【正文】 常運行。通過高發(fā)射功率紅外光電二極管和高靈敏度光電晶體管組成的傳感器循跡模塊判斷黑線路經，然后由STC89C52通過IO口控制L298N驅動模塊改變兩個直流電機的工作狀態(tài)，最后實現小車循跡。(2)利用Protel 99se設計合理的硬件原理圖。(4)將各元件焊接在PCB板上，并將程序燒錄到單片機內。 系統(tǒng)基本組成智能循跡小車主要由STC89C52單片機電路、TCRT5000循跡模塊、L298N驅動模塊、直流電機、小車底板、電源模塊等組成。STC89C52單片機具有低成本、高性能、抗干擾能力強、超低功耗、低電磁干擾，并且與傳統(tǒng)的8051單片機程序兼容，無需改變硬件，支持在系統(tǒng)編程技術。(2)TCRT5000循跡模塊：采用脈沖調制反射式紅外發(fā)射接收器作為循跡傳感器，調制信號帶有交流分量，可減少外界的大量干擾。JY043W型光電管和電壓比較器LM393為核心部分，再加上必要的外圍電路。L298N具有高電壓、大電流、響應頻率高的全橋驅動芯片，一片 L298N可以分別控制兩個直流電機，并且?guī)в锌刂剖鼓芏?。L298N的使能端可以外接電平控制，也可以利用單片機進行軟件控制，滿足各種復雜電路的需要。(4)直流電機：采用雙直流電動機。直流電動機調速方法分為兩種：一種是直接調整電壓，另一種通過PWM調速。(5)電源模塊：。 整體控制方案確定。黑色引導線單片機光電循跡傳感器驅動模塊和直流電機。因為小車電機內部裝有減速齒輪組，所以不需考慮調速功能，采用電機驅動芯片L298N控制直流電機，而不使用步進電機。用光敏電阻組成光敏探測器。當光線照射到白線上面時，光線發(fā)射強烈，光線照射到黑線上面時，光線發(fā)射較弱。3 系統(tǒng)的硬件設計 單片機電路的設計一個單片機應用系統(tǒng)的硬件電路設計包含兩部分內容：一是系統(tǒng)擴展，即單片機內部的功能單元，如ROM、RAM、I/O、定時器/計數器、中斷系統(tǒng)等不能滿足應用系統(tǒng)的要求時，必須在片外進行擴展，選擇適當的芯片，設計相應的電路；二是系統(tǒng)的配置，即按照系統(tǒng)功能要求配置外圍設備，如鍵盤、顯示器、A/D、D/A轉換器等。概括的講：一塊芯片就成了一臺計算機。單片機內部也有和電腦功能類似的模塊，比如CPU，內存，并行總線，還有和硬盤作用相同的存儲器件。本課題選擇了STC公司的生產的STC89C52單片機。一個芯片上擁有8位CPU，并且在系統(tǒng)可編程Flash。 STC89C52具有以下標準功能:8k字節(jié)Flash，512字節(jié)RAM，32位I/O口線，看門狗定時器，內置4KB EEPROM，兩個16位定時器/計數器，一個6向量2級中斷結構，全雙工串行口。掉電保護方式下，RAM內容被保存，振蕩器被凍結，單片機一切工作停止，直到下一個中斷或硬件復位為止。時鐘可以由內部方式產生或外部方式產生。定時元件通常采用石英晶體和電容組成的并聯(lián)諧振回路。由于外部時鐘信號經過二分頻觸發(fā)后作為外部時鐘電路輸入的，所以對外部時鐘信號的占空比沒有要求。晶振的作用是為系統(tǒng)提供基本的時鐘信號，而兩個電容則是起到并聯(lián)諧振的作用，如果沒電容，振蕩電路會因為沒有回路而停振，電路不能正常工作。89系列單片機的復位信號是從RST引腳輸入到芯片內的施密特觸發(fā)器中的。不同于比較器，施密特觸發(fā)電路有兩個臨界電壓且形成一個滯后區(qū)，可以防止在滯后范圍內之噪聲干擾電路的正常工作。當系統(tǒng)處于正常工作狀態(tài)時，且振蕩器穩(wěn)定后，如果RST引腳上有一個高電平并維持2個機器周期(24個振蕩周期)以上，則CPU就可以響應并將系統(tǒng)復位。由于電容充電，使RST持續(xù)一段高電平時間。 單片機復位電路圖 光電傳感器模塊循跡光電傳感器原理，就是利用黑線對紅外線不同的反射能力通過光敏二極管或光敏三極管，接收反射回的不同光強信號，把不同光強轉換為電流信號，最后通過電阻，轉換為單片機可識別的高低電平。Signal端為檢測信號輸出，當遇到黑線，黑線吸收大量的紅外線，反射的紅外線很弱，光敏三極管不導通，Signal輸出高電平；當遇到白線，與黑線相反，反射的紅外線很強，使光敏三極管導通，Signal輸出低電平。當紅外光遇到白色路線，地板發(fā)生漫反射，安裝在小型車的反射光接收器接收；如果是遇到黑色路線，紅外光將被黑線吸收，安裝在小車上的接收管沒有收到紅外光。紅外探測器距離通常是不應超過15厘米的。調整左右傳感器之間的距離，兩探頭距離約等于黑線寬度最合適，選擇寬度為3 – 5厘米的黑線。另外，循跡傳感器的放置也是有講究的，有兩種方法，一種是兩個都是放置在黑線內側緊貼黑線邊緣，第二種是都放置在黑線的外側，同樣緊貼黑線邊緣。單片機燒錄程序后，就可以執(zhí)行循跡指令了。兩傳感器輸出信號為低電平時，小車前進。這樣，小車一定不會偏離黑線。 傳感器分布傳感器通過信號采集，向單片機提供信息。傳感器的布局一般有以下三種：一字型布局，M型布局和活動型布局。一字型布局分為等距排布型和非等距排布型?？紤]到弧度信息采集的連貫性，非等距排布采用等角原則，即在垂直平分線上方處某點，以等角的引射線與直線的交點就是傳感器的分布點，此種方法檢測連貫簡單，更容易控制小車。由于傳感器不在同一直線上，故小車轉彎時，左右兩邊后部的傳感器有較大的采樣空間，兩邊前端的傳感器則對采集的信號有更好的前瞻性，M型中間底部的傳感器擇更好的確定小車的位置。但相對一字型布局，M型布局容易產生不穩(wěn)定信號，從而產生信號震蕩，影響小車行駛的穩(wěn)定性。這樣對不同路況有更強的適應性。最終決定采用M型布局方法來對4個傳感器進行布局，這種布局方法的前瞻性最好。直流電機由定子和轉子兩大部分組成。運行時轉動的部分稱為轉子，其主要作用是產生電磁轉矩和感應電動勢，是直流電機進行能量轉換的樞紐，通常又稱為電樞，由轉軸、電樞鐵心、電樞繞組、換向器等組成?？梢则寗觾蓚€直流電機或驅動兩個二相電機，也可單獨驅動一個四相電機，輸出電壓最高可達50V。L298N可接受標準的TTL邏輯電平信號VSS，~7V的電壓。 A，可驅動電感負載。使用標準邏輯電平信號控制，直接連接單片機管腳，具有兩個使能控制端，使能端在不受輸入信號影響的情況下不允許器件工作。 L298N引腳結構 L298N 驅動芯片 L298N引腳編號與功能引腳編號名稱功能1電流傳感器A在該引腳和地之間接小阻值電阻可用來檢測電流2輸出引腳1內置驅動器A的輸出端1，接至電機A3輸出引腳2內置驅動器A的輸出端2，接至電機A4電機電源端電機供電輸入端,電壓可達46V5輸入引腳1內置驅動器A的邏輯控制輸入端16使能端A內置驅動器A的使能端7輸入引腳2內置驅動器A的邏輯控制輸入端28邏輯地邏輯地9邏輯電源端邏輯控制電路的電源輸入端為5V10輸入引腳3內置驅動器B的邏輯控制輸入端111使能端B內置驅動器B的使能端12輸入引腳4內置驅動器B的邏輯控制輸入端213輸出引腳3內置驅動器B的輸出端1，接至電機B14輸出引腳4內置驅動器B的輸出端2，接至電機B15電流傳感器B在該引腳和地之間接小阻值電阻可用來檢測電流 電機驅動原理電路的形狀很像字母H。 L298N內部H橋驅動電路。四個三極管就是H橋的四條垂直線，而電機就是H中的橫線。電機運轉，必須遵循導通對角線上的一對三極管。，當Q1管和Q4管導通時，電流就從電源正極經Q1從左至右流過電機，然后再經Q4回到電源負極，該流向的電流將驅動電機順時針轉動。從而驅動電機沿逆時針方向轉動。如果三極管Q1和Q2同時導通，那么電流就會從正極穿過兩個三極管直接回到負極。基于上述原因，在實際驅動電路中通常要用硬件電路方便地控制三極管的開關。四個與門同一個“使能”導通信號相接，這樣，用這一個信號就能控制整個電路的開關。如果DIR－L信號為“0”，DIR－R信號為“1”，并且使能信號是“1”，那么三極管Q1和Q4導通，電流從左至右流經電機；如果DIR－L信號變?yōu)椋骸?”，而DIR－R信號變?yōu)椤?”，那么Q2和Q3將導通，電流則反向流過電機。4 系統(tǒng)的軟件設計 軟件設計的流程目前，52系列單片機使用的編程語言主要有匯編語言和C語言這兩種。在程序設計過程中C語言編程設計思想被稱為模塊化程序設計思想。本設計采用C語言來編譯程序。因此，軟件的設計上，運用了模塊化程序的結構對軟件進行設計，使得程序變得更加直觀易懂。隨著單片機開發(fā)技術的不斷發(fā)展，從普遍使用匯編語言到逐漸使用高級語言開發(fā)，單片機的開發(fā)軟件也在不斷發(fā)展，Keil軟件是目前最流行開發(fā)MCS51系列單片機的軟件，這從近年來各仿真機廠商紛紛宣布全面支持Keil即可看出。掌握這一軟件的使用對于使用51系列單片機的學者來說是十分必要的，如果使用C語言編程，那么Keil幾乎就是不二之選，即使不使用C語言而僅用匯編語言編程，其方便易用的集成環(huán)境、強大的軟件仿真調試工具也會事半功倍。另外重要的一點，只要看一下編譯后生成的匯編代碼，就能體會到Keil C51生成的目標代碼效率非常之高，多數語句生成的匯編代碼很緊湊，容易理解。 本系統(tǒng)的編譯器Keil編譯器軟件 Keil C51單片機軟件開發(fā)系統(tǒng)可用于編輯C或匯編源文件。目標文件與庫文件一起經LIB5