本科畢業(yè)設(shè)計自動導(dǎo)航小車避障的研究設(shè)計

1、濰坊大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文）目錄第一章 前言11.1 機器人簡介11.1.1 機器人的發(fā)展階段11.1.2 機器人的結(jié)構(gòu)組成21.2 自動導(dǎo)航小車的避障設(shè)計中的關(guān)鍵技術(shù)21.2.1 結(jié)構(gòu)及其優(yōu)化設(shè)計技術(shù)21.2.2 傳感器技術(shù)21.3 選題的背景和意義3第二章 系統(tǒng)方案設(shè)計42.1 系統(tǒng)主要任務(wù)42.1.1 控制系統(tǒng)要求42.1.2 方案選擇42.2 系統(tǒng)總體設(shè)計52.2.1 系統(tǒng)組成52.2.2 系統(tǒng)工作原理5第三章 系統(tǒng)的硬件設(shè)計63.1 單片機89c5163.2 電源設(shè)計73.3 紅外傳感器電路設(shè)計83.3.1 供電電路設(shè)計83.3.2 傳感器網(wǎng)絡(luò)與單片機接口電路設(shè)計103.4 電機閉環(huán)

2、控制電路設(shè)計113.4.1 直流電動機的脈沖調(diào)壓調(diào)速原理113.4.2控制電路pwm發(fā)生器123.4.3速度反饋環(huán)節(jié)設(shè)計14第四章 系統(tǒng)軟件設(shè)計174.1 軟件設(shè)計174.2 初始化設(shè)計184.3 紅外傳感器網(wǎng)絡(luò)信息采集194.4 電機速度控制20第五章 結(jié)束語22參考文獻23致謝2422 摘要：自動導(dǎo)航小車是指借助超聲波、紅外線等傳感器設(shè)備對小車周圍的環(huán)境進行探測，并且利用工程機對傳感器設(shè)施所探測到的障礙物有關(guān)信息進行處理，使自動導(dǎo)航小車能夠其躲避障礙物安全行駛。設(shè)計出一種反應(yīng)快，適應(yīng)能力強的控制系統(tǒng)是實現(xiàn)導(dǎo)航小車避障的關(guān)鍵。本設(shè)計提出了一種簡單實用的智能小車避障系統(tǒng)設(shè)計方法，采用89c51

3、單片機作為主控芯片，電機作為執(zhí)行元件，紅外傳感器作為檢測元件。系統(tǒng)由主控模塊、紅外傳感器探測模塊、車體框架、電機驅(qū)動模塊、穩(wěn)壓模塊及電源組成。其中主控模塊是整個系統(tǒng)的最關(guān)鍵部位，系統(tǒng)由單片機通過i/o口控制各個模塊。通過以上方案完成小車避障系統(tǒng)的軟、硬件設(shè)計，成功實現(xiàn)了小車躲避障礙物的功能。關(guān)鍵詞：自動導(dǎo)航小車；避障系統(tǒng)； 紅外線傳感器；單片機abstract: the automatic guided vehicle is detected with ultrasonic, infrared sensor device on the car around the environment, i

4、nformation about the obstacles and the use of engineering machine of the sensor detected processing facilities, make agv can avoid obstacle safely. design a kind of quick response, strong ability of adaptive control system is the key to realize the navigation vehicle obstacle avoidance.this paper pu

5、ts forward a design method of intelligent vehicle obstacle avoidance system is simple and practical in the design, using 89c51 microcontroller as the main control chip, motor as the actuator, infrared sensor as the detecting element. the system consists of main control module, the infrared sensor de

6、tection module, vehicle frame, motor drive module, a vehicle frame, and power supply. the main control module is the key part of the whole system, the system is composed of a single chip computer through the i/o port control module.complete the soft, hardware design of obstacle avoidance system. thr

7、ough the above program, the successful implementation of the car to avoid obstacles function.keywords: automatic navigation vehicle; obstacle avoidance system; infrared sensor; mcu第一章 前言1.1 機器人簡介機器人（robot）是自動執(zhí)行人們?yōu)槠渲付ǖ墓ぷ鳈C器設(shè)備。它既可以執(zhí)行事先為它編寫好的程序，又可以按照人們的指揮，進行實時性工作。隨著科學(xué)技術(shù)發(fā)展，人們賦予它人工智能，使它能夠協(xié)助或取代人類的工作，進行探測，救

8、援等危險的工作。機器人是一項快速發(fā)展的前沿科學(xué)，它具有綜合性強的特點。它涉及到機械工程學(xué)、運動學(xué)、電氣工程學(xué)、計算機、電子工程學(xué)、自動控制工程學(xué)、人工智能、傳感器、機器視覺、模式識別與導(dǎo)航、仿生學(xué)和多種智能模擬技術(shù)，受到了廣泛重視。21世紀以來，隨著科學(xué)技術(shù)的日新月異，在各個領(lǐng)域機器人都得到了廣泛應(yīng)用，遍及農(nóng)業(yè)、工業(yè)、制造業(yè)等多個領(lǐng)域。自動導(dǎo)航小車是機器人的一類，通過這次對小車的避障系統(tǒng)的研究設(shè)計，從而加深對多門技術(shù)綜合運用掌握。1.1.1 機器人的發(fā)展階段機器人的發(fā)展史并不長，開始于1959年，美國英格伯格和德沃爾制造出世界上第一臺應(yīng)用于工業(yè)的機器人。機器人的發(fā)展大致經(jīng)歷了三個主要的階段，即

9、三個時代。第一代為簡單的個體機器人， 第二代為群體的勞動機器人，第三代為類似人類智能的機器人，它的未來機器人發(fā)展的主要方向。第一代機器人便是英格伯格和德沃爾所制造的工業(yè)機器人，需要人操作機械手，把當前的任務(wù)完成一遍，才能讓機器人的按照人們的指令，重復(fù)完成任務(wù)。第二代機器人自20世紀70年代以來有了較大發(fā)展，這個階段是機器人對外界環(huán)境實用階段，并開始普及。 第三代機器人是具有人工智能的機器人，它不但擁有對外界環(huán)境的感知能力，還擁有自己獨立的邏輯判斷能力，從而完成更加復(fù)雜的任務(wù)。例如智能機器人在未知區(qū)域探時，通過自身的探測裝置獲取外界環(huán)境信息，通過這些數(shù)據(jù)的分析，做出相應(yīng)的行動。今天，機器人趨向高

10、度的智能化，應(yīng)用到各行各業(yè)。1.1.2 機器人的結(jié)構(gòu)組成機器人主要由執(zhí)行機構(gòu)、驅(qū)動裝置、檢測裝置和控制系統(tǒng)和復(fù)雜機械等組成。執(zhí)行機構(gòu)，即為機器人本體，包括機器人的基座、腰部、臂部、腕部、手部和行走部等。驅(qū)動裝置，是驅(qū)動機器人運動的結(jié)構(gòu)，依照中央控制系統(tǒng)發(fā)出的控制指令，依靠動力元件使機器人工作。檢測裝置，是檢測器人的當前運動及運行情況，根據(jù)控制系統(tǒng)的需要進行反饋，與預(yù)先設(shè)定好的信息對比后，控制系統(tǒng)對執(zhí)行機構(gòu)做出具體調(diào)整方案，從而保證機器人能夠按照人們的意愿完成任務(wù)?？刂葡到y(tǒng)，它的控制方式有集中式控制方式和分散（級）式控制。集中式控制方式，即由一臺微型計算機完成對機器人的全部控制。分散（級）式控制

11、，即使用兩臺或兩臺以上微機來分擔機器人的控制1。1.2 自動導(dǎo)航小車的避障設(shè)計中的關(guān)鍵技術(shù)當下自動導(dǎo)航小車正向著智能化和多樣化方向發(fā)展，受到了國內(nèi)外的廣泛重視。自動導(dǎo)航小車不單擁有簡單的運動功能，還具有路徑規(guī)劃、環(huán)境感知、邏輯判斷等智能行為，因此是一個組成結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜的系統(tǒng)。自動導(dǎo)航小車的避障設(shè)計中的關(guān)鍵技術(shù)主要包括以下的兩個個方面。1.2.1 結(jié)構(gòu)及其優(yōu)化設(shè)計技術(shù)根據(jù)實際環(huán)境的需要，對自動導(dǎo)航小車的車體結(jié)構(gòu)形式的進行設(shè)計。應(yīng)當結(jié)合自動導(dǎo)航小車在不同領(lǐng)域和場合的具體應(yīng)用，進行創(chuàng)造性的設(shè)想，設(shè)計能適應(yīng)不同工作環(huán)境的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。1.2.2 傳感器技術(shù)隨著傳感器技術(shù)的快速發(fā)展，傳感器功能種類越來越多、

12、性能越來越好。一個結(jié)構(gòu)復(fù)雜、功能強大的機器人通常配置溫度、視覺和距離傳感器等。伴隨著傳感器的增多，收集到的信息量也大大增加，各傳感器收集到的信息在空間、時間、表達方式上都不一定相同，應(yīng)用范圍也不一樣，這樣就對信息處理能力要求非常高。因此為了協(xié)調(diào)各傳感器之間工作，多傳感器控制系統(tǒng)要求擁有相應(yīng)的綜合性強的信息處理能力。1.3 選題的背景和意義最近幾年來，我國對機器人的研發(fā)設(shè)計取得了豐富的科技成果，一些前沿技術(shù)及高效率的控制方法被引入到自動導(dǎo)航小車研究設(shè)計中。機器人學(xué)的一個重要分支就是移動機器人，智能程度最高的機器人便是能夠依照環(huán)境變化進行自身邏輯判斷移動的機器人，是移動機器人的重要發(fā)展方向。它具有

13、個體規(guī)劃、適應(yīng)能力強的特點，機器人可以在沒有人參與的條件下，而且無需對周圍環(huán)境有任何要求和改變的條件下，自行的完成人們規(guī)定的移動任務(wù)。例如，自動搬運貨物，實現(xiàn)自動化的貨物運送。因此移動機器人受到了各國的廣泛重視。第二章 系統(tǒng)方案設(shè)計2.1 系統(tǒng)主要任務(wù)系統(tǒng)的主要任務(wù)就是讓智能導(dǎo)航小車在行進的過程中，能夠自動探測車存在的障礙物并采取有效的躲避措施，實現(xiàn)安全行駛。2.1.1 控制系統(tǒng)要求控制系統(tǒng)要滿足下面4個要求：（1） 對車體周圍的環(huán)境探測并且獲得障礙物存在信息。（2） 實時性要求，即根據(jù)實際情況立即做出相應(yīng)判斷。（3） 驅(qū)動電機穩(wěn)速運行要求。（4） 控制系統(tǒng)工作穩(wěn)定。2.1.2 方案選擇傳感器

14、的選擇：自動導(dǎo)航小車對周圍環(huán)境信息采集的關(guān)鍵在于傳感器，因此傳感器的選擇直接影響到了小車控制系統(tǒng)的判斷。選擇傳感器原則主要有兩個：基于環(huán)境優(yōu)化原則和基于任務(wù)原則。主控制器的選擇：將微處理器、一定容量的ram和rom以及i/o接口、定時器等電路集成在一塊芯片上，構(gòu)成的單片微型計算機，簡稱單片機。自動導(dǎo)航小車的控制系統(tǒng)采用89c51單片機作為主要控制器，結(jié)構(gòu)由紅外傳感器、直流電機閉環(huán)控制電路等部分組成，從而實現(xiàn)實現(xiàn)自動避障功能。2.2 系統(tǒng)總體設(shè)計2.2.1 系統(tǒng)組成圖 2.1 系統(tǒng)組成2.2.2 系統(tǒng)工作原理在小車的左側(cè)、右側(cè)和正前方分別安裝傳感器。當小車的左側(cè)傳感器探測到有障礙物時，立即向單片

15、機傳送信號，單片機對接收到的信號進行處理，隨后控制直流電機，車子右輪減速，左輪加速，從而使小車向右轉(zhuǎn)彎；依照同樣原理，當小車的右側(cè)傳感器探測到有障礙物時，小車向左轉(zhuǎn)彎；當正前方亦或全部的傳感器都探測到有障礙物時，車子向后轉(zhuǎn)彎，避開繞行。 第三章 系統(tǒng)的硬件設(shè)計3.1 單片機89c5189c51有一個可編程的全雙工串行通信接口，它可用作uart，也可用作同步移位寄存器。其幀格式可以有8位、10位、或11位，并能設(shè)置各種波特率，給使用帶來極大的靈活性。89c51通過引腳rxd與外界進行通信。其內(nèi)部結(jié)構(gòu)簡化示意圖如圖3.1所示。圖中有兩個物理上獨立的接收、發(fā)送緩沖器sbuf，他們占用同一地址99h，

16、可同時發(fā)送、接收數(shù)據(jù)。發(fā)送緩沖器只能寫入，不能讀出；接收緩沖器只能讀出，不能寫入。圖 3.1 89c51引腳圖串行發(fā)送與接收的速率與位移時鐘同步。89c51用定時器t1作為串行通信的波特率發(fā)生器，t1溢出率經(jīng)2分頻（或不分頻）后，又經(jīng)16分頻作為串行發(fā)送或接收的位移脈沖。位移脈沖的速率即是波特率。從圖中可以看出，接收器是雙緩沖結(jié)構(gòu)，在前一個字節(jié)被從接收緩沖器sbuf讀出之前，第二個字節(jié)即開始被接收（串行輸入至移位寄存器），但是，在第二個字節(jié)接收完畢而前一個字節(jié)cpu未讀取時，會丟失前一個字節(jié)。串行口的發(fā)送和接收都是以特殊功能寄存器sbuf的名義進行讀寫的。當向sbuf發(fā)“寫”命令時（執(zhí)行“mo

17、v sbuf，a”指令），即是向發(fā)送緩沖器sbuf裝載并開始由txd引腳向外發(fā)送一幀數(shù)據(jù)，發(fā)送完便使發(fā)送中斷標志位ti=1。在滿足串行口接收中斷標志位rj（scon.0）=0的條件下，置允許接收位ren（scon.4）=1就會接收一幀數(shù)據(jù)進入位移寄存器，并裝載到接收sbuf中，同時使ri=1.當發(fā)讀sbuf命令時（執(zhí)行“mov a，sbuf”指令），便由接收緩沖器（sbuf）取出信息通過89c51內(nèi)部總線送cpu。對于發(fā)送緩沖器，因為發(fā)送時cpu是主動的，不會產(chǎn)生重疊錯誤，一般不需要用雙緩沖器結(jié)構(gòu)來保持最大的傳送速率2。復(fù)位電路在單片機使用過程中是非常重要的，為了可以完成單片機的初始化以及在死

18、機的狀態(tài)下重啟單片機，我們使用的是12mh晶振。3.2 電源設(shè)計電源設(shè)計：（1）運算放大器一般使用+15v的直流電壓源；（2）數(shù)字集成電路器件一般使用+5v直流電壓源；（3）直流電動機采用+12v直流電壓源。因此，以上均采用+24v直流蓄電池作為電壓源，通過集成穩(wěn)壓器得到相應(yīng)電壓電源。78xx進行變換得到的直流電壓源抗干擾性強的特點。采用78系列集成穩(wěn)壓器進行電壓變換的基本電路如圖3.2所示：圖 3.2 電壓轉(zhuǎn)換基本電路圖 其中+15v電壓源通過7815穩(wěn)壓器得到；+12v電壓源通過7812穩(wěn)壓器得到；+5v電壓源通過7805穩(wěn)壓器得到。使用該變換電路應(yīng)注意下面的三個方面：（1）通過在輸入端添

19、加一個0.33f的電容cin，防止產(chǎn)生自振激蕩。（2）通過在輸出端要接一個1f以上的電容cout，防止因為負載電流變化時引起uout有較大波動。（3）輸入和輸出間的電壓差值應(yīng)大于2v，從而保證才輸出電壓的穩(wěn)定。但是不能過大，否則會導(dǎo)致穩(wěn)壓器功耗增大造成產(chǎn)熱過多，一般取3v5v，并且要添加散熱片。3.3 紅外傳感器電路設(shè)計3.3.1 供電電路設(shè)計自動導(dǎo)航小車采用紅外傳感器：紅外接近開關(guān)txo5d。它的基本參數(shù)為：工作電壓：512v，極限電壓：15v；工作電流：520ma，極限電流：30ma；檢測距離：0120cm，檢測距離與工作電壓有關(guān)，電壓越大，檢測距離越遠9。通過調(diào)節(jié)工作電壓，來調(diào)整傳感器檢

20、測距離。設(shè)計電路圖如圖3.3所示：圖 3.3 供電電路圖中的cw117/217/317系列為三端可調(diào)正輸出電壓集成穩(wěn)壓器，它的基本輸出電壓為1.25v37v，輸出電流可達1.5a。在圖中的電路里，采用1.25v的基準電壓，圖中uo的表達式為：uo=1.25（1+r2/r1）+5010-6r2 （3-1）通過以上的電路設(shè)計，傳感器在檢測到障礙物時輸出高電平，沒有障礙物時輸出低電平。輸出高電平的大小與工作電壓有關(guān)，設(shè)計電路圖3.4以確保輸出高電平的穩(wěn)定。圖 3.4 電路圖當傳感器檢測到有障礙物時輸出為高電平，數(shù)值接近vcc，一般取+5v反之輸出低電平，數(shù)值接近0v。3.3.2 傳感器網(wǎng)絡(luò)與單片機接

21、口電路設(shè)計txo5d輸出量為開關(guān)量，即可為高電平或低電平。由于微處理器i/o口數(shù)量限制，雖然可以一次性將8個開關(guān)量組成的一個8位數(shù)據(jù)讀入，但是由于微處理器i/o口數(shù)量有限，這8個開關(guān)量不能單獨占有一個8位的i/o口，可以通過采用復(fù)用的方式解決這一問題。方法是當需要讀取環(huán)境信息時占據(jù)i/o口，不需要時釋放i/o口，即隔離處理開關(guān)量。本次采用的方法將開關(guān)量鎖存，使用的器件是74ls343數(shù)字邏輯電路。其電路圖如圖3.5。圖 3.5 電路圖74ls343的工作狀況如下表所示：表3-1 74ls343工作狀態(tài)dnle/oeqnhhlhlhllxllq0xxhz根據(jù)上表所示，將引腳le和/oe分別設(shè)為高

22、電平和低電平，設(shè)定一定的延時時間后，紅外傳感器組的當前狀態(tài)就是輸出端的狀態(tài)。在這個時候，微處理器就可以讀取狀態(tài)數(shù)據(jù)，或等將le置為低電平后再讀取也可以。讀取完畢后，為了釋放i/o口，將/oe引腳置為高電平4。3.4 電機閉環(huán)控制電路設(shè)計將能實現(xiàn)直流電能轉(zhuǎn)化為機械能的電機稱為直流電機（d.c.machine）。直流電機的基本結(jié)構(gòu)有定子和轉(zhuǎn)子，兩者之間有一定的空隙。定子由有機座、主磁極、換向磁極、前后端蓋和刷架等。其中主磁極是產(chǎn)生直流電機氣隙磁場的主要部件，由永磁體或帶有直流勵磁繞組的疊片鐵心構(gòu)成。直流電機的轉(zhuǎn)子則由電樞、換向器（又稱整流子）和轉(zhuǎn)軸等部件構(gòu)成。其中電樞由電樞鐵心和電樞繞組兩部分組成

23、。電樞鐵心由硅鋼片疊成，在其外圓處均勻分布著齒槽，電樞繞組則嵌置于這些槽中。換向器是一種機械整流部件。由換向片疊成圓筒形后，以金屬夾件或塑料成型為一個整體。各換向片間互相絕緣。換向器質(zhì)量對運行可靠性有很大影響。直流電機具有起動和調(diào)速性能好，調(diào)速范圍廣平滑，過載能力較強，受電磁干擾影響小的優(yōu)點。3.4.1 直流電動機的脈沖調(diào)壓調(diào)速原理驅(qū)動電動機需要半導(dǎo)體功率器件進行功率放大。在對直流電動機電樞的控制和驅(qū)動中，我們采用開關(guān)驅(qū)動方式對直流電機電樞進行控制和驅(qū)動，這是絕大數(shù)直流電機的控制方法。開關(guān)驅(qū)動方式的基本原理是半導(dǎo)體器件工作在開關(guān)狀態(tài)，通過脈沖調(diào)制pwm來控制電動機電樞電壓，實現(xiàn)調(diào)速5。原理圖如

24、下3.6（a）所示：圖 3.6 原理圖電樞兩端的電壓波形如圖（b）所示，分別對應(yīng)高低電平。3.4.2控制電路pwm發(fā)生器因為89c51單片機內(nèi)部沒有脈寬發(fā)生器，所以需要另外設(shè)計脈寬發(fā)生器。為了產(chǎn)生脈寬調(diào)制波使用8253計數(shù)器。工作方式有兩種模式:（1）模式一模式一輸出的是脈沖寬度可設(shè)定的單拍負脈沖信號。設(shè)定好了工作方式和相應(yīng)參數(shù)后，初始輸出值為高電平，其計數(shù)定時波形如圖3.7所示。圖 3.7 計數(shù)定時波形（2）模式二模式二可以產(chǎn)生負脈沖信號，并且保持連續(xù)，通過脈沖發(fā)生器模式。其計數(shù)定時波形如圖3.8所示。圖 3.8 計數(shù)定時波形為了得到一個簡單的脈沖調(diào)制發(fā)生器，將電路如圖3.9連接，模式一和模

25、式二分別設(shè)置為8253的計數(shù)器1和計數(shù)器0。圖 3.9 脈沖調(diào)制發(fā)生器3.4.3速度反饋環(huán)節(jié)設(shè)計在這個環(huán)節(jié)的設(shè)計中，我們選用的是集電極開路輸出的e6b2cwz6c旋轉(zhuǎn)編碼器，其基本參數(shù)：分辨率600p/r；最高響應(yīng)頻率100khz；電氣最高響應(yīng)轉(zhuǎn)速為10000r/min12。速度測量電路設(shè)計是速度反饋環(huán)節(jié)的關(guān)鍵，旋轉(zhuǎn)編碼器的輸出形式圖見下圖3.10。圖 3.10 旋轉(zhuǎn)編碼器輸出形式在圖中，三極管的發(fā)射極通過電阻分壓變?yōu)?v，導(dǎo)致三極管導(dǎo)通時其自身電流很小，對電路的后續(xù)操作非常不利。為了從輸出端得到幅度高低明顯的電壓信號，將輸出端連接到接到+5v直流電源上，這一問題就解決了10。本系統(tǒng)采用硬件電

26、路直接判斷方式解決了電機轉(zhuǎn)向的問題，依靠指示燈的顏色不同標記小車的運動方向。其原理圖為3.11，對應(yīng)其工作波形如圖3.12和3.13。圖 3.11 原理圖圖 3.12 工作波形圖圖 3.13 工作波形圖第四章 系統(tǒng)軟件設(shè)計依照軟件的設(shè)計的基本流程，現(xiàn)將軟件設(shè)計按照如下步驟進行操作：（1）分析軟件運行環(huán)境，明確設(shè)計目的及需求；（2）設(shè)計出基本輪廓；(3)對軟件進行詳細設(shè)計；（4）針對軟件個部分進行編碼；（5）測試軟件穩(wěn)定性，并調(diào)試。4.1 軟件設(shè)計在分析系統(tǒng)軟件運行環(huán)境，明確軟件設(shè)計目的時，對軟件的運行環(huán)境和需求進行討論，明確系統(tǒng)軟件的總體設(shè)計輪廓。系統(tǒng)運行后，軟件要進行初始化，若需要對初始參數(shù)

27、進行設(shè)計，即對運行參數(shù)進行設(shè)定；如果不用設(shè)定現(xiàn)有運行參數(shù)，則直接將數(shù)據(jù)傳遞到電機控制器。pwm中所需要的技術(shù)初值需要在電機控制器接收到數(shù)據(jù)后計算得出，然后再通過計數(shù)器輸出pwm來控制直流電機的運行。中央控制器89c51操作紅外傳感器對周圍障礙物信息進行探測，確認障礙物信息后，依照之前設(shè)計好的算法做出行動指令，將接下來的動作指令送達給電機控制器，小車隨即做出相應(yīng)動作從而避開障礙物。系統(tǒng)的運行過程中如若發(fā)生故障，則設(shè)計警報器，提示小車故障13。根據(jù)以上對系統(tǒng)軟件流程與模塊的分析，軟件結(jié)構(gòu)層次如圖所示。圖 4.1 軟件結(jié)構(gòu)層次4.2 初始化設(shè)計初始化設(shè)計可以分為兩部分：一部分是以負責信息獲取及處理的

28、中央微處理器為主，另一部分以電機控制器為主。初始化的基本任務(wù)是設(shè)定運行參數(shù)和波特率。運行參數(shù)和波特率分別是指電機最初的運行速度和定時/計數(shù)器的計數(shù)初值和工作方式。系統(tǒng)初始化后，自動導(dǎo)航小車就能夠依照設(shè)定好速度行駛起來，并能夠自動避障。初始化流程圖如圖4.2所示。圖 4.2 初始化流程圖4.3 紅外傳感器網(wǎng)絡(luò)信息采集紅外傳感器網(wǎng)絡(luò)輸出的信息為一組開關(guān)量，已由外部硬件轉(zhuǎn)換為一個8位的數(shù)據(jù)，微處理器讀取該數(shù)據(jù)就可以知道各個紅外傳感器的輸出狀態(tài)，開辟單一存儲單元即可。這里命名74ls373的兩種狀態(tài)，即開通狀態(tài)：置引腳le為邏輯高電平，/oe為低電平，此時輸出跟隨輸入狀態(tài)；關(guān)斷狀態(tài)：置引腳le為邏輯低

29、電平，/oe為低電平，此時輸出狀態(tài)保持，與輸入狀態(tài)無關(guān)。其采集流程見圖4.3。圖 4.3 采集流程圖4.4 電機速度控制當中央控制器向電機控制器送達行動指令后，計數(shù)器8253便開始工作，輸出pwm信號，其頻率是一定的，電機便運轉(zhuǎn)起來驅(qū)動導(dǎo)航小車行駛。在小車運行過程中，控制器以一定的時間間隔對小車的運行速度進行測量。如果與設(shè)定的規(guī)定速度有差別，求得速度偏差，通過改變pwm 的輸出狀態(tài)，調(diào)整小車的行駛速度。流程圖如圖4.4所示。圖 4.4 流程圖第五章 結(jié)束語本文通過對自動導(dǎo)航小車避障的研究設(shè)計，成功提出了一種簡單小車避障系統(tǒng)的設(shè)計方法，該設(shè)計方法采用89c51單片機作為避障系統(tǒng)的中央控制器，直流

30、電機作為執(zhí)行元件，紅外傳感器作為障礙物檢測元件，實現(xiàn)了導(dǎo)航小車躲避障礙物。自動導(dǎo)航小車的避障系統(tǒng)是一個比較基本的機器人移動系統(tǒng)，很多高端智能機器人的自動導(dǎo)航行駛系統(tǒng)都是依此而設(shè)計的，我們還可以再次基礎(chǔ)上對小車增加更多的功能。例如增加語音識別功能，讓小車能夠按照人們的聲音指令進行行駛。再比如讓其可以探測或?qū)ふ姨囟ǖ男盘栐矗缏曉?，熱源，磁場等，這樣就可以使其進入人類不能涉入的惡劣環(huán)境完成探險或搜救任務(wù)。本系統(tǒng)仍有不足有待提高：（1）環(huán)境信息采集不完全。由于受傳感器限制，自動導(dǎo)航小車對障礙物的探測以及躲避仍存在盲區(qū)。應(yīng)該增加或更換更加靈敏、偵測范圍廣的傳感器，同時還應(yīng)增強中央控制器對傳感器采集到的環(huán)境信息的處理能力，使導(dǎo)航小車能夠完成在復(fù)雜環(huán)境下的行駛工作。（2）控制算法上仍有不足。對于某些特殊情況仍會出現(xiàn)一些錯誤。對于控制算法仍需堅持完善。（3）缺少對電路保護環(huán)節(jié)的設(shè)計，小車系統(tǒng)運行不