多功能智能探測小車電子信息工程論文

1、SHANDONG畢業(yè)設(shè)計說明書 多功能智能探測小車 學(xué) 院： 電氣與電子工程學(xué)院 專 業(yè)： 電子信息工程 學(xué)生姓名： 學(xué) 號： 指導(dǎo)教師： 2012 年 6 月I中文摘要摘要主控制系統(tǒng)的功能主要是啟動小車、電機控制、LCD速度顯示。系統(tǒng)主要由紅外避障模塊、聲控模塊、光電尋跡、電機驅(qū)動及語音播報模塊組成。傳感器檢測控制系統(tǒng)通過各傳感器檢測引導(dǎo)線將控制信號送入單片機，經(jīng)單片機判斷、處理后，控制驅(qū)動電機和舵機的運行狀態(tài)，以達到控制小車行進方向和速度的目的，使自動裝載小車成功避障。動力系統(tǒng)，采用PWM波控制電機與舵機運行狀態(tài)，同時采用PID方法實現(xiàn)對速度的閉環(huán)控制，使智能車系統(tǒng)能平穩(wěn)的運行。LCD液晶

2、速度顯示器實時顯示智能車的運行速度。采用AT89C51單片機作為智能小車控制核心。系統(tǒng)能實現(xiàn)對線路進行尋跡，小車可以前進或后退，遇到障礙物可以自行停止并可以實現(xiàn)反向運行，系統(tǒng)可以利用聲音控制小車的啟停。整個系統(tǒng)小巧緊湊，控制準確，性價比高，人機互動性好。關(guān)鍵詞：AT89C51單片機；紅外避障；線路尋跡；直流減速電機 III英文摘要ABSTRACT The main control function of the system is to start the car, motor control, LCD speed display. System is mainly by infrared o

3、bstacle avoidance module, voice module, opto-electronics and motor drive tracing module.Sensor measurement and control system through the guide lines of the various sensors to detect the control signal into the microcontroller, MCU judgment, treatment, and control the operational status of the drive

4、 motor and steering in order to achieve the purpose of control of the car moving direction and speed, automatic loading carobstacle avoidance.Power systems, PWM wave control the motor and the steering gear running state, while using the PID method to achieve closed-loop control of speed, smart car s

5、ystem running smoothly. The LCD speed display real-time display speed of the smart car. Used as a single-chip smart car AT89C51 control core. System can realize the tracing lines, cars can go forward or backward, encountered obstacles can stop and reverse operation can be achieved, the system can us

6、e voice to control the start and stop car. Compact the entire system to control the accurate, cost-effective, good human-computer interaction.KEYWORD: AT89C51MCU;Infrared obstacle avoidance；Tracing；DC motor speed目錄目錄摘要IIABSTRACTIII目錄IV第一章 引言- 1 -1.1課題的目的意義- 1 -1.2設(shè)計要求- 1 -1.3總體設(shè)計方案- 1 -第二章 單元硬件電路設(shè)計-

7、 7 -2.1 光電對管尋跡模塊- 7 -2.2電機驅(qū)動電路的設(shè)計- 8 -2.3紅外避障模塊- 8 -2.4 單片機AT89C51核心模塊- 9 -2.5 RS485接口電路的設(shè)計- 9 -2.6黑線檢測模塊電路設(shè)計- 10 -2.7紅外線發(fā)射接收對管- 11 -第三章 系統(tǒng)軟件設(shè)計- 12 -3.1主程序流程圖- 12 -3.2 傳感器數(shù)據(jù)處理及尋跡程序流程- 13 -第四章 系統(tǒng)的具體設(shè)計與實現(xiàn)- 14 -4.1 路面檢測模塊- 14 -4.2 LCD顯示模塊- 14 -4.3 測速模塊- 14 -4.4 控速模塊- 14 -4.5 復(fù)位電路模塊- 15 -4.6 模式選擇模塊- 15

8、-4.7最小系統(tǒng)圖- 16 -第五章 結(jié)論- 18 -參考文獻- 19 -致謝及聲明- 20 -IV第一章 引言第一章 引言1.1、課題的目的意義智能化作為現(xiàn)代社會的新產(chǎn)物，是以后的發(fā)展方向，他可以按照預(yù)先設(shè)定的模式在一個特定的環(huán)境里自動的運作，無需人為管理，便可以完成預(yù)期所要達到的或是更高的目標。同遙控小車不同，遙控小車需要人為控制轉(zhuǎn)向、啟停和進退，比較先進的遙控車還能控制其速度，而智能小車，則可以通過計算機編程來實現(xiàn)其對行駛方向、啟停以及速度的控制，無需人工干預(yù)，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、人工智能及自動控制等技

9、術(shù)，是典型的高新技術(shù)綜合體。該智能小車可以作為機器人的典型代表。它可以分為三大組成部分：傳感器檢測部分、執(zhí)行部分、CPU。機器人要實現(xiàn)自動避障功能，還可以擴展循跡等功能，感知導(dǎo)引線和障礙物?？梢詫崿F(xiàn)小車自動識別路線，選擇正確的行進路線，并檢測到障礙物自動躲避。基于上述要求，傳感檢測部分考慮到小車一般不需要感知清晰的圖像，只要求粗略感知即可，所以可以舍棄昂貴的CCD傳感器而考慮使用價廉物美的紅外反射式傳感器來充當。智能小車的執(zhí)行部分，是由直流電機來充當?shù)模饕刂菩≤嚨男羞M方向和速度。單片機驅(qū)動直流電機一般有兩種方案：第一，勿需占用單片機資源，直接選擇有PWM功能的單片機，這樣可以實現(xiàn)精確調(diào)速；

10、第二，可以由軟件模擬PWM輸出調(diào)制，需要占用單片機資源，難以精確調(diào)速，但單片機型號的選擇余地較大。 可以預(yù)計，我國飛速發(fā)展的經(jīng)濟實力將為智能車輛的研究提供一個更加廣闊的前景。因此，對智能小車進行深入細致的研究，不但能加深課堂上學(xué)到的理論知識，更能將理論轉(zhuǎn)化為實際運用，為將來打下堅實的基礎(chǔ)。1.2設(shè)計要求（1）檢測距離小車左右兩側(cè)1080cm以內(nèi)的障礙物，并根據(jù)此距離的大小使小車車輪轉(zhuǎn)向不同的角度，以避開障礙物。（2）使小車沿著黑線行走，偏離軌道時，可以自動調(diào)整。（3）檢測車輪轉(zhuǎn)速，通過比較測速電路測得的實際轉(zhuǎn)速與理論轉(zhuǎn)速的差距，判斷小車是在較為平坦的地面行駛，還是在下坡或爬坡。若實際速度小于理

11、論速度，則說明小車在爬坡，此時應(yīng)增大PWM占空比，增大車輪電機驅(qū)動電壓來使小車加速，幫助小車爬坡。相反，若實際速度大于理論速度，則說明小車正在下坡，此時減小PWM占空比，減小車輪電機驅(qū)動電壓來使小車減速，節(jié)省功率消耗。通過測速、調(diào)速過程，實現(xiàn)小車轉(zhuǎn)速的閉環(huán)控制。1.3總體設(shè)計方案（1）主板設(shè)計框圖如圖AT89c51循跡紅外對管時鐘電路復(fù)位電路報警電路電機驅(qū)動避障紅外對管圖1 主板設(shè)計框圖（2）車體設(shè)計方案1：使用玩具電動車。購買的玩具電動車具有組裝完整的車架車輪、電機及其驅(qū)動電路。但是一般的說來，玩具電動車具有如下缺點：首先，這種玩具電動車由于裝配緊湊，使得各種所需傳感器的安裝十分不方便。其次

12、，這種電動車一般都是前輪轉(zhuǎn)向后輪驅(qū)動，不能適應(yīng)該題目的方格地圖，不能方便迅速的實現(xiàn)原地保持坐標轉(zhuǎn)90度甚至180度的彎角。再次，玩具電動車的電機多為玩具直流電機，力矩小，空載轉(zhuǎn)速快，負載性能差，不易調(diào)速。而且這種電動車一般都價格不菲。因此我們放棄了此方案。方案2：自己制作電動車。經(jīng)過反復(fù)考慮論證，我們制定了左右兩輪分別驅(qū)動，后萬向輪轉(zhuǎn)向的方案。即左右輪分別用兩個轉(zhuǎn)速和力矩基本完全相同的直流電機進行驅(qū)動，車體前部裝一個萬向輪。這樣，當兩個直流電機轉(zhuǎn)向相反同時轉(zhuǎn)速相同時就可以實現(xiàn)電動車的原地旋轉(zhuǎn)，由此可以輕松的實現(xiàn)小車坐標不變的90度和180度的轉(zhuǎn)彎。在安裝時我們保證兩個驅(qū)動電機同軸。當小車前進時

13、，左右兩驅(qū)動輪與后萬向輪形成了三點結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)使得小車在前進時比較平穩(wěn)，可以避免出現(xiàn)后輪過低而使左右兩驅(qū)動輪驅(qū)動力不夠的情況。為了防止小車重心的偏移，前萬向輪起支撐作用。 (3)電機的選擇對于智能小車來說，其驅(qū)動輪的驅(qū)動電機的選擇就顯得十分重要。由于本題目要實現(xiàn)對尋跡路線的準確定位和精確測量，我們綜合考慮了一下兩種方案。方案1：采用步進電機作為該系統(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)小車前進路程和位置的精確定位。雖然采用步進電機有諸多優(yōu)點，步進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

14、們放棄了此方案。方案2：采用直流減速電機。直流減速電機轉(zhuǎn)動力矩大，體積小，重量輕，裝配簡單，使用方便。由于其內(nèi)部由高速電動機提供原始動力，帶動變速（減速）齒輪組，可以產(chǎn)生較大扭力，價格比步進電機要便宜好多。我們所選用的直流電機減速比為1：74，減速后電機的轉(zhuǎn)速為100r/min。我們的車輪直徑為6cm，因此我們的小車的最大速度可以達到V=2rv=2*3.14*0.03*100/60=0.314m/s，達到設(shè)計要求。能夠較好的滿足系統(tǒng)的要求，因此我們選擇了此方案。(4)電機驅(qū)動模塊由于電動車采用了前面使用萬向輪，兩個后輪各一個電機驅(qū)動的驅(qū)動方式，所以可使電動車旋轉(zhuǎn)360度，這樣即使前后方都碰到障

15、礙物的時候，電動車也可以通過在原地不斷旋轉(zhuǎn)的方式找到避免撞擊障礙物的線路。在電動機的控制上有兩種方案可供選擇。方案1:利用9012、2SC8050、及電機構(gòu)成驅(qū)動電路。如果單片機89C51控制口輸出高電平，9012截止，2SC8050截止，電機停止運轉(zhuǎn)。單片機89C51控制口輸出低電平時，9012導(dǎo)通，2SC8050導(dǎo)通，電機開始運轉(zhuǎn)。該電路比較簡單，輸出功率足夠大，足以推動電機工作，并且電機工作時三極管性能非常穩(wěn)定。但該方案中單片機部分和電機供電部分沒有完全隔離，而電動機在切換時會產(chǎn)生巨大的反電動勢，經(jīng)常燒壞單片機，功耗很大。方案2：利用LM298及其外部輔助電路和電機構(gòu)成驅(qū)動電路。單片機控

16、制口接LM298的兩個輸入控制端IN1,IN2。L298的兩個輸出端OUT1(2),OUT2(10)接電機。電機轉(zhuǎn)動狀態(tài)編碼：左電機右電機左電機右電機電動車運行狀態(tài)1IN11IN22IN12IN21010正轉(zhuǎn)正轉(zhuǎn)前行1001正轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)左轉(zhuǎn)1000正轉(zhuǎn)停以左電機為中心原地左轉(zhuǎn)0110反轉(zhuǎn)正轉(zhuǎn)右轉(zhuǎn)0010停正轉(zhuǎn)以右電機為中心原地右轉(zhuǎn)0101反轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)后退1111殺停殺停立刻停止根據(jù)上表可知，只要設(shè)定兩塊L298的1IN1,1IN2,2IN1,2IN2四個控制端口的不同編碼，就可得到電動車的前進，后退，旋轉(zhuǎn)等不同的運行狀態(tài)；且L298的最大輸出電流為2.2A，可使電動車快速運行。故采用方案2。(5)控制

17、器模塊方案1：采用可編程邏輯期間CPLD作為控制器。CPLD可以實現(xiàn)各種復(fù)雜的邏輯功能、規(guī)模大、密度高、體積小、穩(wěn)定性高、IO資源豐富、易于進行功能擴展。采用并行的輸入輸出方式，提高了系統(tǒng)的處理速度，適合作為大規(guī)?？刂葡到y(tǒng)的控制核心。但本系統(tǒng)不需要復(fù)雜的邏輯功能，對數(shù)據(jù)的處理速度的要求也不是非常高。且從使用、功耗及經(jīng)濟的角度考慮我們放棄了此方案。方案2：采用16位單片機，它是16位控制器，具有體積小、驅(qū)動能力高、集成度高、易擴展、可靠性高、功耗低、結(jié)構(gòu)簡單、中斷處理能力強等特點。處理速度高，尤其適用于語音處理和識別等領(lǐng)域。但是當凌陽單片機應(yīng)用語音處理和辨識時，由于其占用的CPU資源較多而使得凌

18、陽單片機同時處理其它任務(wù)的速度和能力降低。本系統(tǒng)主要是進行尋跡運行的檢測以及電機的控制。如果單純的使用凌陽單片機，在語音播報的同時小車的控制容易出現(xiàn)不穩(wěn)定的情況。從系統(tǒng)的穩(wěn)定性和編程的簡潔性考慮，我們放棄了單純使用凌陽單片機而考慮其它的方案。方案3：AT89C51是一種帶4K字節(jié)FLASH存儲器（FPEROMFlash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓、高性能CMOS 8位微處理器，F(xiàn)lash 程序存儲器支持并行和串行在系統(tǒng)編程（ISP）。并行編程方式提供了高速的分組編程（頁編程）方式，可節(jié)省編程成本和上市時間。ISP 允許在軟件控

19、制下對成品中的器件進行重復(fù)編程。應(yīng)用固件的產(chǎn)生/更新能力實現(xiàn)了ISP 的大范圍應(yīng)用從方便使用的角度考慮，我們選擇了方案3。(6) 線路跟蹤電路方案1：采用CCD單色攝像頭，配計算機主板及圖像采集卡。對白背景下，黑線的識別，目前做的比較成熟，效果相當好。但成本高，很難找到合適的載體。方案2：采用顏色傳感器。目前顏色傳感器的應(yīng)用，越來越廣泛，效果也可以。但幾百元的價格及相對復(fù)雜的處理電路，并且還需要光源，所以也不是一個很好的選擇。方案3：采用紅外光電發(fā)射接收管。該傳感器不但價格便宜，容易購買，而且處理電路簡單易行，實際使用效果很好，能很順利地引導(dǎo)小車按規(guī)定的線路尋跡。我們選擇方案3。- 4 -第二

20、章 單元硬件電路設(shè)計第二章 單元硬件電路設(shè)計2.1 光電對管尋跡模塊圖2所示電路中，R5（220）起限流電阻的作用，當有光反射回來時，光電對管中的三極管導(dǎo)通，R9（10k）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。當沒有光反射回來時，光電對管U2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

21、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2 光電尋跡檢測及放大電路圖2.2電機驅(qū)動電路的設(shè)計我們采用電機驅(qū)動芯片L298N作為電機驅(qū)動，驅(qū)動電路的設(shè)計如圖3所示：圖3 L298N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。2.3紅外避障模塊通過紅外線的發(fā)射和接收來檢測是否有障礙物的存在，接著對信號的反饋信息交

22、由單片機進行處理。以下是單片機控制的紅外檢測電路的工作原理及相關(guān)的電路園路圖：由D1發(fā)射紅外線，D2接收紅外信號。由芯片LM567第R+、C+腳為譯碼中心頻率設(shè)定端，一般通過調(diào)整其外接可變電阻W改變捕捉的中心頻率。圖中紅外載波信號來自LM567的第5角，也即載波信號與捕捉中心頻率一致，這時小車通過的單片機處理的結(jié)果是小車沿正確路線行走，這樣就能夠極大的提高抗干擾特性。保持舵機的運轉(zhuǎn)狀態(tài)能夠穩(wěn)定。減少外界的非障礙物的干擾。當接收到的紅外載波信號和捕捉中心頻率一致時，說明不是干擾，LM567的第8(OUT)角輸出低電平。觸發(fā)三極管的導(dǎo)通狀態(tài)，使紅外發(fā)射管發(fā)射，采用一體紅外接收頭接受信號。遇到障礙物

23、時送給單片機一個高電平觸發(fā)，由單片機進行處理，進而控制電機的運轉(zhuǎn)。紅外避障模塊的電路原理圖如下圖4所示：圖4 紅外避障電路圖2.4 單片機AT89C51核心模塊圖5基于AT89C51的單片機系統(tǒng)2.5 RS485接口電路的設(shè)計AT89C51單片機的串行通信口P3.0（RXD）和P3.1（TXD）的電平符合TTL/CMOS標準（邏輯“0”的電平范圍為0V0.8V,邏輯“1”的電平為2.4V+5V VCC）,它們首先通過光電隔離器件6N137隔離，以保護單片機不受傳輸通道的干擾影響，其中T01和T02是為了增加光隔輸入端的驅(qū)動能力。光隔6N137的左側(cè)電源與單片機相同，右側(cè)必須采用另一組獨立的5V

24、電源，且兩組電源不能供電。單片機側(cè)RS485接口電路如圖6所示。 圖6單片機側(cè)RS485接口電路2.6黑線檢測模塊電路設(shè)計根據(jù)紅外發(fā)射及接收的原理，由于此模塊電路與避障模塊電路類似，只是此模塊使用集紅外發(fā)射接收一體的ST188作為紅外發(fā)射和接收裝置，電路所用其他器件參數(shù)基本一只，因此在此不做詳細分析。實際電路如圖7所示：圖7 黑線檢測模塊硬件電路圖2.7紅外線發(fā)射接收對管紅外發(fā)射管工作電流一般為100ma左右，使用中長時間超過額定電流工作會造成期間損壞，此電路中限流電阻為220歐，則工作電流5/220為22ma左右；此電路實際測試中，感應(yīng)距離15cm左右（從液晶上能看到電壓變化），此距離為單程

25、距離，從照片中可以看到；如果要增加感應(yīng)距離，方法有三個：一個是加大發(fā)射電流（減小限流電阻），二是用單片機定時進行脈沖發(fā)射，改變占空比，三是接收電流加三極管放大，提高接收電路靈敏度；此電路所用STC12C5A60S2為1TCPU，具有P1口內(nèi)部ADC功能，傳統(tǒng)51需改時延，并自己增加ADC模塊.紅外線發(fā)射接收對管的工作圖如圖8所示 圖 8 紅外發(fā)射接收管電路 - 20 -第三章 系統(tǒng)軟件設(shè)計第三章 系統(tǒng)軟件設(shè)計3.1主程序流程圖本設(shè)計的軟件的主程序流程圖如圖9所示 圖9 系統(tǒng)軟件流程圖3.2 傳感器數(shù)據(jù)處理及尋跡程序流程小車循跡時采用4個傳感器來檢測小車的運行情況根據(jù)小車上傳感器檢測到的結(jié)果來調(diào)

26、整小車的循跡運行，由單片機來處理檢測到得情況，最后給電機發(fā)出指令來控制小車尋著正確的路徑來走。根據(jù)不用方案的比較，我們采用的是將車底的4個光電傳感器用一個字節(jié)來代表。把這個字節(jié)的每一個位用來代表當前傳感器的檢測狀態(tài)。最后用用單片機來處理檢測到的結(jié)果。調(diào)整小車的運行狀態(tài)。根據(jù)小車底部的4個光電傳感器的檢測到的結(jié)果，我們把小車沿直線行進時的狀態(tài)分成三種狀態(tài)，當車底中間四個光電傳感器都檢測到白線時，小車在跑道的正上方，這時單片機就控制兩電機以相同的速度沿檢測到的白線全速運行。當檢測到有一個傳感器或者同側(cè)的兩個傳感器偏出白線時，這時小車處于微偏狀態(tài)，這時通過單片機調(diào)節(jié)將一個電機速度調(diào)慢，將另一電機速度

27、調(diào)快，進而完成調(diào)整。當傳感器檢測到有三個電機偏出時，此時的小車處于較大的偏離狀態(tài)，這時把一個電機的速度調(diào)至極低，另一電機全速運行，從而可以在較短時間內(nèi)完成路線的調(diào)整。讓小車沿正確的路線行走。用這種通過用檢測到的傳感器的狀態(tài)由單片機處理的三種不同級別的調(diào)速的尋跡算法同單純的判斷檢測到光電對管的位置并作出判斷的方法相比而言，由傳感器的狀態(tài)來控制的單片機的程序思路要清晰一些，而且程序執(zhí)行結(jié)果較好。該檢測傳感器子程序的流程圖如圖10所示：圖10 傳感器信息處理子程序流程圖第四章 系統(tǒng)的具體設(shè)計與實現(xiàn)第四章 系統(tǒng)的具體設(shè)計與實現(xiàn)4.1 路面檢測模塊 路面檢測時應(yīng)用一個金屬感應(yīng)器，將金屬傳感器安裝在車盤下

28、，使之離地的距離略小于或約為四毫米。當金屬傳感器檢測到鐵片時將對單片機發(fā)送中斷信號，由單片機執(zhí)行中斷命令，改變輸給電機驅(qū)動信號的電壓占空比來控制小車的速度。4.2 LCD顯示模塊在顯示模塊中采用1602LCD，采用單片機的總線模式連接。同時為節(jié)約電源，LCD的背光也用單片機進行控制。 圖11 LCD顯示接口電路4.3 測速模塊測速模塊是通過霍爾元件感應(yīng)磁鐵來產(chǎn)生脈沖(當霍爾元件在離磁場較近時輸出會是高電平，其它時候是低電平)，將每一個車輪均勻放四個小磁鐵，計算一秒所得的脈沖數(shù)，從而計算出一秒小車輪子轉(zhuǎn)動圈數(shù)，再測量出小車車輪周長即可計算出小車當前速度，累加可得到當前路程。再根據(jù)總的時間就可以計

29、算出小車的速度。4.4 控速模塊由單片機得到的信號來控制電機的運轉(zhuǎn)，即使用小車自身的電機驅(qū)動原理圖來實現(xiàn)小車的速度控制，控速模塊引用小車的電機驅(qū)動來實現(xiàn)。4.5 復(fù)位電路模塊單片機的復(fù)位電路通過手動來實現(xiàn)，復(fù)位電路圖12所示。 圖124.6 模式選擇模塊對單片機中的兩個中斷口使用和感應(yīng)鐵片、感應(yīng)速度所使用的中斷口一樣，通過一個與非門和按鈕控制。來實現(xiàn)單片機對小車運轉(zhuǎn)模式的選擇，模式選擇的原理圖13所示： 圖134.7最小系統(tǒng)圖從電路的整機電路圖的實際效果的設(shè)計，對智能探測小車的各個部分進行分離設(shè)計，在前面章節(jié)對小車的各個的模塊進行相應(yīng)的設(shè)計和檢驗，而后對整個系統(tǒng)的設(shè)計做出規(guī)劃，最終得到出小車系

30、統(tǒng)的最小系統(tǒng)原理圖，該系統(tǒng)主要用到的是單片機，所以主要的部分是最小系統(tǒng)圖，各管腳的連接如圖14所示，PA0至PA7端口接有上拉電阻，保證了單片機的正常工作。復(fù)位電路的S1為復(fù)位按鍵，可對單片機進行復(fù)位操作。復(fù)位是單片機的初始化的操作，只要給RESET引腳加上2個機器周期以上的高電平信號，就可以使單片機進行復(fù)位。復(fù)位的主要功能是將單片機初始化為0000H.使單片機從0000H單元開始執(zhí)行程序。除了進入系統(tǒng)的正常程序以外，由于程序運行出錯和操作出錯而導(dǎo)致系統(tǒng)處于死鎖狀態(tài)的，為了擺脫死鎖狀態(tài)，也需按復(fù)位鍵來從新啟動。系統(tǒng)中還采用振蕩電路來實現(xiàn)單片機系統(tǒng)的時鐘頻率，晶振加電容的主要目的是濾波，這樣可以

31、使得晶振輸出的波形更加平滑，方便給予單片機適用的信號，至于大小應(yīng)該是一個經(jīng)驗值，這樣的濾波效果最好，上下小幅度改變電容大小對系統(tǒng)影響不大。上電接電容是為了緩沖信號的改變，是保護芯片的設(shè)計。加1k電阻是防止vcc直接和地導(dǎo)通造成短路，損壞元器件。是單片機系統(tǒng)在規(guī)定的時鐘頻率下工作，保護單片機的正常工作秩序，從而實現(xiàn)最小系統(tǒng)圖的功能。最小系統(tǒng)圖實現(xiàn)了單片機本身通過與各單元電路的連接來實現(xiàn)控制整個小車，其中分別將于測速模塊、顯示模塊、電機驅(qū)動模塊、紅外探測模塊及循跡模塊進行綜合，在通訊協(xié)議方面采用RS485接口來實現(xiàn)單片機與各部分之間的對話，最小系統(tǒng)圖實現(xiàn)了控制系統(tǒng)于各部分之間的連接關(guān)系，進而為實現(xiàn)

32、整機電路做出大體上的規(guī)劃。而后就可以完成整個小車核心部分的設(shè)計，進而對小車的整機電路進行完善，最后達到設(shè)計要求完成設(shè)計。以下是對設(shè)計的要求進行分析和檢測得到的單片機核心的原理圖，原理圖中的插座就可以與相應(yīng)的單元電路進行連接實現(xiàn)智能探測小車的功能要求，最小系統(tǒng)圖如下頁圖中所示：圖14給出了小車內(nèi)部的核心的最小系統(tǒng)圖。該最小系統(tǒng)圖如圖14所示： 圖14第五章 結(jié)論第5章 結(jié)論在對智能探測小車進行相關(guān)設(shè)計時，主要是對小車的整個系統(tǒng)的要求進行拆分，對各個部件的要求進行相應(yīng)的分析和討論，在老師的輔導(dǎo)下和同學(xué)幫助下，設(shè)計的要求通過查找相關(guān)的資料進行可行性的分析和研究，最后得出最合理的設(shè)計方案，為小車的設(shè)計

33、奠定了最重要的基礎(chǔ)。通過查找各種資料先對多功能智能探測小車進行初步了解，進而通過對多功能智能探測小車的理解，在此過程中熟悉了51單片機的一些特性、指令系統(tǒng)、程序設(shè)計，學(xué)習(xí)MCS-51系列單片機硬件資源的應(yīng)用、MCS-51單片機系統(tǒng)的擴展及接口技術(shù)。通過對MCS-51單片機的了解和學(xué)習(xí)對最小系統(tǒng)圖的設(shè)計做了很好的鋪墊，通過查找相關(guān)智能小車的資料來規(guī)劃智能探測小車的工作原理了解了像對小車的各個模塊的設(shè)計是很重要的，以下給出相應(yīng)單元電路模塊的簡單的設(shè)計理念，如下：1. 顯示模塊LCD接口的設(shè)計、采用1602LCD，由單片機的總線模式連接。為節(jié)約電源，LCD的背光用單片機進行控制。2. 紅外探測避障電

34、路的設(shè)計、循跡電路的設(shè)計、通過NE555產(chǎn)生一個38KHZ的方波，觸發(fā)三極管的導(dǎo)通狀態(tài)，使紅外發(fā)射管發(fā)射，采用一體紅外接收頭接受信號。遇到障礙物時送給單片機一個高電平觸發(fā)，進而控制電機的運轉(zhuǎn)。3. 測速模塊的設(shè)計通過霍爾元件感應(yīng)磁鐵來產(chǎn)生脈沖(當霍爾元件在離磁場較近時輸出會是高電平，其它時候是低電平)，一個車輪均勻放四個小磁鐵，計算一秒所得的脈沖數(shù)，從而計算出一秒小車輪子轉(zhuǎn)動圈數(shù)，再測量出小車車輪周長即可計算出小車當前速度，累加可得到當前路程。4. 直流驅(qū)動電路的設(shè)計等，設(shè)計出原理圖，再通過軟件仿真。通過理論設(shè)計和實施設(shè)計方案相結(jié)合的方法，加深對理論知識的理解、增強對已學(xué)過的理論知識和常用模擬

35、電子器件應(yīng)用的能力。通過對電路的檢查、調(diào)試，提高動腦動手、分析問題、解決問題的能力。最后通過單片機的各個接口電路來實現(xiàn)各單元電路的連接，進而實現(xiàn)智能探測小車的工作能力，而達到預(yù)期的效果。參考文獻參考文獻1楊永輝現(xiàn)代電子技術(shù)J 智能小車的多傳感器數(shù)據(jù)融合.2005, (6) ：3-6 2何立民單片機與嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用 J 基于HCS12 的小車智能控制系統(tǒng)設(shè)計 2007， (3) ： 51-53,57 3方建軍何廣平智能機器人M北京：化學(xué)工業(yè)出版社2004 :5-9 4張立 電子世界J電動小車的循跡 2004(6)：45 5 姜志玲.簡易智能電動車的設(shè)計J.上海:華東交通大學(xué)學(xué)報,2005（5）.

36、 6滕志軍今日電子J基于超聲波檢測的倒車雷達設(shè)計2006,(9):15-17 7徐科軍傳感器與檢測技術(shù)M北京：電子工業(yè)出版社，2007：110-113,160-161 8潘新民王燕芳微型計算機控制技術(shù)實用教程M北京：電子工業(yè)出版社,2007：75-76,118-119 9 黃智偉.全國大學(xué)生電子設(shè)計競賽訓(xùn)練教程M.北京:電子工業(yè)出版社,2004. 10劉湘濤江世明單片機原理與應(yīng)用M北京：電子工業(yè)出版社,2006：1-4 11何立民單片機初級教程M北京:北京航空航天大學(xué)出版社，1999：25-32 12趙家貴付小美新編傳感器電路設(shè)計手冊M北京：中國計量出版社,2002:180-181,337-3

37、38,287-288 13 周航慈單片機程序設(shè)計基礎(chǔ)M北京:北京航空航天大學(xué)出版社，2004：260 14張世生科技情報開發(fā)與經(jīng)濟J怎樣分析單片機程序.2006,(3):25-27 15邵貝貝.單片機嵌入式應(yīng)用的在線開發(fā)方法M.北京:清華大學(xué)出版社,2005.40-42. 16卓晴,黃開勝,邵貝貝.M.北京:北京航空航天大學(xué)出版社,2007.140-141. 17高吉祥.全國大學(xué)生電子設(shè)計大賽培訓(xùn)系列教程M.電子工業(yè)出版社,2007.6.1.18王志良.競賽機器人制作技術(shù)M.機械工業(yè)出版社,2007.6.15.19程鵬.自動控制原理M.高等教育出版社. 2004.6.致謝及聲明致謝及聲明本設(shè)計

38、能夠順利完成，還承蒙老師以及身邊的很多同學(xué)的指導(dǎo)和幫助。在設(shè)計過程中，老師給予了悉心的指導(dǎo)，最重要的是給了我解決問題的思路和方法，并且在設(shè)計環(huán)境和器材方面給予了大力的幫助和支持，在此，我對老師表示最真摯的感謝！同時感謝所有幫助過我的同學(xué)！內(nèi)部資料，請勿外傳！9JWKffwvG#tYM*Jg&6a*CZ7H$dq8KqqfHVZFedswSyXTy#&QA9wkxFyeQ!djs#XuyUP2kNXpRWXmA&UE9aQGn8xp$R#͑GxGjqv$UE9wEwZ#QcUE%&qYpEh5pDx2zVkum&gTXRm6X4NGpP$vSTT#&ksv*3tnGK8!z89AmYWp

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