【正文】 智能循跡小車(chē)研究中的關(guān)鍵技術(shù) 現(xiàn)在全世界越來(lái)越多的國(guó)家都在做著研究智能化、多樣化的自動(dòng)汽車(chē)導(dǎo)航的工作。 人類(lèi)可以利用自己的聽(tīng)覺(jué)、視覺(jué)、味覺(jué)、觸覺(jué)等功能獲取事物的信息，人類(lèi)的大腦再根據(jù)已經(jīng)掌握的知識(shí)對(duì)這些信息進(jìn)行綜合分析，從而全面了解認(rèn)知事物 。多傳感器信息融合的基本原理就是模仿人類(lèi)大腦的這個(gè)過(guò)程，得到一個(gè)對(duì)復(fù)雜對(duì)象的一致性解釋或結(jié)論。 多傳感器信息融合具有許多性能上的優(yōu)點(diǎn)： (1)增加了系統(tǒng)的生存能力； (2)減少了信息的模糊性； (3)擴(kuò)展了采集數(shù)據(jù)覆蓋范圍； (4)增加了可信度； (5)改善了探測(cè)性能；(6)提高了空間的分辨力； (7)改善了系統(tǒng)的可靠性 (8)信息的低成本性 [5]。第 2 章 為 總體規(guī)劃智能循跡小車(chē)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，包含主系統(tǒng)流程圖。第 4 章為系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)，主要介紹的是軟件實(shí)現(xiàn)過(guò)程的框圖。 尋跡小車(chē)智能控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與制作 5 2 總體設(shè)計(jì)方案 整體設(shè)計(jì)方案 主單片機(jī)電路直 流 電 機(jī)循 跡 模 塊無(wú) 線(xiàn) 遙 控 器電 機(jī) 驅(qū) 動(dòng) 模 塊 圖 21 系統(tǒng)總體框圖 智能循跡小車(chē)主要包括了無(wú)線(xiàn)遙控器、線(xiàn)性 CCD 循跡模塊，電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊，小車(chē)車(chē)模等。 無(wú)線(xiàn)遙控器的設(shè)計(jì)方案 單片機(jī)電路無(wú) 線(xiàn) 發(fā) 送 模 塊電 源 模 塊搖 桿 模 塊L C D 顯 示 模 塊 圖 22 無(wú)線(xiàn)遙控器 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖 無(wú)線(xiàn)遙控器主要有 STC12C5A60S2 單片機(jī)主控電路模塊， NRF24L01無(wú)線(xiàn)發(fā)射模塊，手機(jī)鋰電池充、供電模塊， NOKIA5110 顯示模塊， TL431 基準(zhǔn)電壓模塊和搖桿模塊等。 循跡小車(chē)的設(shè)計(jì)方案 單片機(jī)電路無(wú) 線(xiàn) 接 收模 塊超 聲 波 避障 模 塊紅 外 測(cè) 速模 塊電 源 模 塊直 流 電 機(jī)電 機(jī) 驅(qū) 動(dòng)循 跡 傳 感器L C D 顯 示 模 塊防 撞 模 塊 圖 23 智能循跡小車(chē) 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖 智能循跡小車(chē)主要包括了 STC12C5A60S2 單片機(jī)主控電路模塊， TSL1401 線(xiàn)性 CCD循跡模塊， NRF24L01 無(wú)線(xiàn)接收模塊，超聲波 HC_SR04 避障模塊，紅外 ST188 測(cè)速模塊， NOKIA5110 顯示模塊 和 PNMOS 對(duì)管構(gòu)成的 H 橋電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊等。 系統(tǒng)設(shè)計(jì)步驟 1. 根據(jù)設(shè)計(jì)要求，確定控制方案。 3. 畫(huà)出程序 流程圖， 使用 C 語(yǔ)言 進(jìn)行編程。 尋跡小車(chē)智能控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與制作 7 5. 進(jìn)行調(diào)試以實(shí)現(xiàn)控制功能。 2. 整個(gè)系統(tǒng)由 、 3V、 5V 三種直流電供電。 3. 電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊由 2 片 PMOS 管 IRF4905 和 2 片 NMOS 管 IRF3205 組成了一個(gè) H橋，可以通過(guò) PWM 來(lái)控制電機(jī)的啟停和正 反轉(zhuǎn)。 5. 無(wú)線(xiàn)模塊采用 NRF24L01 來(lái)傳輸數(shù)據(jù)，從而可以通過(guò)遙控器控制小車(chē)。 7. 速度檢測(cè)模塊由紅外對(duì)管 ST188 檢測(cè)后輪胎轉(zhuǎn)速，然后數(shù)據(jù)處理為速度并實(shí)時(shí)顯示在現(xiàn)實(shí)。 尋跡小車(chē)智能控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與制作 8 3 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 圖 31 系統(tǒng)總體 原理圖 單片機(jī)電路 1234567891011121314151617XTAL218XTAL119GND2021222324252627282930313233343536373839VCC40U1STC12C5A60S2104C110UFC2GND10UFC3VCC110KR1GND1 2Y11918181930pFC430pFC5GNDRX1TX1VCC11RSTCE0DCDINCLKEcho0Trig0Echo1Trig1SCKMISOMOSIIRQCE1CSNP10DJPWM1PWM2INT0INT1BEEP1KR7R8R9R10R11R12 圖 32 STC12C5A60S2 單片機(jī)最小系統(tǒng) 單片機(jī)的簡(jiǎn)介 STC12C5A60S2/AD/PWM 系列單片機(jī)是宏晶科技生產(chǎn)的單時(shí)鐘 /機(jī)器周期 (1T)的單片機(jī)，是高速 /低功耗 /超強(qiáng)抗干擾的新一代 8051 單片機(jī)，指令代碼完全兼容傳統(tǒng) 8051，1234567891011121314151617XTAL218XTAL119GND2021222324252627282930313233343536373839VCC40U1STC12C5A60S21 23 45 6S1自鎖開(kāi)關(guān)VCC1104C110UFC2GND10UFC3VCC110KR1GND1 2Y11918181930pFC430pFC5GND1234567891011121314151617XTAL218XTAL119GND2021222324252627282930313233343536373839VCC40U2STC12C5A60S21 23 45 6S2自鎖開(kāi)關(guān)104C710UFC6GND10UFC8VCC210KR2VCC2GND1 2Y230pFC930pFC10GNDY18Y19Y19Y181234P1下載接口 11234P2下載接口 2GND GNDTX1RX1VCC11TX2RX2VCC22RX1TX1RX2TX2GND1VOUT2VIN3VOUT4POWER1AMS1117 5VGND1VOUT2VIN3VOUT4POWER2AMS1117 GND1VOUT2VIN3VOUT4POWER3AMS1117 5V12POWER總電源 1GNDVCC0GND GND GNDVCC0VCC0VCC2VCC1VCC1VCC312345678P3NOKIA5110GNDVCC11VCC11CLKDINDCCE0RSTVCC11 VCC22RSTCE0DCDINCLK12345678P4超聲波 HC_SR04VCC11Trig1Echo1GNDVCC11Trig0Echo0GNDEcho0Trig0Echo1Trig112345678P8無(wú)線(xiàn) NRF24L01GNDVCC3CE1CSNSCKMOSIMISOIRQSCKMISOMOSIIRQCE1CSN2KR31KR4GNDVCC0分壓電路P10P10123P5舵機(jī) SD_5GNDVCC11DJDJ12P6PWMPWM1PWM2PWM1PWM2INT0INT1LS1BuzzerQ1NPNVCC11GND1KR5BEEPBEEPD11KR61KR7R8R9R10R11R12聲光報(bào)警12345P9線(xiàn)性 CCD TSL1401GNDVCC22AOCLK2SISICLK2AOINT02123P10紅外測(cè)速VCC22INT02GND10UFC11GND GNDQ4NMOSQ3NMOSQ1PMOSQ2PMOSU3光耦 PC817U4光耦 PC817U5光耦 PC817U6光耦 PC817VCC22VCC11123P7INTINT0INT1GNDGNDVCC0IRF4905 IRF4905IRF3205 IRF3205MB1Motor尋跡小車(chē)智能控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與制作馮聰聰 20xx50712105河南工程學(xué)院電氣 1 班 13211KR131KR141KR151KR16D2 D3D4 D51KR181KR201KR171KR19GNDGNDGNDPWM1PWM1GNDPWM2PWM2GNDVCC0 VCC0GNDGNDVCC電機(jī)驅(qū)動(dòng)尋跡小車(chē)智能控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與制作 9 但速度快 812 倍。 單片機(jī)的主要特點(diǎn) 1. 增強(qiáng)型 8051 CPU， 1T，單時(shí)鐘 /機(jī)器周期，指令代碼完全兼容傳統(tǒng) 8051； 2. 通用 I/O 口（ 36/40/44 個(gè)），復(fù)位后為：準(zhǔn)雙向口 /弱上拉（普通 8051 傳統(tǒng) I/O 口）可設(shè)置成四種模式：準(zhǔn)雙向口 /弱上拉，強(qiáng)推挽 /強(qiáng)上拉，僅為輸入 /高阻，開(kāi)漏每個(gè) I/O 口驅(qū)動(dòng)能力均可達(dá)到 20mA，但整個(gè)芯片最大不要超過(guò) 120mA； 3. 內(nèi)部集成 MAX810 專(zhuān)用復(fù)位電路（外部晶體 12M 以下時(shí)，復(fù)位腳可直接 1K 電阻到地）； 4. 時(shí)鐘源：外部高精度晶體 /時(shí)鐘，內(nèi)部 R/C 振蕩器 (溫漂為 177。10%以?xún)?nèi) )用戶(hù)在下載用戶(hù)程序時(shí)，可選擇是使用內(nèi)部 R/C 振蕩器還是外部晶體 /時(shí)鐘 常溫下內(nèi)部 R/C 振蕩器頻率為： 單片機(jī)為： 11MHz～ 17MHz 單片機(jī)為： 8MHz～ 12MHz 5. 共 4 個(gè) 16 位定時(shí)器 兩個(gè)與傳統(tǒng) 8051 兼容的定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器， 16 位定時(shí)器 T0 和 T1，沒(méi)有定時(shí)器 2，但有獨(dú)立波特率發(fā)生器做串行通訊的波特率發(fā)生器 ,再加上 2 路 PCA 模塊可再實(shí)現(xiàn) 2 個(gè) 16 位定時(shí)器； 6. 3 個(gè)時(shí)鐘輸出口，可由 T0 的溢出在 ，可由 T1 的溢出 輸出時(shí)鐘，獨(dú)立波特率發(fā)生器可以在 口輸出時(shí)鐘； 7. 外部中斷 I/O 口 7 路 ,傳統(tǒng)的下降沿中斷或低電平觸發(fā)中斷 ,并新增支持上升沿中斷的 PCA 模式 ， Power Down 模 式 可 由 外 部 中 斷 喚 醒 ， INT0/,INT1/,T0/, T1/, RxD/,CCP0/(也可通過(guò)寄存器設(shè)置到 ), CCP1/(也可通過(guò)寄存器設(shè)置到 )； 8. PWM（ 2 路） / PCA（可編程計(jì)數(shù)器陣列 ,2 路） 也可用來(lái)當(dāng) 2 路 D/A 使用 也可用來(lái)再實(shí)現(xiàn) 2 個(gè)定時(shí)器 也可用來(lái)再實(shí)現(xiàn) 2 個(gè)外部中斷 (上升沿中斷 /下降沿中斷均可分別或同時(shí)支持 )； 9. A/D 轉(zhuǎn)換 , 10 位精度 ADC，共 8 路，轉(zhuǎn)換速度可達(dá) 250K/S(每秒鐘 25 萬(wàn)次 )； 尋跡小車(chē)智能控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與制作 10 10. 通用全雙工異步串行口 (UART)，由于 STC12 系列是高速的 8051，可再用定時(shí)器或 PCA 軟件實(shí)現(xiàn)多串口； 11. STC12C5A60S2 系列有雙串口，后綴有 S2 標(biāo)志的才有雙串口， RxD2/(可通過(guò)寄存器設(shè)置到 )， TxD2/(可通過(guò)寄存器設(shè)置到 )。所以，路徑檢測(cè)的好壞直接關(guān)系到最終性能的優(yōu)劣。缺點(diǎn)：道路參數(shù)檢測(cè)精度低、道路參數(shù)檢測(cè)種類(lèi)少、傳感器的個(gè)數(shù)較多、檢測(cè)距離前瞻較短、耗電量較大。缺點(diǎn)：電路設(shè)計(jì)復(fù)雜、軟件計(jì)算量大、監(jiān)測(cè)信息更新速度快。 TSL1401 線(xiàn)性 CCD 簡(jiǎn)介 TSL1401 線(xiàn)性 CCD 傳感器陣列由一個(gè) 128 1 的光電二極管陣列，相關(guān)的電荷放大尋跡小車(chē)智能控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與制作 11 器電路，和一個(gè)內(nèi)部的像素?cái)?shù)據(jù)保持功能，它提供同時(shí)集成起始和停止時(shí)間所有像素。 像素之間的間隔是 8 微米。 主要特點(diǎn)： 1. 1281 個(gè)傳感器單元組織； 2. 每英寸 400 點(diǎn)（ DPI）傳感器間距； 3. 高線(xiàn)性度和均勻度； 4. 寬動(dòng) 態(tài)范圍： 4000： 1（ 7