基于單片機智能小車的設(shè)計.doc

第1章 緒論1.1課題背景隨著汽車工業(yè)的迅速發(fā)展，其與電子信息產(chǎn)業(yè)的融合速度也顯著提高，汽車開始向電子化、多媒體化和智能化方向發(fā)展，使其不僅作為一種代步工具、同時能具有交通、娛樂、辦公和通訊等多種功能。關(guān)于汽車的研究也就越來越受人關(guān)注。目前 ，在企業(yè)生產(chǎn)技術(shù)不斷提高、對自動化技術(shù)要求不斷加深的環(huán)境下，智能車輛以及在智能車輛基礎(chǔ)上開發(fā)出來的產(chǎn)品已成為自動化物流運輸、柔性生產(chǎn)組織等系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備。世界上許多國家都在積極進(jìn)行智能車輛的研究和開發(fā)設(shè)計。移動機器人是機器人學(xué)中的一個重要分支，出現(xiàn)于20世紀(jì)60年代。當(dāng)時斯坦福研究院(SRI)的Nils Nilssen和charles Rosen等人，在1966年至1972年中研制出了取名shakey的自主式移動機器人，目的是將人工智能技術(shù)應(yīng)用在復(fù)雜環(huán)境下，完成機器人系統(tǒng)的自主推理、規(guī)劃和控制。從此，移動機器人從無到有，數(shù)量不斷增多，智能車輛作為移動機器人的一個重要分支也得到越來越多的關(guān)注。智能小車，是一個集環(huán)境感知、規(guī)劃決策，自動行駛等功能于一體的綜合系統(tǒng)，它集中地運用了計算機、傳感、信息、通信、導(dǎo)航及白動控制等技術(shù)，是典型的高新技術(shù)綜合體。智能車輛也叫無人車輛，是一個集環(huán)境感知、規(guī)劃決策和多等級輔助駕駛等功能于一體的綜合系統(tǒng)。它具有道路障礙自動識別、自動報警、自動制動、自動保持安全距離、車速和巡航控制等功能。智能車輛的主要特點是在復(fù)雜的道路情況下，能自動地操縱和駕駛車輛繞開障礙物并沿著預(yù)定的道路(軌跡)行進(jìn)。智能車輛也叫無人車輛，是一個集環(huán)境感知、規(guī)劃決策和多等級輔助駕駛等功能于一體的綜合系統(tǒng)。它具有道路障礙自動識別、自動報警、自動制動、自動保持安全距離、車速和巡航控制等功能。智能車輛的主要特點是在復(fù)雜的道路情況下，能自動地操縱和駕駛車輛繞開障礙物并沿著預(yù)定的道路(軌跡)行進(jìn)。智能車輛在原有車輛系統(tǒng)的基礎(chǔ)上增加了一些智能化技術(shù)設(shè)備:(1)計算機處理系統(tǒng)，主要完成對來自攝像機所獲取的圖像的預(yù)處理、增強、分析、識別等工作;(2)攝像機，用來獲得道路圖像信息;(3)傳感器設(shè)備，車速傳感器用來獲得當(dāng)前車速，障礙物傳感器用來獲得前方、側(cè)方、后方障礙物等信息。智能車輛技術(shù)按功能可分為三層，即智能感知/預(yù)警系統(tǒng)、車輛駕駛系統(tǒng)和全自動操作系統(tǒng)。上一層技術(shù)是下一層技術(shù)的基礎(chǔ)。三個層次具體如下:(1)智能感知系統(tǒng)，利用各種傳感器來獲得車輛自身、車輛行駛的周圍環(huán)境及駕駛員本身的狀態(tài)信息，必要時發(fā)出預(yù)警信息。主要包括碰撞預(yù)警系統(tǒng)和駕駛員狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)。碰撞預(yù)警系統(tǒng)可以給出前方碰撞警告、盲點警告、車道偏離警告、換道/并道警告、十字路口警告、行人檢測與警告、后方碰撞警告等.駕駛員狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)包括駕駛員打盹警告系統(tǒng)、駕駛員位置占有狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)等。(2)輔助駕駛系統(tǒng)，利用智能感知系統(tǒng)的信息進(jìn)行決策規(guī)劃，給駕駛員提出駕駛建議或部分地代替駕駛員進(jìn)行車輛控制操作。主要包括:巡航控制、車輛跟蹤系統(tǒng)、準(zhǔn)確泊車系統(tǒng)及精確機動系統(tǒng)。(3)車輛自動駕駛系統(tǒng)，這是智能車輛技術(shù)的最高層次，它由車載計算機全部自動地實現(xiàn)車輛操作功能。目前，主要發(fā)展用于擁擠交通時低速自動駕駛系統(tǒng)、近距離車輛排隊駕駛系統(tǒng)等。這種智能小車的主要應(yīng)用領(lǐng)域包括以下幾個方面:(1)軍事偵察與環(huán)境探測現(xiàn)代戰(zhàn)爭對軍事偵察提出了更高的要求，世界各國普遍重視對軍事偵察的建設(shè)，采取各種有效措施預(yù)防敵方的突然襲擊，并廣泛應(yīng)用先進(jìn)科學(xué)技術(shù)，不斷研制多用途的偵察器材和探測設(shè)備，在車上裝備攝像機、安全激光測距儀、夜視裝置和衛(wèi)星全球定位儀等設(shè)備，通過光纜操縱，完成偵察和監(jiān)視敵情、情報收集、目標(biāo)搜索和自主巡邏等任務(wù)，進(jìn)一步擴大偵察的范圍，提高偵察的時效性和準(zhǔn)確性。(2)探測危險與排除險情在戰(zhàn)場上或工程中，常常會遇到各種各樣的意外。這時，智能化探測小車就會發(fā)揮很好的作用。戰(zhàn)場上，可以使用智能車輛掃除路邊炸彈、尋找和銷毀地雷。民用方面，可以探測化學(xué)泄漏物質(zhì)，可以進(jìn)行地鐵滅火，以及在強烈地震發(fā)生后到廢墟中尋找被埋人員等。(3)安全檢測受損評估在工程建設(shè)領(lǐng)域，可對高速公路自動巡跡，進(jìn)行道路質(zhì)量檢測和破壞分析檢測;對水庫堤壩、海岸護(hù)岸堤、江河大壩進(jìn)行質(zhì)量和安全性檢測。在制造領(lǐng)域，可用于工業(yè)管道中機械損傷，裂紋等缺陷的探尋，對輸油和輸氣管線的泄漏和破損點的查找和定位等。(4)智能家居在家庭中，可以用智能小車進(jìn)行家具、遠(yuǎn)程控制家中的家用電器，控制室溫等等。對這種小車的研究，將為未來環(huán)境探測術(shù)上的有力支持。1.2本設(shè)計的內(nèi)容與意義1.2.1 設(shè)計的內(nèi)容（1） 路面檢測模塊；（2） 電源模塊為5V；（3） 直流電機的驅(qū)動模塊電路，及相應(yīng)的驅(qū)動程序；（4） 控速模塊；（5） 循線功能電路及程序；（6） 復(fù)位電路模塊。1.2.2 本設(shè)計的意義隨著人類文明的不斷發(fā)展，汽車在人們的日常生活中越來越不可或缺，而隨著人類的需求和石油危機的到來電動車的開發(fā)與設(shè)計逐漸走向高峰，其中電動工程用車已經(jīng)悄悄走到了我們身邊，這些電動工程用車既安全環(huán)保、又節(jié)約勞動力發(fā)展前景將十分廣闊。本次設(shè)計的小車為自動行駛，能判定工作并自行運輸。將會取代工廠中那些反復(fù)的運輸工作從而提高工作效率，解放勞動力減少成本投入。特別是一些有危害型的工作，如放射性物質(zhì)的運輸?shù)葘p少人員生命安全。 因此，通過對智能運輸小車的設(shè)計與制作，可以更好的學(xué)習(xí)并掌握現(xiàn)代智能運輸車設(shè)計的全面知識和鍛煉學(xué)生利用所學(xué)知識分析問題和解決問題的能力。第2章 方案設(shè)計與論證2.1車體設(shè)計方案1：自己制作電動車。一般的說來，自己制作的車體比較粗糙，對于白色基板上的道路面行駛，車身重量以及平衡都要有精確的測量，而且也要控制好小車行駛的路線和轉(zhuǎn)彎的力矩及角度，這些都比較難良好地實現(xiàn)。方案2：購買玩具電動車。購買的玩具電動車具有組裝完整的車架車輪。我們可以保留左右兩輪轉(zhuǎn)動動軸，并改換轉(zhuǎn)軸力矩大的電機來精確調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)彎角度，采取保留后方向輪，并使用直流電機進(jìn)行驅(qū)動的方案。玩具電動車具有如下優(yōu)點：首先，這種玩具電動車由于裝配緊湊，使得各種所需電路的安裝十分方便，看起來也比較美觀。其次，玩具電動車是依靠電機與相關(guān)齒輪一起驅(qū)動，能適應(yīng)題目中小車準(zhǔn)確前進(jìn)、后退、轉(zhuǎn)彎的要求，而且這種電動車一般都價格適中?；谝陨戏治?，我選擇了方案2。2.2電機模塊方案1：采用步進(jìn)電機作為該系統(tǒng)的驅(qū)動電機。由于其轉(zhuǎn)過的角度可以精確的定位，可以實現(xiàn)小車前進(jìn)路程和位置的精確定位。雖然采用步進(jìn)電機有諸多優(yōu)點，步進(jìn)電機的輸出力矩較低，隨轉(zhuǎn)速的升高而下降，且在較高轉(zhuǎn)速時會急劇下降，其轉(zhuǎn)速較低，不適用于小車等有一定速度要求的系統(tǒng)。經(jīng)綜合比較考慮，我放棄了此方案。方案 2：直流電機：直流電機的控制方法比較簡單，只需給電機的兩根控制線加上適當(dāng)?shù)碾妷杭纯墒闺姍C轉(zhuǎn)動起來，電壓越高則電機轉(zhuǎn)速越高。對于直流電機的速度調(diào)節(jié)，可以采用改變電壓的方法，也可采用PWM調(diào)速方法。PWM調(diào)速就是使加在直流電機兩端的電壓為方波形式，通過改變方波的占空比實現(xiàn)對電機轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)?；谝陨戏治觯疫x擇了方案2，用直流電機作為電動車的驅(qū)動電機。2.3電機驅(qū)動模塊方案 1：采用SM6135W電機遙控驅(qū)動模塊。SM6135W是專為遙控車設(shè)計的大規(guī)模集成電路。能實現(xiàn)前進(jìn)、后退、向右、向左、加速五個功能，但是其采用的是編碼輸入控制，而不是電平控制，這樣在程序中實現(xiàn)比較麻煩，而且該電機模塊價格比較高。方案 2：采用電機驅(qū)動芯片L298N。L298N為單塊集成電路，高電壓，高電流，四通道驅(qū)動，可直接的對電機進(jìn)行控制，無須隔離電路。通過單片機的I/O輸入改變芯片控制端的電平，即可以對電機進(jìn)行正反轉(zhuǎn)，停止的操作，非常方便，亦能滿足直流減速電機的大電流要求。采用功率三極管作為功率放大器的輸出控制直流電機?，F(xiàn)市面上有很多此種芯片，我選用了L298N(如圖2.1所示)?；谝陨戏治觯疫x擇了方案2，用L298N來做為電機的驅(qū)動芯片。 圖2.1 LN298N2.4尋跡傳感器模塊方案1：采用發(fā)光二極管+光敏電阻，該方案缺點：易受到外界光源的干擾，有時甚至檢測不到黑線，主要是因為可見光的反射效果跟地表的平坦程度、地表材料的反射情況均對檢測效果產(chǎn)生直接影響?？朔巳秉c的方法：采用超高亮度的發(fā)光二極管能降低一定的干擾。方案2：采用CCD傳感器，此種方法雖然能對路面信息進(jìn)行準(zhǔn)確完備的反應(yīng)，但它存在信息處理滿，實時性差等缺點，因此若采用CCD傳感器，無疑會加重單片機的處理負(fù)擔(dān)，不利于實現(xiàn)更好的控制策略。根據(jù)以上分析我采用方案1。2.5控制器模塊方案1：選用一片CPLD作為系統(tǒng)的核心部件，實現(xiàn)控制與處理的功能。CPLD具有速度快、編程容易、資源豐富、開發(fā)周期短等優(yōu)點，可利用VHDL語言進(jìn)行編寫開發(fā)。但CPLD在控制上較單片機有較大的劣勢。同時，CPLD的處理速度非?？欤≤嚨男羞M(jìn)速度不可能太高，那么對系統(tǒng)處理信息的要求也就不會太高，在這一點上，MCU就已經(jīng)可以勝任了。若采用該方案，必將在控制上遇到許許多多不必要增加的難題。為此，我不采用該種方案，進(jìn)而提出了第二種設(shè)想。方案2：采用STC52RC作為主控制芯片，該芯片有足夠的存儲空間，可以方便的在線ISP下載程序，能夠滿足該系統(tǒng)軟件的需要，該芯片提供了兩個計數(shù)器中斷，對于本作品系統(tǒng)已經(jīng)足夠，采用該芯片可以比較靈活的選擇各個模塊控制芯片，能夠準(zhǔn)確的計算出時間，有很好的實時性?；谝陨戏治觯疫x擇了方案2，采用STC52RC作為電動車的主控制芯片。2.6電源模塊在本系統(tǒng)中，需要用到的電源有單片機的5V，L298N芯片的電源5V和電機的電源715V。所以需要對電源的提供必須正確和穩(wěn)定可靠。方案1：用12V的蓄電池給前、后輪電機供電，然后使用7805穩(wěn)壓管來把高電壓穩(wěn)成5V分別給單片機和電機驅(qū)動芯片供電。這種接法比較簡單，但小車的電路功耗過大會導(dǎo)致后輪電機動力不足。方案2：采用雙電源。為了確保單片機控制部分和后輪電機驅(qū)動的部分的電壓不會互相影響，要把單片機的供電和驅(qū)動電路分開來，但占用空間太大，比較麻煩。 基于以上分析，我選擇了方案1。2.7升降系統(tǒng) 方案1：用螺桿加螺母，通過電機帶動螺桿旋轉(zhuǎn)使螺母上下升降，這樣能夠保證升降的穩(wěn)定性，但升降速度較慢，為了保證扭矩本來就需要用加速電機，加上螺紋速度更慢。 方案2：用電機帶動鏈子，通過改變鏈子長短來升降物體，但這樣傳動無法保證穩(wěn)定性，上下時晃動較大，加多傳動鏈占用空間又太大。 基于以上分析，我選擇了方案1。 第3章硬件設(shè)計3.1最小應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計一個單片機應(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ROMRAMI/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。二是系統(tǒng)配置，既按照系統(tǒng)功能要求配置外圍設(shè)備，如鍵盤顯示器打印機A/DD/A轉(zhuǎn)換器等，要設(shè)計合適的接口電路。3.1.1 單片機硬件結(jié)構(gòu)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。如果按功能劃分，它由如下功能部件組成，即微處理器、數(shù)據(jù)存儲器、程序存儲器、并行I/O口、串行口、定時器/計數(shù)器、中斷系統(tǒng)及特殊功能寄存器。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。但對各種功能部件的控制是采用特殊功能寄存器的集中控制方式。(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。(2) 數(shù)據(jù)存儲器片內(nèi)為128個字節(jié)，片外最多可外擴至64k字節(jié)，用來存儲程序在運行期間的工作變量、運算的中間結(jié)果、數(shù)據(jù)暫存和緩沖、標(biāo)志位等，所以稱為數(shù)據(jù)存儲器。(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)。(4)中斷系統(tǒng)具有5個中斷源，2級中斷優(yōu)先權(quán)。(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。(6)串行口1個全雙工的串行口，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。(7)P1口、P2口、P3口、P4口為4個并行8位I/O口。(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。實際上是一些控制寄存器和狀態(tài)寄存器，是一個具有特殊功能的RAM區(qū)。由上可見，STC52RC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。特別值得一提的是該單片機CPU中的位處理器，它實際上是一個完整的1位微計算機，這個一位微計算機有自己的CPU、位寄存器、I/O口和指令集。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。MCS-51單片機中8位機和1位機的硬件資源復(fù)合在一起，二者相輔相承，它是單片機技術(shù)上的一個突破，這也是MCS-51單片機在設(shè)計的精美之處。3.1.2 最小應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計STC52RC是片內(nèi)有ROM/EPROM的單片機，因此，這種芯片構(gòu)成的最小系統(tǒng)簡單可靠。用STC52RC單片機構(gòu)成最小應(yīng)用系統(tǒng)時，只要將單片機接上時鐘電路和復(fù)位電路即可，如圖3.1 STC52RC單片機最小系統(tǒng)所示。由于集成度的限制，最小應(yīng)用系統(tǒng)只能用作一些小型的控制單元。其應(yīng)用特點：(1) 有可供用戶使用的大量I/O口線。(2) 內(nèi)部存儲器容量有限。(3) 應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)具有特殊性。圖3.1 STC52RC單片機最小系統(tǒng)3.1.3最小應(yīng)用系統(tǒng)電路設(shè)計（1）時鐘電路STC52RC雖然有內(nèi)部振蕩電路，但要形成時鐘，必須外部附加電路。STC52RC單片機的時鐘產(chǎn)生方法有兩種。內(nèi)部時鐘方式和外部時鐘方式。本設(shè)計采用內(nèi)部時鐘方式，利用芯片內(nèi)部的振蕩電路，在XTAL1、XTAL2引腳上外接定時元件，內(nèi)部的振蕩電路便產(chǎn)生自激振蕩。本設(shè)計采用最常用的內(nèi)部時鐘方式，即用外接晶體和電容組成的并聯(lián)諧振回路。振蕩晶體可在1.2MHZ到12MHZ之間選擇。電容值無嚴(yán)格要求，但電容取值對振蕩頻率輸出的穩(wěn)定性、大小、振蕩電路起振速度有少許影響，CX1、CX2可在20pF到100pF之間取值，但在60pF到70pF時振蕩器有較高的頻率穩(wěn)定性。所以本設(shè)計中，振蕩晶體選擇6MHZ,電容選擇65pF。在設(shè)計印刷電路板時，晶體和電容應(yīng)盡可能靠近單片機芯片安裝，以減少寄生電容，更好的保證振蕩器穩(wěn)定和可靠地工作。為了提高溫度穩(wěn)定性，應(yīng)采用NPO電容。（2）復(fù)位電路STC52RC的復(fù)位是由外部的復(fù)位電路來實現(xiàn)的。復(fù)位引腳RST通過一個斯密特觸發(fā)器用來抑制噪聲，在每個機器周期的S5P2,斯密特觸發(fā)器的輸出電平由復(fù)位電路采樣一次，然后才能得到內(nèi)部復(fù)位操作所需要的信號。復(fù)位電路通常采用上電自動復(fù)位和按鈕復(fù)位兩種方式。最簡單的上電自動復(fù)位電路中上電自動復(fù)位是通過外部復(fù)位電路的電容充電來實現(xiàn)的。只要Vcc的上升時間不超過1ms,就可以實現(xiàn)自動上電復(fù)位。時鐘頻率用6MHZ時C取22uF,R取1K。除了上電復(fù)位外，有時還需要按鍵手動復(fù)位。本設(shè)計就是用的按鍵手動復(fù)位。按鍵手動復(fù)位有電平方式和脈沖方式兩種。其中電平復(fù)位是通過RST端經(jīng)電阻與電源Vcc接通而實現(xiàn)的。按鍵手動復(fù)位電路見圖3.2。時鐘頻率選用6MHZ時，C取22uF,Rs取200，RK取1K。3.2 光電對管尋跡模塊圖3.2所示電路中，R5起限流電阻的作用，當(dāng)有光反射回來時，光電對管中的三極管導(dǎo)通，R9的上端變?yōu)楦唠娖?，此時VT1飽和導(dǎo)通，三極管集電極輸出低電平。當(dāng)沒有光反射回來時，光電對管中的三極管不導(dǎo)通，VT1截至，其集電極輸出高電平。VT1在該電路中起到濾波整形的作用。經(jīng)試驗和示波器驗證，該電路工作性能一般，輸出還有雜散干擾波的成分。如果輸出加施密特觸發(fā)器就可以實現(xiàn)良好的輸出波形。但是這種電路用電量比較大，給此種傳感器調(diào)理電路供電的電池壓降較快。究其原因，是因為光敏三極管和三極管VT1導(dǎo)通時的導(dǎo)通電流較大?？紤]用比較器的方案，圖中可調(diào)電阻R1可以調(diào)節(jié)比較器的門限電壓，經(jīng)示波器觀察，輸出波形相當(dāng)規(guī)則，可以直接夠單片機查詢使用。而且經(jīng)試驗驗證給此電路供電的電池的壓降較小。因此我們選擇此電路作為我們的傳感器檢測與調(diào)理電路。此光電對管電路簡單，工作性能穩(wěn)定。圖3.2 光電尋跡檢測及放大電路圖3.3電機驅(qū)動電路的設(shè)計 驅(qū)動模塊采用專用芯片L298N 作為電機驅(qū)動芯片，L298N 是一個具有高電壓大電流的全橋驅(qū)動芯片，其響應(yīng)頻率高，一片L298N可以分別控制兩個直流電機。以下為L298N的引腳圖（如圖3.3所示）和輸入輸出關(guān)系表（如表3.1所示）。表3.1 L298N的引腳和輸出引腳的邏輯關(guān)系EN A（B）IN1（IN3）IN2（IN4）電機運轉(zhuǎn)情況HHL正傳HLH反轉(zhuǎn)HIN1（IN3IN2（IN4）快速停止LXX停止圖3.3 L298N外部引腳 我們采用電機驅(qū)動芯片L298N作為電機驅(qū)動，驅(qū)動電路的設(shè)計（如圖3.4所示）：圖3 .4L298N驅(qū)動電路L298N的5、7、10、12四個引腳接到單片機上，通過對單片機的編程就可以實現(xiàn)兩個直流電機的PWM調(diào)速以及正反轉(zhuǎn)等功能。3.3.1系統(tǒng)供電單元介紹智能車控制系統(tǒng)中，不同電路模塊需要的工作電壓和電流容量各不相同。芯片需要提供5V的工作電壓，而電機所需的電壓為9V，本設(shè)計中用到的是9V的電源供電，然后通過三端穩(wěn)壓器LM7805將電壓變換為5V電壓供給電路系統(tǒng)。電源系統(tǒng)的電路圖（如圖3.5所示）。圖3.5穩(wěn)壓電源轉(zhuǎn)換電路3.3.2穩(wěn)壓芯片簡介三端穩(wěn)壓集成電路lm7805電子產(chǎn)品中，常見的三端穩(wěn)壓集成電路有正電壓輸出的lm78 系列和負(fù)電壓輸出的lm79系列。顧名思義，三端IC是指這種穩(wěn)壓用的集成電路，只有三條引腳輸出，分別是輸入端、接地端和輸出端。它的樣子象是普通的三極管，TO- 220 的標(biāo)準(zhǔn)封裝，也有l(wèi)m9013樣子的TO-92封裝。電源系統(tǒng)的樣品圖（如圖3.6所示）。圖3.6 lm7805樣品用lm78/lm79系列三端穩(wěn)壓IC來組成穩(wěn)壓電源所需的外圍元件極少，電路內(nèi)部還有過流、過熱及調(diào)整管的保護(hù)電路，使用起來可靠、方便，而且價格便宜。該系列集成穩(wěn)壓IC型號中的lm78或lm79后面的數(shù)字代表該三端集成穩(wěn)壓電路的輸出電壓，如lm7806表示輸出電壓為正6V，lm7909表示輸出電壓為負(fù)9V。 因為三端固定集成穩(wěn)壓電路的使用方便，電子制作中經(jīng)常采用。在實際應(yīng)用中，應(yīng)在三端集成穩(wěn)壓電路上安裝足夠大的散熱器（當(dāng)然小功率的條件下不用）。當(dāng)穩(wěn)壓管溫度過高時，穩(wěn)壓性能將變差，甚至損壞。當(dāng)制作中需要一個能輸出1.5A以上電流的穩(wěn)壓電源，通常采用幾塊三端穩(wěn)壓電路并聯(lián)起來，使其最大輸出電流為N個1.5A，但應(yīng)用時需注意：并聯(lián)使用的集成穩(wěn)壓電路應(yīng)采用同一廠家、同一批號的產(chǎn)品，以保證參數(shù)的一致。另外在輸出電流上留有一定的余量，以避免個別集成穩(wěn)壓電路失效時導(dǎo)致其他電路的連鎖燒毀。第4章 軟件設(shè)計4.1主程序設(shè)計#include#define uchar unsigned char#define uint unsigned intunsigned char zkb1=0 ; /*左邊電機的占空比*/unsigned char zkb2=0 ; /*右邊電機的占空比*/unsigned char t=0; /*定時器中斷計數(shù)器*/sbit RSEN1=P10;sbit RSEN2=P11;sbit LSEN1=P12;sbit LSEN2=P13;sbit IN1=P00;sbit IN2=P01;sbit IN3=P02;sbit IN4=P03;sbit ENA=P04;sbit ENB=P05;/*延時函數(shù)*/void delay(int z) while (z-); /*初始化定時器，中斷*/void init() TMOD=0x01; TH0=(65536-100)/256; TL0=(65536-100)%256; EA=1; ET0=1; TR0=1; /*中斷函數(shù)+脈寬調(diào)制*/void timer0() interrupt 1 if(tzkb1) ENA=1; else ENA=0; if(t=100) t=0;/*直行*/void qianjin() zkb1=30; zkb2=30;/*左轉(zhuǎn)函數(shù)1*/void turn_left1() zkb1=0; zkb2=50;/*左轉(zhuǎn)函數(shù)2*/void turn_left2() zkb1=0; zkb2=60;/*右轉(zhuǎn)函數(shù)1*/void turn_right1() zkb1=50; zkb2=0;/*右轉(zhuǎn)函數(shù)2*/void turn_right2() zkb1=60; zkb2=0;/*循跡函數(shù)*/void xunji() uchar flag; if(RSEN1=1)&(RSEN2=1)&(LSEN1=1)&(LSEN2=1) flag=0; /*直行*/ else if(RSEN1=0)&(RSEN2=1)&(LSEN1=1)&(LSEN2=1) flag=1; /*左偏1,右轉(zhuǎn)1*/ else if(RSEN1=0)&(RSEN2=0)&(LSEN1=1)&(LSEN2=1) flag=2; /*左偏2,右轉(zhuǎn)2*/ else if(RSEN1=1)&(RSEN2=1)&(LSEN1=0)&(LSEN2=1) flag=3; /*右偏1，左轉(zhuǎn)1*/ else if(RSEN1=1)&(RSEN2=1)&(LSEN1=0)&(LSEN2=0) flag=4; switch (flag) case 0:qianjin(); break; case 1:turn_right1(); break; case 2:turn_right2(); break; case 3:turn_left1(); break; case 4:turn_left2(); break; default: break; void main() init(); zkb1=30; zkb2=30; while(1) IN1=1; IN2=0; IN3=1; IN4=0; ENA=1; ENB=1;while(1) xunji(); 4.2 總體軟件流程圖如圖4.1所示為智能運輸車的工作流程圖，關(guān)電傳感器檢測路面信號，紅外傳感器檢測物體信號，當(dāng)有信號時給單片機輸入高電平，單片機受到信號做出相應(yīng)的動作。紅外傳感器電源變壓尋跡傳感器P8單片機復(fù)位電路L298電機驅(qū)動電路電路信號電機信號裝載圖4.1 總體軟件流程圖 4.3循跡流程圖如圖4.2所示為小車的循跡流程圖，當(dāng)左邊傳感器檢測到黑線時，右車輪正轉(zhuǎn)，左車輪反轉(zhuǎn)，小車往左轉(zhuǎn)向。當(dāng)沒有檢測到黑線時，左右車輪都正轉(zhuǎn)，直線行駛。當(dāng)右邊傳感器檢測到黑線時，左車輪正轉(zhuǎn)，右車輪反轉(zhuǎn)，小車往右轉(zhuǎn)向。 圖4.2循跡流程圖結(jié) 論本設(shè)計主要是把傳統(tǒng)智能循跡小車系統(tǒng)和可編程電子器件結(jié)合起來設(shè)計智能循跡小車系統(tǒng)，并通過人工智能算法實現(xiàn)一定的智能化的方法。論文介紹了該設(shè)計的總體思想和一些用到的基本的原理及系統(tǒng)的硬件、軟件設(shè)計?，F(xiàn)將本文主要工作總結(jié)如下：（1）本設(shè)計使用模塊化的設(shè)計方法。各個功能在硬件和軟件的設(shè)計上都實現(xiàn)了模塊化。各個功能部件同時存在，小車在運行的過程中只有一個功能模塊發(fā)揮作用，其余功能處屏敝狀態(tài)；在各個功能之間可通過人工切換。（2）本小車的工作全程都是全自動完成的，人只需要開啟開關(guān)后。小車只能完成任務(wù)。（3）系統(tǒng)經(jīng)過測試，雖然存在著一定的問題，但能夠?qū)崿F(xiàn)小車的循跡功能、尋光功能，基本上能實現(xiàn)小車的路徑規(guī)劃功能。 該智能玩具小車系統(tǒng)還存在一些不完善和需要改進(jìn)的地方，可以有以下幾處需要改進(jìn)和完善：（1）在小車制作的精度，穩(wěn)定性及配合間隙，但由于材料都是廢棄金屬不是精度加工而成所以有些配合還不是很精密。 （2）小車在裝卸貨物上，可以更加智能，但由于個水平有限，只能算上一個初級的單片機愛好者，所以無法實現(xiàn)。（3）可以在該智能循跡小車中添加更多的有趣的功能。