損耗和電壓降，勵(lì)磁繞組的電阻越小越好，所以直流串勵(lì)電動機(jī)通常用較粗的導(dǎo)線繞成，他的匝數(shù)較少。選擇普通直流電機(jī)，通過減速齒輪增大扭力，提高帶負(fù)責(zé)能力。 步進(jìn)電機(jī)的概述步進(jìn)電機(jī)是將電脈沖信號轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移的開環(huán)控制元件?？梢酝ㄟ^控制脈沖個(gè)數(shù)來控制角位移量，從而達(dá)到準(zhǔn)確定位的目的；同時(shí)可以通過控制脈沖頻率來控制電機(jī)轉(zhuǎn)動的速度和加速度，從而達(dá)到調(diào)速的目的。工作原理步進(jìn)電機(jī)是一種感應(yīng)電機(jī)，它的工作原理是利用電子電路，將直流電變成分時(shí)供電的，多相時(shí)序控制電流，用這種電流為步進(jìn)電機(jī)供電，步進(jìn)電機(jī)才能正常工作，驅(qū)動器就是為步進(jìn)電機(jī)分時(shí)供電的，多相時(shí)序控制器，雖然步進(jìn)電機(jī)已被廣泛地應(yīng)用，但步進(jìn)電機(jī)并不能象普通的直流電機(jī)，交流電機(jī)在常規(guī)下使用。因此用好步進(jìn)電機(jī)卻非易事，它涉及到機(jī)械、電機(jī)、電子及計(jì)算機(jī)等許多專業(yè)知識。 （2）步進(jìn)電機(jī)在工作時(shí)，脈沖信號按一定順序輪流加到各相繞組上（由驅(qū)動器內(nèi)的環(huán)形分配器控制繞組通斷電的方式）。 （4）步進(jìn)電機(jī)與其它電動機(jī)不同，其標(biāo)稱額定電壓和額定電流只是參考值；又因?yàn)椴竭M(jìn)電機(jī)是以脈沖方式供電，電源電壓是其最高電壓，而不是平均電壓，所以，步進(jìn)電機(jī)可以超出其額定值范圍工作。 （5）步進(jìn)電機(jī)外表允許的最高溫度： 步進(jìn)電機(jī)溫度過高首先會使電機(jī)的磁性材料退磁，從而導(dǎo)致力矩下降乃至于失步，因此電機(jī)外表允許的最高溫度應(yīng)取決于不同電機(jī)磁性材料的退磁點(diǎn)；一般來講，磁性材料的退磁點(diǎn)都在攝氏130度以上，有的甚至高達(dá)攝氏200度以上，所以步進(jìn)電機(jī)外表溫度在攝氏8090度完全正常。在它的作用下，電機(jī)隨頻率（或速度）的增大而相電流減小，從而導(dǎo)致力矩下降。步進(jìn)電機(jī)有一個(gè)技術(shù)參數(shù)：空載啟動頻率，即步進(jìn)電機(jī)在空載情況下能夠正常啟動的脈沖頻率，如果脈沖頻率高于該值，電機(jī)不能正常啟動，可能發(fā)生丟步或堵轉(zhuǎn)。如果要使電機(jī)達(dá)到高速轉(zhuǎn)動，脈沖頻率應(yīng)該有加速過程，即啟動頻率較低，然后按一定加速度升到所希望的高頻（電機(jī)轉(zhuǎn)速從低速升到高速）。串聯(lián)接法一般在電機(jī)轉(zhuǎn)速較低的場合使用，因而電機(jī)發(fā)熱小；并聯(lián)接法一般在電機(jī)轉(zhuǎn)速較高的場合使用（又稱高速接法），因而電機(jī)發(fā)熱較大。如果電機(jī)工作轉(zhuǎn)速較高或響應(yīng)要求較快，那么電壓取值也高，但注意電源電壓的紋波不能超過驅(qū)動器的最大輸入電壓，否則可能損壞驅(qū)動器。如果采用線性電源，電源電流一般可取I ～；如果采用開關(guān)電源，電源電流一般可取I ～。在有些自動化設(shè)備中，如果在驅(qū)動器不斷電的情況下要求直接轉(zhuǎn)動電機(jī)軸（手動方式），就可以將FREE信號置低，使電機(jī)脫機(jī)，進(jìn)行手動操作或調(diào)節(jié)。 （12）用簡單的方法調(diào)整兩相步進(jìn)電機(jī)通電后的轉(zhuǎn)動方向，只需將電機(jī)與驅(qū)動器接線的A+和A（或者B+和B）對調(diào)即可。步進(jìn)電機(jī)的特點(diǎn)是可以精確控制電機(jī)選擇步數(shù)和角度，缺點(diǎn)就是力矩比較小，容易失步，而且價(jià)格比較昂貴。 H橋驅(qū)動電路H橋電路。4個(gè)三極管組成H的4條垂直腿，而電機(jī)就是H中的橫杠（注意：，而不是完整的電路圖，其中三極管的驅(qū)動電路沒有畫出來）。要使電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，必須導(dǎo)通對角線上的一對三極管。如圖22所示。例如，當(dāng)Q1管和Q4管導(dǎo)通時(shí)，電流就從電源正極經(jīng)Q1從左至右穿過電機(jī)，然后再經(jīng)Q4回到電源負(fù)極。當(dāng)三極管Q1和Q4導(dǎo)通時(shí)，電流將從左至右流過電機(jī)，從而驅(qū)動電機(jī)按特定方向轉(zhuǎn)動（電機(jī)周圍的箭頭指示為順時(shí)針方向）。當(dāng)三極管Q2和Q3導(dǎo)通時(shí)，電流將從右至左流過電機(jī)，從而驅(qū)動電機(jī)沿另一方向轉(zhuǎn)動。優(yōu)點(diǎn)是價(jià)格便宜，結(jié)構(gòu)簡單，控制簡單。 采用繼電器開關(guān)控制繼電器的概述繼電器是一種當(dāng)輸入量（電、磁、聲、光、熱）達(dá)到一定值時(shí)，輸出量將發(fā)生跳躍式變化的自動控制器件。故在電路中起著自動調(diào)節(jié)、安全保護(hù)、轉(zhuǎn)換電路等作用。繼電器一般都有能反映一定輸入變量（如電流、電壓、功率、阻抗、頻率、溫度、壓力、速度、光等）的感應(yīng)機(jī)構(gòu)（輸入部分）；有能對被控電路實(shí)現(xiàn)“通”、“斷”控制的執(zhí)行機(jī)構(gòu)（輸出部分）；在繼電器的輸入部分和輸出部分之間，還有對輸入量進(jìn)行耦合隔離，功能處理和對輸出部分進(jìn)行驅(qū)動的中間機(jī)構(gòu)（驅(qū)動部分）。例如，多觸點(diǎn)繼電器控制信號達(dá)到某一定值時(shí)，可以按觸點(diǎn)組的不同形式，同時(shí)換接、開斷、接通多路電路。例如，靈敏型繼電器、中間繼電器等，用一個(gè)很微小的控制量，可以控制很大功率的電路。例如，當(dāng)多個(gè)控制信號按規(guī)定的形式輸入多繞組繼電器時(shí)，經(jīng)過比較綜合，達(dá)到預(yù)定的控制效果。例如，自動裝置上的繼電器與其他電器一起，可以組成程序控制線路，從而實(shí)現(xiàn)自動化運(yùn)行。繼電器一般是用來接通和斷開控制電器（電動機(jī)）如在直流電動機(jī)里的電流繼電器，當(dāng)電流過小或過大時(shí)，它檢測到這種電流信號后便控制電動機(jī)的啟停 。優(yōu)點(diǎn)是電路簡單，缺點(diǎn)是響應(yīng)時(shí)間慢、控制精度低、機(jī)械結(jié)構(gòu)易損壞、壽命較短、可靠性低。雖然硅片尺寸不斷收縮，但元件數(shù)量增加了，使得產(chǎn)品的批量生產(chǎn)、降低制造成本成為可能。但邊沿速率加快，輻射能力也就隨之增強(qiáng)，狀態(tài)切換效 應(yīng)在集成芯片內(nèi)部之間感應(yīng)的作用下，加大了能量損耗。其優(yōu)點(diǎn)是集成度高，電路簡單，控制方便可靠，體積小，效率高。 采用紅外通信紅外通信的概述 顧名思義，就是通過紅外線傳輸數(shù)據(jù)。于是后來就有了紅外、藍(lán)牙、。發(fā)送端采用脈時(shí)調(diào)制（PPM）方式，將二進(jìn)制數(shù)字信號調(diào)制成某一頻率的脈沖系列，并驅(qū)動紅外發(fā)射管一光脈沖的形式發(fā)送出去；接受端將接收到光脈轉(zhuǎn)換成電信號，再經(jīng)過放大、濾波等處理后送給解調(diào)電路進(jìn)行解調(diào)，還原為二進(jìn)制數(shù)字信號后輸出。紅外通信技術(shù) 紅外通信是利用紅外技術(shù)實(shí)現(xiàn)兩點(diǎn)間的近距離保密通信和信息轉(zhuǎn)發(fā)。發(fā)射系統(tǒng)對一個(gè)紅外輻射源進(jìn)行調(diào)制后發(fā)射紅外信號，而接收系統(tǒng)用光學(xué)裝置和紅外探測器進(jìn)行接收，就構(gòu)成紅外通信系統(tǒng)。紅外技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)其使手機(jī)和電腦間可以無線傳輸數(shù)據(jù)；可以再同樣具備紅外接口的設(shè)備間進(jìn)行信息交流；同時(shí)紅外接口可以省去下載或其他信息交流所發(fā)生的費(fèi)用；由于需要對接才能傳輸信息，安全性較強(qiáng)；紅外通信器件易得，價(jià)格低廉。 采用無線通信 nRF24L01概述　 　　 , GHz～ GHz ISM頻段。nRF24L01功耗低,在以6 dBm的功率發(fā)射時(shí)，工作電流也只有9 mA。 　　 nRF24L01主要特性如下GFSK調(diào)制:硬件集成OSI鏈路層。片內(nèi)自動生成報(bào)頭和CRC校驗(yàn)碼。 SPI速率為0 Mb/s～10 Mb/s。 QFN20引腳4 mm4 mm封裝。 　 工作模式 　　 通過配置寄存器可將nRF241L01配置為發(fā)射、接收、空閑及掉電四種工作模式。在掉電模式下電流損耗最小，同時(shí)nRF24L01也不工作，但其所有配置寄存器的值仍然保留。若自動應(yīng)答開啟，那么nRF24L01在發(fā)射數(shù)據(jù)后立即進(jìn)入接收模式，接收應(yīng)答信號（自動應(yīng)答接收地址應(yīng)該與接收節(jié)點(diǎn)地址TX_ADDR一致）。若未收到應(yīng)答，則自動重新發(fā)射該數(shù)據(jù)(自動重發(fā)已開啟)，若重發(fā)次數(shù)(ARC)達(dá)到上限，MAX_RT置高，TX FIFO中數(shù)據(jù)保留以便在次重發(fā)。最后發(fā)射成功時(shí),若CE為低則nRF24L01進(jìn)入空閑模式1。若發(fā)送堆棧中無數(shù)據(jù)且CE為高，則進(jìn)入空閑模式2。當(dāng)接收方檢測到有效的地址和CRC時(shí)，就將數(shù)據(jù)包存儲在RX FIFO中，同時(shí)中斷標(biāo)志位RX_DR置高，IRQ變低，產(chǎn)生中斷，通知MCU去取數(shù)據(jù)。最后接收成功時(shí)，若CE變低，則nRF24L01進(jìn)入空閑模式1。但針對單個(gè)字節(jié)而言，要先送高位再送低位。相應(yīng)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)信息是從MISO輸出給MCU。nRF24L01 　　的配置寄存器共有25個(gè)。如何避開在家庭市場中易與其它無線傳輸間（Bluetooth、HomeRF）發(fā)生干擾成了首要解決的問題。其工作原理是，收發(fā)雙方傳輸信號的載波按照預(yù)定規(guī)律進(jìn)行離散變化。簡單的說，F(xiàn)HSS不是抑制干擾而是容忍干擾。根據(jù)題目要求中給出的圖示，定位聲源有兩種方法： 可以通過計(jì)算聲源與A 、B、C中任意兩點(diǎn)之間的距離的方法來確定聲源與A、B、C的相對位置，:Fig. Schematic diagram of car driving已知三角形的三邊長度可求聲源的坐標(biāo)： （1）利用海倫公式，假設(shè)一個(gè)三角形的面積W，有以下公式求得：W為P(PAB)(PAS)(PBS)開平方，而公式里的P為半周長：P=（AB+AS+BS)/2則縱坐標(biāo)H=2W/AB。 （2）由余弦定理求出角度SAB，CosSAB=（AS^2+AB^2SB^2)/2AS*AB然后由H=AS*sinSAB （3 ）由相似定理和勾股定理解方程組求坐標(biāo)。 前一種方法要求聲源與接收器之間做同步，從而確定聲音從發(fā)出到接收之間的時(shí)間。當(dāng)聲源需要確定自己的位置時(shí)，發(fā)送特定指令通知接收端啟動計(jì)時(shí)。后一種方法不需要在聲源與接收器之間做同步，相對簡單一些，采用差值確定相對位置，模糊控制聲源的移動。 驅(qū)動電源與控制電源的選擇 為了防止驅(qū)動電源干擾控制信號，我們選擇雙電源分別供電并加以隔離。在L293芯片的輸出腳我們用了L6210進(jìn)行保護(hù)，防止電機(jī)的反響感應(yīng)電動勢倒流入控制端。主控制器：兩片STC 12C5A60S2增強(qiáng)型51單片機(jī)。無線通信模塊：nFR24L01通信模塊。第3章 硬件設(shè)計(jì)。Fig. System position diagram 通過單片機(jī)定時(shí)器產(chǎn)生一個(gè)4Khz的脈沖信號，控制三極管的通斷，使喇叭產(chǎn)生一個(gè)高頻音頻信號。具體工作原理：主控單片機(jī)通過無線給從機(jī)發(fā)送觸發(fā)信息，并開始計(jì)時(shí)，當(dāng)車載單片機(jī)接收到信號后發(fā)出4Khz音頻信號。Fig. Schematic Audio Receiver單片機(jī)發(fā)出控制命令給MMC1，MMC1通過處理后控制電機(jī)驅(qū)動電路進(jìn)而控制小車行駛。如果AS距離大于CS距離，則車向6點(diǎn)方向前進(jìn)，如果AS距離小于CS距離，則小車向12點(diǎn)鐘方向倒車，如果AS等于CS，則小車到達(dá)W點(diǎn)?？梢苿勇曉聪壤肁、C兩點(diǎn)作為基點(diǎn)，通過兩點(diǎn)收到音頻信號的時(shí)間差為定時(shí)，引導(dǎo)小車向OX軸移動。實(shí)際上，由于誤差的存在，在OX軸上，A、B兩點(diǎn)收到的音頻信號的相位差不可能為零，因此，通過對兩A、B兩點(diǎn)收到的音頻信號的相位差進(jìn)行比較，直到A、B兩點(diǎn)收到的音頻信號的相位差達(dá)到最小，則可移動聲源停止。軟件總體共分為初始化、主程序及中斷服務(wù)程序幾大部分:初始化部分主要完成端口定義及中斷矢量初始化。如：端口查詢部分完成系統(tǒng)在未接受到中斷信號時(shí)對某些端口狀態(tài)的查詢以實(shí)現(xiàn)聲音定位、狀態(tài)監(jiān)控、運(yùn)行指示等功能,中斷服務(wù)程序則根據(jù)中斷源及無線解碼信號完成對相應(yīng)中斷的響應(yīng)。多次軟件測試及試驗(yàn)表明這樣的軟件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是合理的。Fig . The overall system flow chart第五章 系統(tǒng)測試測試儀器包括秒表、數(shù)字萬用表、信號發(fā)生器、示波器、MCS51仿真機(jī)、直流穩(wěn)壓電源等?？梢苿勇曉吹钠鹗嘉恢玫絆x線的垂直距離響應(yīng)時(shí)間平均速度1＝可移動聲源在Ox線上重新啟動位置到移動停止點(diǎn)的直線距離再次運(yùn)動時(shí)間平均速度2＝設(shè)小車離W點(diǎn)水平線的垂直距離為H，單位厘米。 計(jì)時(shí)系統(tǒng)采用了新型顯示芯片。（2）測距精度分析電機(jī)軸與車輪軸之間采用了齒輪箱二級減速，變比1/16。小車有時(shí)并不能完全直線行走，略微有點(diǎn)跑偏，經(jīng)分析原因有兩個(gè)（1）小車是新買的，齒輪磨合情況不同，導(dǎo)致兩個(gè)輪子速度不一致。 第六章 結(jié)論與展望本作品以兩片STC 12C5A60S2增強(qiáng)型51單片機(jī)為核心部件，通過個(gè)接收站收到音頻信號的響應(yīng)時(shí)間不同，配合一套完整的程序，實(shí)現(xiàn)了小車的精確定位。智能小車系統(tǒng)屬于智能機(jī)器人