智能小車論文2（終稿）

1、簡易智能電動(dòng)車摘要：簡易智能電動(dòng)車由一個(gè)電動(dòng)玩具車改造而成。系統(tǒng)的控制部分以單片 機(jī)為核心，通過對(duì)前向通道各種傳感器信號(hào)的采集、處理，較好地實(shí)現(xiàn)了后向通 道驅(qū)動(dòng)及轉(zhuǎn)向電機(jī)的運(yùn)動(dòng)控制和和關(guān)信息的處理、顯示和聲光報(bào)警。關(guān)鍵詞：電動(dòng)車，路徑跟蹤，避障，光源引導(dǎo)木系統(tǒng)要求設(shè)計(jì)并制作一個(gè)簡易智能電動(dòng)車，其行駛路線示意圖如圖1所/?=0.8m2cm彎道區(qū)u e5cmo2 寸o光:b;5cim2.5c tlf1障礙物22 寸o區(qū) 停1j2.3m12m圖1智能電動(dòng)車行駛路線示意圖1設(shè)計(jì)方案包括基本要求，發(fā)揮部分及其它創(chuàng)新部分總電路框圖如圖2所示：1. 1基本要求 電動(dòng)車從起跑線出發(fā)（車體不得超過起跑線）、沿寬

2、度為2cm的黑色引導(dǎo) 線到達(dá)b點(diǎn)。在“直道區(qū)”鋪設(shè)的白紙下沿引導(dǎo)線埋有廣3塊寬度為15cm、長 度不等的薄鐵片。電動(dòng)車檢測(cè)到薄鐵片時(shí)，立即發(fā)岀聲光指示信息，并實(shí)時(shí)存儲(chǔ)、 顯示在“直道區(qū)”檢測(cè)到的薄鐵片數(shù)日。 電動(dòng)車到達(dá)b點(diǎn)后進(jìn)入“彎道區(qū)”，沿圓弧引導(dǎo)線到達(dá)c點(diǎn)（也可脫離圓 弧引導(dǎo)線到達(dá)c點(diǎn)。c點(diǎn)下埋有邊長為15cm的正方形薄恢片，要求電動(dòng)車到達(dá) c點(diǎn)檢測(cè)到薄鐵片后在c處停車5秒，停車期間發(fā)出斷續(xù)的聲光信息。 電動(dòng)車在光源的引導(dǎo)下，通過障礙區(qū)進(jìn)入停車區(qū)并到達(dá)車庫。電動(dòng)車必須在 対個(gè)障礙物之間通過月不得與其接觸。 電動(dòng)車完成上述任務(wù)后立即停車，全程不得超過90秒，行駛時(shí)間達(dá)到90秒時(shí)立即自動(dòng)停車。

3、圖2系統(tǒng)總體框圖1. 2發(fā)揮部分和創(chuàng)新部分 屯動(dòng)車在“直道區(qū)”行駛過程中，我們存儲(chǔ)并顯示出了每個(gè)薄鐵片（中 心線）至起跑線間的距離。 屯動(dòng)車進(jìn)入停車區(qū)域后，能準(zhǔn)確駛?cè)胲噹戾?停車后，能準(zhǔn)確顯示全程行駛時(shí)間及成功或完成信息。2單元電路的方案論證與電路參數(shù)計(jì)算2. 1線路跟蹤電路方案一：采用ccd單色攝像頭，配計(jì)算機(jī)主板及圖像采集卡。對(duì)白背景下， 黑線的識(shí)別，目前做的比較成熟，效杲相當(dāng)好。但成本高，很難找到合適的載體。方案二：采用顏色傳感器。h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(jià)格及相對(duì)復(fù)雜的處理電路，并且還需要光源，所以也不是一個(gè) 很好的選擇。方案三：采用一左一右兩個(gè)紅外

4、發(fā)射接收對(duì)管。該傳感器不但價(jià)格便宜，容易購買，而且處理電路(如圖曠新示)，簡單易行，實(shí)際使用效果退豺，能很順利;|191導(dǎo)小車到達(dá)0點(diǎn)。該電路屮，加比較器lm31|檢i的，是使模擬圍轉(zhuǎn)化i為開關(guān)第像于處理。+5vcny70wr7pl. 3c710ki 104oc2定的恰率丄勁回路要求片州irl=150do啟動(dòng)時(shí)，小車跨騎在黑線上 側(cè)i勺白色區(qū)域，輸出為低電壓， 較車(2cm),為及時(shí)調(diào)整車的方向丁選擇比較器單闕值為2.5v,即黑白和間的 位呈，即開始調(diào)整。實(shí)驗(yàn)表明，效爪較理想卜紅外發(fā)射甲攵對(duì)皆 分別安裝在黑線的兩 ,位于黑詁也時(shí)，輸出為高電壓。因黑線ick10k12 圖3紅外發(fā)射接收對(duì)管處理電

5、路u7br21 可1能菲和q確±p抓 wlmlw求 c 1 1n4148,恫h與嚴(yán)斷戈比|例的模擬信專臨建祈 世較簡単的超聲傳感器 幀咂 w 個(gè)好的選擇，但由于沒買到現(xiàn)成的處a 嶄故未采用。47 voc 08少 辱用如關(guān)個(gè)仙傳感器.iwfe感器,是口誦 屮蓉甲傳閣畔理|電住円年用這種電路,能可靠地檢測(cè)左前方、右前 1方、前方的障礙情規(guī)2為 丿冠避誌兒山j(luò)8 fec 74hq4孑遊障電路1“福，處理復(fù):采用超聲傳感器:fl f3k95u7c6 題r7ik換能篩萍，讖且?guī)幚黼妑8 希獲得業(yè)離信篇丫橋格貴。價(jià)格也不貴,是74hc14u7d ,能輸出堿最信息， 酈爭平常又沒有做過這種電路，

6、時(shí)間v(tr14 i100使用上兩個(gè)乜位瞬可劉4所示丿唏過調(diào)卞©，卜傳感器喘測(cè)距離為10-80cm,開關(guān)|輸獸3l電平鳥令弋、23、 r24了保證。圖4紅外發(fā)射及接收處理電路+5v2.ak>a /xed-b add-c即光敏屯阻。屯路如圖5所示紅警出 值發(fā)生變化，輸出電壓隨之|變化，需過 從而引導(dǎo)小車，向光源靠近。卩宋觸 需根據(jù)不同參數(shù)的光敏電詁疔選嚥i 1（）89c52-alevcc1n-7光哩相對(duì)應(yīng)的數(shù)字量,aleenable start clock啄)ref(+)；h簸電阻差別較人,1612i卜+5v圖5光源檢測(cè)電路24金屬檢測(cè)電路采用了一只渦流型鐵金屬探測(cè)傳感器，型號(hào)：

7、lj18a3-8-z/bxo可靠探測(cè)距離，小于8cm。2. 5電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路二電動(dòng)小車的本身口帶卓p30不能調(diào)速。電壓低了，速度又很快，難以調(diào)整。在疹1 定對(duì)小車的電機(jī)及驅(qū)動(dòng)'動(dòng)電路如圖6所示。采用p#f盜制,亞動(dòng)電伽咤3 123弓4 5 6 -7 8可較窮（使的對(duì)x勺特性也很不好, 剛換上電池時(shí)）, 碑柳哦果艸不好。最后，決 nf 對(duì)減址苴流電機(jī),其驅(qū) 電機(jī)進(jìn)行調(diào)速。圖6電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路2. 6液晶顯不電路液晶顯示器，選用的是16x2點(diǎn)陣字符型顯示器，功耗低，小巧、美觀。2. 7電源電路電動(dòng)車可提供9v的電源（6節(jié)干電池）?？刂葡到y(tǒng)使用5v的電源，采用 t lm7805 進(jìn)行 dc/dc

8、變換。3軟件設(shè)計(jì)3. 1軟件所實(shí)現(xiàn)的功能 路線跟蹤 障礙檢測(cè) 尋找光源 金屬探測(cè)，數(shù)h存儲(chǔ)、顯示 運(yùn)行時(shí)間顯示 起跑線與金屬鐵片中心點(diǎn)間的距離計(jì)算與顯示3. 2軟件流程系統(tǒng)的主程序流程框圖如圖7所示。圖7系統(tǒng)的主程序流程框圖4測(cè)試方法與儀表4. 1測(cè)試儀表秒表兩塊，刻度尺4. 2測(cè)試方法將汽車放于起跑線，開啟電源開關(guān)。小車響第2次聲音時(shí)，開始前行， 第一塊秒表開始計(jì)時(shí)；運(yùn)行到c點(diǎn)停車時(shí)，第二塊秒表開始計(jì)時(shí)，到車離開c點(diǎn)第二塊秒表停止計(jì)時(shí)，記錄停在c點(diǎn)的時(shí)間；汽車到終點(diǎn)區(qū)即入庫停車，第一塊秒表停止計(jì)時(shí)，記錄總運(yùn)行時(shí)間。讀 岀并記錄此時(shí)液晶顯示的的時(shí)間；在“直道區(qū)”引導(dǎo)線下分別埋設(shè)1、2或3塊薄鐵

9、片，每次均用直尺測(cè)出 并記錄該鐵片的中心距起跑線的距離；在汽車運(yùn)行至該鐵片發(fā)出聲光報(bào)警時(shí)，讀出此 時(shí)液晶顯示的距離并記錄。4. 3測(cè)試數(shù)據(jù)及測(cè)試結(jié)果分析測(cè)試條件按照題目給定的尺寸，在實(shí)驗(yàn)室口做場(chǎng)地，白天和晩上分別測(cè)試。測(cè)試數(shù)據(jù)總共進(jìn)行20次測(cè)量，白天和晚上各10次。20次中，汽車停留在c點(diǎn)時(shí)間，實(shí)測(cè)值與秒表均為5秒，相對(duì)誤差和絕對(duì)誤差為0。汽車運(yùn)行總時(shí)間測(cè)屋數(shù)據(jù)如下表:12345678910口 天秒表58667190667889514977顯示58667090657888504876晚±秒表47475056494860534750顯示47485057504960534649絕對(duì)誤差：

10、最大為1秒；測(cè)試結(jié)杲表明：晚上明顯比白天效杲要好。白天，偶爾會(huì)有失敗的情況。距離測(cè)試鐵片數(shù)冃實(shí)際距離顯示距離絕對(duì)誤差相對(duì)誤差11. 11.080. 021.8%20.60. 620.022%1.71.690.010. 58%30.90.910.011. 1%1. 41. 390. 010. 72%1. 81. 830. 031.67%5參考文獻(xiàn)1 余永權(quán).hash單片機(jī)原理及應(yīng)用.北京：電子工業(yè)出版社，19972 王福瑞等編著。單片微機(jī)測(cè)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)大全。北京航空航天大學(xué)出版社， 19993 李華o mcs-51系列單片機(jī)使用接口技術(shù)。北京航空航天大學(xué)出版社，19904 何立民。單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)

11、計(jì)。北京航空航天大學(xué)出版社，19935 方佩敏。新編傳感器原理應(yīng)用電路詳解。北京：電子t業(yè)出版社，19946 黃繼呂等。傳感器工作原理及應(yīng)用實(shí)例。北京：人民郵電出版社，1998。7 紀(jì)宗南。單片機(jī)外圍器件實(shí)用手冊(cè) 輸入通道器件分冊(cè)。北京航空航天大 學(xué)出版社,1998摘要本系統(tǒng)釆用at89c52為中心控制器，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)車的智能控制功能。整個(gè)電動(dòng)車智能控制系統(tǒng)包括：上位機(jī)實(shí)時(shí)模擬系統(tǒng)，主控制系統(tǒng)和各種標(biāo)志的傳感器檢測(cè)系統(tǒng)三人部分。上位機(jī)實(shí)時(shí)模擬系統(tǒng)根據(jù)主控制系統(tǒng)傳送的行程、行駛時(shí)間、 鐵片數(shù)h等各種參數(shù)實(shí)時(shí)模擬電動(dòng)車的運(yùn)行狀況，實(shí)時(shí)監(jiān)控電動(dòng)車的運(yùn)行情況。 主控制系統(tǒng)的功能主要是啟動(dòng)電動(dòng)車、檢測(cè)并計(jì)數(shù)

12、鐵片、測(cè)量行程、計(jì)時(shí)行駛時(shí) 間、顯示所需的各種參數(shù)，并且負(fù)責(zé)和上位機(jī)、檢測(cè)控制系統(tǒng)通信。檢測(cè)控制系 統(tǒng)通過各傳感器檢測(cè)引導(dǎo)線、障礙物和光源等控制信號(hào)，并送入單片機(jī)，單片機(jī) 判斷、處理后，控制m0t0r1 （左輪驅(qū)動(dòng)電機(jī)）和m0t0r2 （右輪驅(qū)動(dòng)電機(jī)）, 以達(dá)到控制電動(dòng)車行進(jìn)方向的口的，使電動(dòng)車準(zhǔn)確進(jìn)入車庫，完成預(yù)定任務(wù)。且 在完成了題目要求的各項(xiàng)任務(wù)的基礎(chǔ)上，加入了一些創(chuàng)新如聲控功能和無線傳 輸功能，實(shí)現(xiàn)上位機(jī)的實(shí)時(shí)模擬等。采用以at89c52為中心控制器的智能控制系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)電動(dòng)車的智能控制功能。系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)框圖如下圖:實(shí)時(shí)模擬系統(tǒng)單 片 機(jī)a障礙物 檢測(cè)引導(dǎo)線 檢測(cè)n光源 檢測(cè)motor!

13、44motor2檢測(cè)控制系統(tǒng)控制過程：系統(tǒng)上電后，等待外部聲控啟動(dòng)信號(hào)。主控制系統(tǒng)的麥克接收到 聲控信號(hào)后，產(chǎn)生一高低電平變化，從而使主控制系統(tǒng)的單片機(jī)產(chǎn)生中斷。主控 制系統(tǒng)的單片機(jī)在接收到該屮斷后，通過p1.3為檢測(cè)控制系統(tǒng)的單片機(jī)提供啟 動(dòng)信號(hào)，檢測(cè)控制系統(tǒng)的單片機(jī)檢測(cè)到該信號(hào)后發(fā)出控制信號(hào)，給motor 1和 motor2通電，啟動(dòng)電動(dòng)車。同時(shí)主控制系統(tǒng)的單丿,機(jī)通過透射式光電傳感器 測(cè)量行程，金屬感應(yīng)器檢測(cè)鐵片且在pcf8563秒脈沖的作用下計(jì)時(shí)并把各種參 數(shù)在液晶顯示器上顯示出來，同時(shí)用無線收發(fā)模塊rf2000把這些參數(shù)發(fā)送到上 位機(jī)，在上位機(jī)上模擬電動(dòng)車的運(yùn)行情況。監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)有兩

14、個(gè)在車下的紅外線 傳感器用于檢測(cè)引導(dǎo)線，使電動(dòng)車在acz間始終沿著引導(dǎo)線前進(jìn)。在c以后 運(yùn)行中，電動(dòng)車始終朝著光源前進(jìn)，當(dāng)在車前的紅外線測(cè)距傳感器檢測(cè)到障礙物 后，電動(dòng)車左轉(zhuǎn)避開障礙物，避開障礙物后，繼續(xù)朝著光源前進(jìn)，進(jìn)入車庫。當(dāng) 在前的兩個(gè)紅外線傳感器檢測(cè)到黑線后，停止電動(dòng)車，停止計(jì)時(shí)。方案論證：計(jì)時(shí)由cb555組成的秒脈沖發(fā)生器方案一：在需用秒脈沖時(shí)，大部分設(shè)計(jì)采用555沱時(shí)器組成秒脈沖多諧振蕩 器。電路圖如圖所示: 這種設(shè)計(jì)有一泄的優(yōu)勢(shì)，只需便件 設(shè)計(jì)好，無需軟件設(shè)定，該電路即 可輸出恒定的秒脈沖。但該電路功 耗較大，且只能提供簡單的脈沖信 號(hào)。由pcf8563組成的秒脈沖發(fā)生器方案二：

15、采用由pcf8563日歷時(shí)鐘芯片組成的電路提供秒脈沖。該部分硬件電路如圖:設(shè)定好pcf8563的clkout輸出頻率控制字，即可輸出所需頻率的脈沖信 號(hào)，在本設(shè)計(jì)中所用頻率為1hz。單片機(jī)在該秒脈沖的作用下可實(shí)現(xiàn)計(jì)時(shí)、c點(diǎn)停留5s等功能。并且在給pcf8563送入初始的日歷信息后，pcf8563 'i'的日歷 就會(huì)自動(dòng)運(yùn)行，經(jīng)單片機(jī)讀取、處理后就可以在液晶顯示器上顯示當(dāng)前h歷。而 冃該部分電路還加了掉電保護(hù)功能，在主供電系統(tǒng)意外斷電時(shí)，bp vcc為0v時(shí), d1截止，3.6v備用電源通過d2繼續(xù)給pcf8563供電，保證8563的正常運(yùn)行。 因此在木系統(tǒng)中采用方案二。行程測(cè)量

16、方案一：采用開關(guān)式霍爾元件將磁恢固定在小汽車的車輪上,當(dāng)車輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，磁鐵也跟著轉(zhuǎn)動(dòng)，霍爾元件感 應(yīng)到磁場(chǎng)的變化時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生通斷效果，使單片機(jī)的定時(shí)器to的輸入端產(chǎn)生高低 電平的變化，從而使得to計(jì)數(shù)小汽車車輪轉(zhuǎn)的圈數(shù),假設(shè)為n,并設(shè)車輪的周長為 l,通過s二n*l,就可以計(jì)算岀小汽車在一段時(shí)間內(nèi)的行程。這種測(cè)量方法的測(cè)量 數(shù)據(jù)只能是車輪周長的整數(shù)倍，誤差較人。例如：小汽車的車輪半徑為lcm,那 么這種測(cè)量方法的最小誤差就可達(dá)到6cm方案二：采用透光式光電傳感器，硬件電路如圖。透光式光電傳感器行程測(cè)量電路在小汽車的車輪上鉆若干小孔，設(shè)小孔的 個(gè)數(shù)為no在車輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，發(fā)光二極管發(fā) 射的光被沒有孔的

17、地方遮樣時(shí)，光敏三極 管不能導(dǎo)通，光敏三極管的集電極輸出為 高電平，經(jīng)cd40106反相后，單片機(jī)定時(shí) 器to的輸入端為低電平。在有小孔的地 方，發(fā)光二極管發(fā)射的光就會(huì)透過小孔照 射到光敏三極管上，使光敏三極管導(dǎo)通， 此時(shí)光敏三極管的集電極輸出為低電平。在經(jīng)cd40106反相后，單片機(jī)定時(shí)器to的輸入為高電平。單片機(jī)定時(shí)器to就 會(huì)準(zhǔn)確記錄下這種高低電平的變化的次數(shù)，即通過的小孔的個(gè)數(shù)。假設(shè)為n,并 設(shè)車輪的周長與方案一的相同也是l,某段時(shí)間內(nèi)的行程計(jì)算公式為：s=n*l/n, 可以看到這種測(cè)量方法的最小誤差為方案一的1/n,可較為精確地測(cè)量出小汽車 的行程。并且可以進(jìn)行誤差控制，因?yàn)榭椎膫€(gè)數(shù)

18、與誤差成反比，要想提高準(zhǔn)確度 只要増加小孔的個(gè)數(shù)就可以。故采用方案二。電機(jī)控制由于電動(dòng)車采用了前面使用萬向輪，兩個(gè)后輪各一個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)方式， 所以可使電動(dòng)車旋轉(zhuǎn)360度，這樣即使光源在電動(dòng)車的后方，電動(dòng)車也可以通過 在原地不斷旋轉(zhuǎn)的方式找到光源的準(zhǔn)確位置，從而完成尋找光源，入庫等功能。 在電動(dòng)機(jī)的控制上有兩種方案可供選擇。方案一:利用9012、2sc8050、及電機(jī)構(gòu)成驅(qū)動(dòng)電路。如果單片機(jī)89c52控制口 p1.7輸出高電 平，9012截止，2sc8050截止，電機(jī)停止 運(yùn)轉(zhuǎn)。單片機(jī)89c52控制口 p 1.7輸出低電 平時(shí)，9012導(dǎo)通，2sc8050導(dǎo)通，電機(jī)開 始運(yùn)轉(zhuǎn)。該電路比較簡單

19、，輸出功率足夠 大，足以推動(dòng)電機(jī)工作，并且電機(jī)工作時(shí) 三極管性能非常穩(wěn)定。但該方案中單片機(jī) 部分和電機(jī)供電部分沒有完全隔離，而電方案二和電機(jī)構(gòu)成驅(qū)動(dòng)電路。動(dòng)機(jī)在切換時(shí)會(huì)產(chǎn)生巨大的反電動(dòng)勢(shì)，經(jīng)常燒壞單片機(jī)。單片機(jī)控制口接ba6219b的兩個(gè)輸入控制端inl,in2oba6219的兩個(gè)輸出 端 out1 (2),0ut2(10)接電機(jī)。電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)編碼:左電機(jī)右電機(jī)左電機(jī)右電機(jī)電動(dòng)車運(yùn)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(jī)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(jī)為中心原地右轉(zhuǎn)0101反轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)后退根據(jù)上表可知，只要設(shè)定兩塊

20、ba6219b的1in1,1in2,2in1,2in2四個(gè)控制 端口的不同編碼，就可得到電動(dòng)車的前進(jìn)，后退，旋轉(zhuǎn)等不同的運(yùn)行狀態(tài)；且 ba6219b的最大輸出電流為2.2a,可使電動(dòng)車快速運(yùn)行。故采用方案二。無線通信方案一:紅外光方式紅外通信只適用于室內(nèi)靜i匕或慢速移動(dòng)中的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信，方向性要求高，對(duì) 于運(yùn)動(dòng)屮的小汽車傳輸過程屮易產(chǎn)生誤碼，性能不穩(wěn)定。方案二：使用無線modem (rf2000)rf2000采用nordic公司的nrf401芯片，它是一種rf無線收發(fā)芯片，一個(gè) rf2000模塊即可以接收數(shù)據(jù)也可以發(fā)送數(shù)據(jù)。但屬于半雙丁工作方式。接收與 發(fā)送方式選擇由txen控制。而且有兩個(gè)工作

21、頻道可供選擇：工作頻道一： 434.33mhz;工作頻道二：433.92mhz。t作模式控制及工作頻道選擇:模塊接腳輸入電平模塊狀態(tài)txencspwr工作頻道號(hào)0芯片狀態(tài)0接收02接收10發(fā)射12發(fā)射xx0待機(jī)主控制系統(tǒng)與rf2000的連接電路圖如圖。330mhlcj、47urf _!_ icsx) * c16 ix) z qlu ix ；gnd :pwr :txen stxen76i 如 ； rxdi 亠rf2000與單片u13c1+vccv+v-* vi -,c丄r y十* k -cm)121nt20lttr2outr2innwc2323txd 10立側(cè)comfute鞘實(shí)ii16214 鳥

22、vcul.ouf7495l.ouf 1 627jirs-232di、do分別接單片機(jī)的txd、rxd<,接主控制 系統(tǒng)的rf2000始終為發(fā)射方。cs401, pwr, txen始終置0, 1, l也就是工作在工作頻道 1-434.33mhz,發(fā)射狀態(tài)。接上位機(jī)的rf2000始終為接收方，cs401, pwr, txen始終置0, 1, 0。也就 是工作在工作頻道1-434.33mhz,接收狀態(tài)。使用rf2000設(shè)計(jì)比較簡單，且不受 外界環(huán)境影響，具有較低的發(fā)射功率和較高的接收靈敏度，并但可工作在較低速 率下如常用的單片機(jī)串口波特率9600bpso采用fsk調(diào)制方式，抗干擾能力強(qiáng)。 基于

23、以上諸多優(yōu)點(diǎn)所以在本系統(tǒng)屮無線通信部分采用了方案二的設(shè)計(jì)。運(yùn)行情況測(cè)試測(cè)試儀器清單：秒表，函數(shù)發(fā)生器，示波器，頻率計(jì)等測(cè)試過程及測(cè)試數(shù)據(jù)：在單項(xiàng)模塊測(cè)試完成之后，進(jìn)行組裝整體測(cè)試。組裝后的整車尺寸為 28cm（長）*18cm（寬）*15cm（高）。首先按照題1=1要求制作場(chǎng)地如下：im 4 lm 42mj()2m光'源車庫；1oitt停車區(qū)5cm5cm障礙物20.4m引導(dǎo)線垃道區(qū)12.5cm23m12.5cm15cms :b。i i7?=o.8m彎道區(qū)12m2cm場(chǎng)地內(nèi)全部敷設(shè)白色繪圖紙，并用透明膠帶固定。在白紙下面按要求放置4 塊鐵片，其中最后一塊置于c點(diǎn)。然后用毛筆繪制邊線及引導(dǎo)線

24、。首先將整車放于起點(diǎn)處，上電后通過聲咅信號(hào)啟動(dòng)運(yùn)行。小車正確感應(yīng)到鐵 片，發(fā)出聲光指示信息。小車正常尋跡運(yùn)行到c點(diǎn)之后，在c點(diǎn)停留5秒，然 后小車重新啟動(dòng)，朝光源方向直線行使，直至檢測(cè)到前方出現(xiàn)障礙物。在檢測(cè)到 障礙物之后，小車左轉(zhuǎn)90度行駛，繞過障礙物，繼續(xù)向光源方向行駛，直至進(jìn) 入車庫后檢測(cè)到黑色邊線，停止運(yùn)行。小車在經(jīng)過c點(diǎn)之后的路線如圖所示。下表為連續(xù)十次的運(yùn)行時(shí)間：次數(shù)12345運(yùn)行時(shí)間75s68s69s74s60s次數(shù)678910運(yùn)行時(shí)間62s74s65s70s64s由上表數(shù)據(jù)可知，木系統(tǒng)完全可以在90秒之內(nèi)完成題1=1所要求的各項(xiàng)任務(wù)，并 實(shí)現(xiàn)無線傳輸，聲控等創(chuàng)新功能。目錄一、方

25、案比較、選擇與論證頁碼1系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)頁碼21、2、3、4、系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及說明頁碼2系統(tǒng)硬件詳細(xì)設(shè)計(jì)、理論分析和計(jì)算、詳細(xì)電路圖頁碼3 系統(tǒng)軟件功能設(shè)計(jì)、理論分析和計(jì)算、各程序框圖“頁碼8 軟硬件分別調(diào)試、聯(lián)合調(diào)試頁碼11三、測(cè)試儀器與測(cè)試試驗(yàn)方法頁碼12開發(fā)、實(shí)驗(yàn)及測(cè)試儀器頁碼12四.五.六.測(cè)試數(shù)據(jù)及測(cè)試結(jié)果分析計(jì)算頁碼13特色與創(chuàng)新點(diǎn)討論、設(shè)計(jì)總結(jié)頁碼13附錄（操作說明、元器件清單、程序清單、參考文獻(xiàn)等） 頁碼14本系統(tǒng)按要求制作了一個(gè)簡易智能電動(dòng)車，它能實(shí)現(xiàn)的功能是: 從起跑線出發(fā)，沿引導(dǎo)線到達(dá)b點(diǎn)。在此期間檢測(cè)到鋪設(shè)在白紙下 的薄鐵片，并同時(shí)發(fā)出聲光指示信息，實(shí)時(shí)存儲(chǔ)、顯示在“

26、直道區(qū)” 檢測(cè)到的薄鐵片數(shù)目。電動(dòng)車到達(dá)b點(diǎn)以后進(jìn)入“彎道區(qū)”，沿圓弧 引導(dǎo)線到達(dá)c點(diǎn)，能夠檢測(cè)c點(diǎn)下正方形薄鐵片，并在c點(diǎn)處停車 5秒，停車期間發(fā)出斷續(xù)的聲光信息。之后繼續(xù)行駛，在光源的引導(dǎo) 下，利用超聲傳感器傳來的信號(hào)通過障礙區(qū)進(jìn)入停車區(qū)并到達(dá)車庫。 最后，電動(dòng)車完成上述任務(wù)后能夠立即停車，全程行駛時(shí)間小于90 秒。并附加其他功能。bs另外系統(tǒng)中傳感器電路額外加入了單片機(jī)便于89c51單片機(jī)在 之后的運(yùn)行中檢測(cè)四周電路，減小89c51負(fù)擔(dān)。軟件方面：因?yàn)?，?huì)，利用傳感器在檢測(cè)到某物體時(shí)輸出信號(hào)發(fā)生特 定變化這種規(guī)律，讓單片機(jī)只對(duì)此類信號(hào)有所反應(yīng)，大大減少了處理 數(shù)據(jù)，算法，從而加快了系統(tǒng)的

27、反應(yīng)速度。一.方案比較.選擇與論證根據(jù)題目要求，有兩種解決方案。k精確定時(shí)法這種方案主導(dǎo)思想是在對(duì)電動(dòng)車直線、轉(zhuǎn)彎行駛 速度以及行程的準(zhǔn)確把握基礎(chǔ)上利用單片機(jī)定時(shí)來使 電動(dòng)車順利通過直道區(qū)、彎到區(qū)、障礙區(qū)并且最終到 達(dá)車庫。缺點(diǎn)：供電電壓不穩(wěn)定，易導(dǎo)致小車車速不穩(wěn)定, 則距離不好控制；另外路線固定不變，不能應(yīng)對(duì)意 外事件，而但想要準(zhǔn)確跑完全程對(duì)于電動(dòng)車的起始 位置、直線行進(jìn)參數(shù)、轉(zhuǎn)彎半徑進(jìn)行精密測(cè)量和計(jì) 算，智能化差。2、傳感器引導(dǎo)法這種方法核心是單片機(jī)通過對(duì)傳感器信號(hào)檢測(cè)來控制 制動(dòng)電機(jī)和電機(jī)轉(zhuǎn)向的動(dòng)作，智能化大大增強(qiáng)，可以我們把任務(wù)分為了直道+彎道區(qū)、障礙區(qū)和停車區(qū)，劃 分依據(jù)是：三個(gè)部分

28、所用到的感應(yīng)器不同，實(shí)現(xiàn)方法也存在 差別o直道+彎道區(qū)主要用黑白檢測(cè)光電傳感器和金屬探測(cè) 接近開關(guān)。圖一系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)框圖該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了電動(dòng)車的自動(dòng)行駛、躲避障礙物、探測(cè)金 屬、計(jì)數(shù)、報(bào)警、光電引導(dǎo)功能、測(cè)量距離、數(shù)碼顯示、電 機(jī)控制等功能。單片機(jī)檢測(cè)出來感應(yīng)器輸出信號(hào)從而輸出控制信號(hào)，控 制電機(jī)工作，在直道區(qū)，考慮引導(dǎo)線是黑顏色，不宜反光， 決定利用這一特性選用反射式光電傳感器，當(dāng)其輸出信號(hào)照 射到黑色引導(dǎo)線上是輸出一個(gè)非常微弱的低電平。這個(gè)過程 是一個(gè)負(fù)跳變的過程通過對(duì)此信號(hào)高低電平的檢測(cè)就可以 使電動(dòng)車沿著直道區(qū)和彎道區(qū)的引導(dǎo)線行進(jìn)。當(dāng)?shù)叵掠薪饘贂r(shí)，金屬探測(cè)器發(fā)出一個(gè)高電平，用單片 機(jī)進(jìn)行檢

29、測(cè)。沿引導(dǎo)線到達(dá)c點(diǎn)，將從金屬探測(cè)接近開關(guān)發(fā)送來的信 號(hào)作為一個(gè)外部終端信號(hào)處理，執(zhí)行停車并發(fā)出斷續(xù)的聲光信號(hào)，同時(shí)進(jìn)行5秒定時(shí)計(jì)數(shù)工作。在車頭安裝有超聲傳感電路對(duì)障礙物進(jìn)行檢測(cè)。(有效距 離30廚來)號(hào)向口超聲電機(jī)俯視圖金屬探測(cè)傳感器電動(dòng)機(jī)控制電路超聲波發(fā)射接收器傳感器光電傳感器 距離顯示數(shù)碼管口單片機(jī)最小系統(tǒng)超聲波測(cè)距線路板口金屬探測(cè)顯示電路直視圖(1) 電源部分用系統(tǒng)設(shè)計(jì)中顯得越來越雷梓心對(duì)煦片機(jī)系統(tǒng)是否正常工作起 著至關(guān)重要的作 系統(tǒng)要求，選護(hù)7805直濟(jì)電動(dòng)機(jī)和 傳感器都為5v(2)單片機(jī)最 利用單尸 連接和控制。e 電路設(shè)計(jì)簡單。 號(hào)為5伏，20).lm7805vccrst89c5

30、11819ea電池供電，根據(jù) 輸出。其他電路、p3p2p1p0:與電動(dòng)機(jī)的 j flash rom, 40腳輸入信隨著微電子技術(shù)的不斷進(jìn)步，系統(tǒng)電源的設(shè)計(jì)在單片機(jī)應(yīng)(3)金屬探測(cè)電路由電路圖可以得岀，當(dāng)有金屬被其探測(cè)到時(shí)，輸出端輸出 一個(gè)高電平，即發(fā)生一個(gè)止向跳變，將這個(gè)止向跳變信號(hào)主電路黑 outputwv藍(lán)gnd開始計(jì)數(shù)、聲光報(bào)警停車，聲光報(bào)警5s持續(xù)clr pl. 2/clr p1.3clr p1.2/clr p1.3延時(shí)延吋結(jié)東4)軟硬件分別調(diào)試、聯(lián)合調(diào)試階段調(diào)試我們按照前面的方案同樣將調(diào)試分為了 3個(gè)階段:第一階段：首先是直道區(qū)+彎道區(qū)的調(diào)試1) 通過兩邊固定的光電傳感器對(duì)引導(dǎo)線檢測(cè)

31、來實(shí)現(xiàn) 電動(dòng)車沿著引導(dǎo)線到達(dá)指定的地點(diǎn)。2) 根據(jù)題目要求，在行進(jìn)線路上需要檢測(cè)金屬片， 因此，我們又加上了金屬接近開關(guān)用于實(shí)現(xiàn)這個(gè) 要求。3) 利用原來作過的靜態(tài)顯示電路板和試驗(yàn)用過的子 程序，我們將顯示功能又加在了系統(tǒng)當(dāng)中。第二階段：障礙區(qū)的調(diào)試1) 在障礙區(qū)主要解決的問題是如何躲避障礙物，我們根據(jù)題目在車頭安裝了一個(gè)超聲波發(fā)送接收 模塊，當(dāng)檢測(cè)到有障礙物時(shí)進(jìn)行轉(zhuǎn)向。第三階段：停車區(qū)的調(diào)試1）檢測(cè)光電接收器的輸出信號(hào)，來尋找光信號(hào)最強(qiáng)的方向。聯(lián)合調(diào)試在分步調(diào)試全部通過的基礎(chǔ)上，我們開始了整個(gè)系 統(tǒng)的協(xié)調(diào)調(diào)試，協(xié)調(diào)金屬傳感器、黑白光電傳感器、超 聲波傳感器、光電傳感器的配合工作。三、測(cè)試儀器

32、與測(cè)試試驗(yàn)方法 開發(fā)、實(shí)驗(yàn)及測(cè)試儀器實(shí)驗(yàn)：顯示電路實(shí)驗(yàn)、電機(jī)長時(shí)間運(yùn)行試驗(yàn)、模擬場(chǎng)地試 運(yùn)行試驗(yàn)、超聲波發(fā)射接收以及測(cè)距試驗(yàn)、光電接收試驗(yàn)、電機(jī) 控制試驗(yàn)測(cè)試儀器：示波器，多功能穩(wěn)壓電源，電壓表，秒表。全程行進(jìn)吋間：24s （誤差2s）行進(jìn)距離：ll2m （誤差3050cm）傳感器工作電壓：金屬接近開關(guān)一9v光電傳感器一5 v超聲波傳感一5v黑白光電傳感器一5 v傳感器輸出信號(hào)：金屬接近開關(guān)一4.8v光電傳感器4.78v 超聲波傳感一5.0v 黑白光電傳感器一5 v五.特色與創(chuàng)新點(diǎn)討論.設(shè)計(jì)總結(jié)在軟件和硬件上運(yùn)用了一些巧妙方法：硬件方面：超聲傳感器電路部分額外加入了單片機(jī)擴(kuò)展了 此模塊功能，并

33、且是的輸宙信號(hào)有規(guī)律可循，便于89c51單片機(jī) 在之后的運(yùn)彳丁中檢測(cè)四周電路，減小89c51負(fù)擔(dān)，同時(shí)大大提咼 了電動(dòng)乍載應(yīng)對(duì)障礙物時(shí)候的反應(yīng)時(shí)間。軟件方面：因?yàn)閭鞲衅髟跈z測(cè)到某物體時(shí)，輸出信號(hào)會(huì)發(fā) 生特定變化，利用這種變化規(guī)律，讓單片機(jī)只對(duì)此類規(guī)律的信號(hào) 有所反應(yīng)，大大減少了處理數(shù)據(jù)，算法，從而加快了系統(tǒng)的反應(yīng) 速度，大量使用類似于jb/jnb命令對(duì)相應(yīng)端口進(jìn)行查詢，并且 簡化程序代碼，避免使用繁瑣復(fù)雜的終端控制，確保系統(tǒng)的高精 確度。另外，整個(gè)運(yùn)行過程中通過采用等分時(shí)端口查詢思想，只 耍分時(shí)足夠小，電動(dòng)車就會(huì)對(duì)外界因素有充足的反映空間，即達(dá) 到了接近實(shí)時(shí)的信號(hào)檢測(cè)處理效果，又可通過最終等分

34、時(shí)數(shù)目準(zhǔn) 確計(jì)算出行駛距離，一舉兩得?？偨Y(jié)與體會(huì)：經(jīng)過為期四天的設(shè)計(jì)，感觸頗深的是解決問題的方法、技巧。 在這四天中，我們遇到許許多多問題，對(duì)待問題要多方法處理， 多角度處理。通過這幾天的設(shè)計(jì)競(jìng)賽，我們不但增強(qiáng)了實(shí)踐能力 和協(xié)作精神，而且懂得了聯(lián)系實(shí)際的重要性，這對(duì)我們以后的學(xué) 習(xí)和工作不無裨益。當(dāng)然，我們的設(shè)計(jì)還存在著一些缺陷，有待 于在將來設(shè)計(jì)屮進(jìn)一步提高，在此懇請(qǐng)各位老師批評(píng)指正。六.附錄lei "亠 rtn該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了電動(dòng)車的自動(dòng)行駛、躲避障礙物、探測(cè) 金屬、計(jì)數(shù)、報(bào)警、光電引導(dǎo)功能、測(cè)量距離、數(shù)碼顯示、 電機(jī)控制等功能。1）啟動(dòng)時(shí)將徹底的電源開關(guān)撥至“on”位置，此時(shí)電源

35、接通。2）供電部分是6節(jié)1.5v五號(hào)電池，供電電壓9v。3）調(diào)整電動(dòng)車底部前端的微調(diào)器，可調(diào)節(jié)電動(dòng)車的直線 行駛性能。（“r”是右，“l(fā)”是左）4）使用完畢請(qǐng)把車身的開關(guān)至“off”。5）長期不使用時(shí)，請(qǐng)取出車底及遙控器的電池，另行保 管。元器件清單at89c51, 74ls04, s9014, s9013,蜂鳴器，超聲波傳感器, 光電傳感器，金屬探測(cè)傳感器，uln2803,電阻、電容若干，發(fā) 光管。部分程序清單(1)測(cè)金屬：main:movsp,60hmov40h,#00hmov41h,#00hmov42h,#00hmov43h,#00hmov60h,#00h; acallbcd; acal

36、ldisp; mov40h,50hclrp3.7ss1:jb p37,ss1;setb p3.7ss2:jnbp3.7,ss2mov 40h,60hmov a,40hadd a,#01hajmp ssiinc 40hdisp:movscon,#oohmova,40hmovr0,#40hda amovr2,#04hmov40h,al00c9:movsbuf,r0mov41h,#00hloocb:jnbti,$mov42h,#00hclrtimov43h,#00hincromov60h,40hdjnzr2,l00c9acallbcdretacalldispbcd:movr0,#40hacallde

37、lay1smovr2,#04hmovdptr,#tablclrp3.7tab:mova,r0movca,a+dptrdjnzr3，d1movr0,aretincro(3)障礙物調(diào)試：djnzr2,tabmain: mov p1,#offhretacalldelay1stabl: dbocohss: clrp1.0db0f9hnopdb0a4hdd1:jnbp3.6,dd1dbobohsetbp1.0db99hnopdb92hnopdb82hnopdb0f8hnopdb80hnopdb90hnop(2)引導(dǎo)線測(cè)試：; acalldelaymain:mov p1,#offhclrpl.lacall

38、delay1sacalldelay5sclrp1.0setbpl.lcc1:jnbp3.5,cc2clrp1.0clrpl.2clrpl.3ajmpcc1acalldelay5scc2:jnbp34,cc3acalldelay5sclrpl.3acalldelay5sajmpcc2movp1,#offhcc3:ajmp cc1ajmpssdelay is:mov r3，#50dd3:jnbp36,dd3setb p1.0dl:mov r4,#20d2: movr5,248nopdjnzr5,$nopdjnzr4,d2nopnopnopnopretnopdd2:clrpl.lnopacallde

39、lay5snopsetbpl.lnopclrpl.2nopclrp1.0nopacalldelay5sendmovp1,#offh(4)傳感器協(xié)調(diào)程序：ajmpdd2main:delay1s:;mov tmod,#50hmovr3,#50;movth1,#oohdi:mov r4,#20;movth0,#00hd2: movr5248movp1,#()ffhdjnzr5,$acalldelay1sdjnzr4,d2clrp1.0djnzr3,d1; ajmplineretmov40h,#00hdelay5s:mov41h,#00hmovr3,#5mov42h,#00hd3:mov r4,#20

40、mov43h,#00hd4: movr5,248mov50h,40hdjnzr5,$acallbcddjnzr4,d4acalldispdjnzr3,d3mov40h,50hret;go forwarddelay:ss1:jb p37,ss0nopacallmeatalnopajmpssinopss0:jnbp33,ss2;linenopajmpline;ss2ss2:jnbp35,ss3ajmp guaiwanss3:ajmp ssimeatal:dd1:jnbp3.7.dd1mov40h,50hmova,40hadda,#01hinc 40h9mova,40hda amov40h,amov41h,#00