基于激光智能車的課程設(shè)計(jì)

基于激光智能車的設(shè)計(jì)PAGE24PAGE23基于激光智能車的設(shè)計(jì)基于激光智能車的設(shè)計(jì)摘要：整個(gè)小車平臺(tái)主要以51單片機(jī)為控制核心，通過(guò)無(wú)線遙控實(shí)現(xiàn)前進(jìn)后退和轉(zhuǎn)向行駛；通過(guò)紅外線傳感器,實(shí)現(xiàn)小車的自適應(yīng)巡航、避障等功能。設(shè)計(jì)采用對(duì)比選擇，模塊獨(dú)立，綜合處理的研究方法。通過(guò)翻閱大量的相關(guān)文獻(xiàn)資料，分析整理出有關(guān)信息，在此基礎(chǔ)上列出不同的解決方案，結(jié)合實(shí)際情況對(duì)比方案優(yōu)劣選出最優(yōu)方案進(jìn)行設(shè)計(jì)。將各個(gè)調(diào)試成功的模塊結(jié)合到小車的車體上，結(jié)合程序，通過(guò)單片機(jī)的控制，將各模塊有效整合在一起，達(dá)到所預(yù)期的目標(biāo)，完成最終設(shè)計(jì)與制作，能使小車在一定的環(huán)境中智能化運(yùn)轉(zhuǎn)。關(guān)鍵詞：智能;紅外線傳感器;自動(dòng)尋跡;語(yǔ)音控制;綜合處理CountWithMotorOperationControlSwitchAbstract：Thewholecarplatformmainlyby51singlechipmicrocomputerascontrolcore,throughthewirelessremotecontroltorealizetodriveforwardbackwardand;Throughinfraredsensors,realizethesmallcaradaptivecruise,obstacleavoidance,andotherfunctions.IndependentdesignUSEScontrasttochoose,module,integratedprocessingmethods.Browsethroughalargenumberofrelevantliterature,analysisandsortingoutrelevantinformation,onthebasisofthislistofdifferentsolutions,combinedwithactualsituationcomparedtoplanandselecttheoptimaldesign.Finallycombinethemodulesofvariousdebuggingsuccessoncarbody,combinedwiththeprogram,throughthesingle-chipmicrocomputercontrol,toeffectivelyintegratevariousmodulestogether,achievetheexpectedgoals,completethefinaldesignandproduction,canmakethecarintelligentoperationinacertainenvironment.Keywords:Intelligent;Infraredsensor;Automatictracing;Voicecontrol;Comprehensivetreatment引言智能化作為現(xiàn)代社會(huì)的新產(chǎn)物，是以后發(fā)展的主要方向，可以讓它按照預(yù)先設(shè)定的模式在一個(gè)特定的環(huán)境中自動(dòng)的運(yùn)作，無(wú)需人為的管理，便可以完成我們預(yù)期所要達(dá)到的或者更高的目標(biāo)。智能車也就是輪式移動(dòng)機(jī)器人，它是一種集環(huán)境感知、決策規(guī)劃、自動(dòng)行駛等功能于一體的綜合智能系統(tǒng)，智能車集中地運(yùn)用了自動(dòng)控制、模式識(shí)別、傳感器技術(shù)、汽車電子、電氣、計(jì)算機(jī)、機(jī)械等多個(gè)學(xué)科的知識(shí)[1]。隨著控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和信息技術(shù)的不斷發(fā)展，智能車在工業(yè)生產(chǎn)和我們?nèi)粘Ｉ钪幸呀?jīng)扮演了非常重要的角色。近年來(lái)，智能車在野外、道路、現(xiàn)代物流及柔性制造系統(tǒng)中都有廣泛的運(yùn)用，已成為人工智能領(lǐng)域研究和發(fā)展的熱點(diǎn)。目前，智能車領(lǐng)域的研究已經(jīng)能夠在具有一定標(biāo)記的道路上為司機(jī)提供輔助駕駛系統(tǒng)甚至實(shí)現(xiàn)無(wú)人駕駛，這些智能車的設(shè)計(jì)通常依靠特定道路標(biāo)記完成識(shí)別，通過(guò)推理判斷模仿人工駕駛進(jìn)行操作[2]。本文所述智能車就是一種自動(dòng)導(dǎo)引小車,能夠在特定的區(qū)域內(nèi)沿著軌跡自動(dòng)的行進(jìn)。1953年，美國(guó)BarrettElectric公司制造了世界上第1臺(tái)采用埋線電磁感應(yīng)方式跟蹤路徑的自動(dòng)導(dǎo)向車，也被稱作“無(wú)人駕駛牽引車”(automatedguidedvehicle，簡(jiǎn)稱AGV)。這些自動(dòng)導(dǎo)向車主要用于自動(dòng)化倉(cāng)貯系統(tǒng)和柔性裝配系統(tǒng)的物料運(yùn)輸[3]。20世紀(jì)60年代和70年代初，AGV仍采用這種導(dǎo)向方式。但是，20世紀(jì)70年代中期，具有載貨功能的AGV在歐洲得到了應(yīng)用并被引入到美國(guó)。這些自動(dòng)導(dǎo)向車主要用于自動(dòng)化倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)和柔性專配系統(tǒng)的物料運(yùn)輸。在20世紀(jì)70年代和80年代初，“智能車”的應(yīng)用領(lǐng)域擴(kuò)大而且工作條件也變得多樣化，因此，新的導(dǎo)向方式和技術(shù)得到了更廣泛的研究與開(kāi)發(fā)[4]。自動(dòng)導(dǎo)向無(wú)軌行走車輛常用蓄電池作為動(dòng)力源，它是機(jī)電一體化的典型[5]。AGV技術(shù)在汽車工業(yè)上有著廣泛的用途，歐洲和美、日等國(guó)的汽車生產(chǎn)工業(yè)在80年代就開(kāi)始大量使用AGV技術(shù)，現(xiàn)已成為比較成熟的技術(shù)。智能車有著極為廣泛的應(yīng)用前景[6]。結(jié)合傳感器技術(shù)和自動(dòng)駕駛技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)汽車的自適巡航并把車開(kāi)得又快又穩(wěn)、安全可靠；例如當(dāng)汽車在夜間里行駛的時(shí)候，如果汽車裝上了紅外傳感攝像頭，這樣就能實(shí)現(xiàn)了在夜晚的汽車安全駕駛；同樣它也可以工作在高空外墻、碼頭、工廠實(shí)驗(yàn)室或易燃、易爆、有毒、有害的惡劣環(huán)境里，此外它還能承擔(dān)起無(wú)人的巡邏、監(jiān)視，物料的運(yùn)輸、廠房的消防滅火等危險(xiǎn)任務(wù)。同樣在日常行車駕駛中，智能車的研發(fā)也是有它獨(dú)特的意義，好比在霧霾陰雨能見(jiàn)度差的天氣下，人工駕駛往往會(huì)因?yàn)橐曇懊允Фl(fā)生碰撞，若配置上了這樣的傳感器，激光傳感器雷達(dá)引擎會(huì)自動(dòng)搜索檢測(cè)前面的障礙物，當(dāng)有危險(xiǎn)時(shí)，電腦會(huì)自動(dòng)的讓汽車停下，那么事故就不會(huì)發(fā)生了?！帮w思卡爾”杯全國(guó)大學(xué)生智能車大賽是由摩托羅拉旗下飛思卡爾公司贊助并由高等學(xué)校自動(dòng)化專業(yè)教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)負(fù)責(zé)主辦的全國(guó)性的賽事，旨在加強(qiáng)大學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)、團(tuán)隊(duì)合作精神和培養(yǎng)學(xué)生自主動(dòng)手的創(chuàng)新能力。此項(xiàng)賽事專業(yè)知識(shí)涉及控制、模式識(shí)別、傳感技術(shù)、汽車電子、電氣、計(jì)算機(jī)、機(jī)械等多個(gè)學(xué)科，對(duì)學(xué)生的知識(shí)融合和動(dòng)手能力的培養(yǎng)，以及對(duì)高等學(xué)?？刂萍捌囯娮訉W(xué)科學(xué)術(shù)水平的提高，具有良好的推動(dòng)作用[7]。首先，韓國(guó)借助于我國(guó)當(dāng)前蓬勃發(fā)展的汽車工業(yè)，致力于全新的智能汽車技術(shù)在年輕一代中的跨越式發(fā)展，在全世界率先開(kāi)展了大學(xué)生智能汽車競(jìng)賽。從概念的引進(jìn)到實(shí)驗(yàn)室研究的實(shí)現(xiàn)，再到現(xiàn)在高端領(lǐng)域，例如航天航空、軍事、勘探等的應(yīng)用，這一過(guò)程為智能化的全面發(fā)展奠定基石。智能化全面的發(fā)展是實(shí)現(xiàn)其對(duì)資源的合理充分利用的一個(gè)表現(xiàn)，以盡可能少的投入得到最大的收益，大大提高了工業(yè)生產(chǎn)的效率，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)有工業(yè)生產(chǎn)水平從自動(dòng)化向智能化升級(jí)的局面，實(shí)現(xiàn)當(dāng)今智能化發(fā)展由高端向大眾普及[8]。其次，以韓國(guó)大學(xué)生智能汽車競(jìng)賽為藍(lán)本，我國(guó)也組織了自己國(guó)內(nèi)大學(xué)生智能汽車競(jìng)賽，旨在加強(qiáng)大學(xué)生的實(shí)踐、創(chuàng)新能力和團(tuán)隊(duì)合作精神的培養(yǎng)，也主辦了每年一度的全國(guó)大學(xué)生智能汽車競(jìng)賽。隨著飛思卡爾智能汽車大賽的影響力加大，全國(guó)各類學(xué)校踴躍參加此項(xiàng)賽事，場(chǎng)面也越來(lái)越壯觀，技術(shù)上也越來(lái)越成熟，各支隊(duì)伍在技術(shù)上的創(chuàng)新也越來(lái)越多，對(duì)全國(guó)高校學(xué)子的各項(xiàng)能力發(fā)展起到很大的作用。全國(guó)大學(xué)生智能汽車競(jìng)賽已經(jīng)舉辦了幾屆，比賽規(guī)模在不斷擴(kuò)大、比賽成績(jī)不斷提高、比賽的要求也越來(lái)越嚴(yán)格。通過(guò)比賽，促進(jìn)了學(xué)校的全面素質(zhì)教育，培養(yǎng)了大學(xué)生的自主動(dòng)手創(chuàng)新能力、創(chuàng)新意識(shí)和團(tuán)隊(duì)合作精神，激發(fā)了大學(xué)生追求科學(xué)研究與探索的勁頭，倡導(dǎo)理論聯(lián)系實(shí)際、求真務(wù)實(shí)的學(xué)風(fēng)和團(tuán)隊(duì)協(xié)作的人文精神，為培養(yǎng)優(yōu)秀人才打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。1激光智能汽車系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)1.1設(shè)計(jì)思路本設(shè)計(jì)以智能化全面發(fā)展的普及與應(yīng)用為目的，整體開(kāi)發(fā)過(guò)程主要簡(jiǎn)單易懂，所選擇的平臺(tái)與各電子元件也相對(duì)恰當(dāng)合理，無(wú)需花費(fèi)過(guò)多的人力財(cái)力就能夠達(dá)到預(yù)期所要求各功能的實(shí)現(xiàn)，也符合課題研究的意義。設(shè)計(jì)的理論方案、分析方法及特色與創(chuàng)新點(diǎn)等可以為國(guó)內(nèi)自動(dòng)運(yùn)輸機(jī)器人、采礦勘探機(jī)器人、家用自動(dòng)清潔機(jī)器人等自動(dòng)半自動(dòng)機(jī)器人的設(shè)計(jì)與普及有一定的參考意義。小車也可以作為玩具的發(fā)展對(duì)象，為中國(guó)玩具市場(chǎng)技術(shù)含量的缺乏進(jìn)行一定的彌補(bǔ)，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)收益，形成商業(yè)價(jià)值。對(duì)學(xué)生的思維、動(dòng)手能力以及總結(jié)論述等綜合能力得到充分鍛煉，有利于以后獨(dú)立及全面的發(fā)展。設(shè)計(jì)主要以簡(jiǎn)易智能機(jī)器人為開(kāi)發(fā)平臺(tái)，選擇通用、價(jià)廉的51單片機(jī)為控制平臺(tái)，選擇常見(jiàn)的電機(jī)模型車為機(jī)械平臺(tái)，通過(guò)細(xì)化設(shè)計(jì)要求，結(jié)合傳感器技術(shù)、電機(jī)控制技術(shù)、無(wú)線通信技術(shù)等相關(guān)知識(shí)從而實(shí)現(xiàn)小車的各種功能。1.2設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)完成以由無(wú)線電遙控、紅外線對(duì)管的自動(dòng)尋跡、紅外線自動(dòng)避障以及語(yǔ)音控制組成的硬件模塊結(jié)合軟件設(shè)計(jì)組成多功能智能小車，共同實(shí)現(xiàn)小車的前進(jìn)倒退、轉(zhuǎn)向行駛，自動(dòng)尋跡導(dǎo)航，檢測(cè)障礙物后停止和語(yǔ)音信號(hào)的控制等功能，實(shí)現(xiàn)智能控制，達(dá)到設(shè)計(jì)目標(biāo)。以兩直流電動(dòng)機(jī)為主驅(qū)動(dòng)，通過(guò)各類傳感器件來(lái)采集各類信息，送入主控單元AT89C51單片機(jī)，處理數(shù)據(jù)后完成相應(yīng)的動(dòng)作，以達(dá)到智能控制。電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路采用高電壓，高電流，四通道驅(qū)動(dòng)的集成芯片L293D；避障采用紅外線收發(fā)來(lái)完成，自動(dòng)尋跡則采用紅外線接收二極管完成；無(wú)線遙控則是采用帶有PT2272解碼的TDL-9915接收模塊和帶有PT2262編碼的TDL9988-4發(fā)送模塊完成，然而附加功能的語(yǔ)音模塊是以柱極式話筒脈沖波經(jīng)過(guò)處理后完成的。最后由控制單元處理數(shù)據(jù)后通過(guò)匯編程序有序合理的將各模塊信號(hào)整合在一起并完成相應(yīng)動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)了智能控制，相當(dāng)于簡(jiǎn)易機(jī)器人[9]。2系統(tǒng)主要硬件電路總體設(shè)計(jì)2.1系統(tǒng)論證方案與比較聲光提示攔柵控制溫度測(cè)量LCD液晶顯示計(jì)數(shù)脈沖紅外管發(fā)射紅外管接收障礙物檢測(cè)尋找光源電機(jī)驅(qū)動(dòng)單片機(jī)MCS51聲光提示攔柵控制溫度測(cè)量LCD液晶顯示計(jì)數(shù)脈沖紅外管發(fā)射紅外管接收障礙物檢測(cè)尋找光源電機(jī)驅(qū)動(dòng)單片機(jī)MCS51圖2-1單片機(jī)控制系統(tǒng)原理框圖通過(guò)收集的各硬件模塊資料信息，對(duì)其進(jìn)行有效的分析選擇，最終選出最合理的設(shè)計(jì)方案方案一：采用各類數(shù)字電路來(lái)組成小車的控制系統(tǒng)，對(duì)外圍避障信號(hào)，各路趨光信號(hào)進(jìn)行處理等。本方案電路復(fù)雜，靈活性高，效率低，不利于小車智能化的擴(kuò)展，對(duì)各路信號(hào)處理起來(lái)比較困難。方案二：采用AT89C51單片機(jī)來(lái)作為整機(jī)的控制核心單元。紅外線探頭選用的是市面上簡(jiǎn)單而且通用的發(fā)射管與及接收頭，經(jīng)過(guò)單片機(jī)調(diào)制后發(fā)射。路線尋找采用的是紅外線管對(duì)路面信號(hào)采集，送到單片機(jī)系統(tǒng)處理，同樣也包括了無(wú)線遙控信號(hào)和語(yǔ)音控制信號(hào)。此系統(tǒng)相對(duì)比較靈活，可以采用軟件方法來(lái)解決復(fù)雜的硬件電路部分，使系統(tǒng)硬件簡(jiǎn)潔化，各類功能易于實(shí)現(xiàn)，能很好地滿足題目的要求[10]。比較以上兩種方案的優(yōu)缺點(diǎn)，方案二簡(jiǎn)潔、靈活、可擴(kuò)展性好，能達(dá)到題目的設(shè)計(jì)要求，因此采用方案二來(lái)實(shí)現(xiàn)。本系統(tǒng)可由圖2-1所示的幾個(gè)部分組成，其中傳感器的原理框圖如圖2-2所示電動(dòng)車電機(jī)控制信號(hào)輸出信號(hào)傳感器單片機(jī)電動(dòng)車電機(jī)控制信號(hào)輸出信號(hào)傳感器單片機(jī)圖2-2傳感器原理框圖2.2單片機(jī)主機(jī)系統(tǒng)電路AT89C51單片機(jī)是51系列單片機(jī)的一個(gè)成員，是8051單片機(jī)的簡(jiǎn)化版。內(nèi)部自帶2K字節(jié)可編程FLASH存儲(chǔ)器的低電壓、高性能COMS八位微處理器，與IntelMCS-51系列單片機(jī)的指令和輸出管腳相兼容。因?yàn)槟軌虬讯喙δ馨宋籆PU和閃速存儲(chǔ)器完美的結(jié)合在一個(gè)細(xì)小的芯片中，因此，AT89C51它所構(gòu)成的單片機(jī)系統(tǒng)可以說(shuō)是結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)單、造價(jià)最便宜、工作效率最穩(wěn)定的微控制處理系統(tǒng)，省去了外部的RAM、ROM和接口器件，減少了硬件開(kāi)銷，節(jié)省了成本，提高了系統(tǒng)的性價(jià)比。圖2-3單片機(jī)主機(jī)系統(tǒng)圖2.2.1時(shí)鐘電路校單片機(jī)里存在的時(shí)鐘信號(hào)主要用來(lái)停工單片機(jī)片內(nèi)各種微操作的時(shí)間準(zhǔn)，時(shí)鐘信號(hào)一般只有兩種電路形式獲得到:內(nèi)部振蕩和外部振蕩。例如我們所知道的MCS-51單片機(jī)，它的內(nèi)部有一個(gè)用于構(gòu)成振蕩器的高增益反向放大器，引腳XTALl和XTAL2分別是此放大電器的輸入端和輸出端，因?yàn)楫?dāng)采取內(nèi)部方式時(shí)，電路簡(jiǎn)單，輸出的時(shí)鐘信號(hào)也比較穩(wěn)定，在實(shí)際的使用也常采用這種方式，如圖2-3所示在其外端口接上晶體振蕩器(簡(jiǎn)稱晶振)也就構(gòu)成了內(nèi)部振蕩，片內(nèi)高增益反向放大器和用作反饋元件的片外石英晶體可形成一個(gè)自激振蕩器，而且它們能夠輸出振蕩時(shí)鐘脈沖信號(hào)。圖2-3中的并聯(lián)諧振電路為電容C2和C1和外接晶體，它們的作用是快速起振和穩(wěn)定振蕩頻率、，因?yàn)樗鼈兊闹稻鶠?0P左右，晶振頻率則應(yīng)選12MHz較為合適。2.2.2復(fù)位電路電路中的復(fù)位，目的在于初始化單片機(jī)內(nèi)部的某些特殊功能寄存器，復(fù)位后CPU及系統(tǒng)各部件能夠處于一個(gè)確定的初始狀態(tài)，并從確定的初始狀態(tài)開(kāi)始運(yùn)行。通常的情況下，單片機(jī)主要是靠外電路來(lái)實(shí)現(xiàn)的復(fù)位功能的，例如在運(yùn)行時(shí)，只要RST引腳上出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期或者兩個(gè)周期時(shí)間以上的高電平，系統(tǒng)即可引起復(fù)位，但如果RST引腳上一直為高電平，那么單片機(jī)就會(huì)一直循環(huán)復(fù)位狀態(tài)。復(fù)位后的系統(tǒng)將輸入/輸出(1/0)端口寄存器置為FFH，堆棧指針SP置為07H,SBUF內(nèi)置為不定值，其他的寄存器則會(huì)全部清0，不受復(fù)位不會(huì)影響內(nèi)部RAM的狀態(tài)，當(dāng)系統(tǒng)上電時(shí)RAM的儲(chǔ)存內(nèi)容是不變的。復(fù)位操作存在著兩種情形，也就是上電復(fù)位和手動(dòng)(開(kāi)關(guān))復(fù)位。此系統(tǒng)為簡(jiǎn)單的上電復(fù)位方式。圖2-3中R9和Cl結(jié)合為上電復(fù)位電路，其值R取為10K,C取為22pF。如圖2-4是上電復(fù)位及按鈕復(fù)位的一種實(shí)用電路。圖2-4復(fù)位電路2.3電機(jī)的論證與選擇方案一：采用普通的直流電機(jī)。直流電動(dòng)機(jī)具有優(yōu)良的調(diào)速特性，調(diào)速平滑、方便，調(diào)整范圍廣，過(guò)載能力強(qiáng)，能承受頻繁的沖擊負(fù)載，可實(shí)現(xiàn)頻繁的無(wú)數(shù)快速啟動(dòng)、制動(dòng)和反轉(zhuǎn)。方案二：采用步進(jìn)電機(jī)。步進(jìn)電機(jī)的一個(gè)顯著特點(diǎn)是功耗高，且需有驅(qū)動(dòng)口，如果負(fù)荷不超過(guò)步進(jìn)電機(jī)所能提供的動(dòng)態(tài)低值，就能夠立即使步進(jìn)電機(jī)啟動(dòng)或反轉(zhuǎn)。另一個(gè)顯著特點(diǎn)是轉(zhuǎn)換精度高，正轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)控制靈活[11]。考慮到時(shí)間的限制，同時(shí)普通的直流電機(jī)電路設(shè)計(jì)相對(duì)簡(jiǎn)單且容易獲得，所以在設(shè)計(jì)小車行走過(guò)程中采用選擇方案一的現(xiàn)成的直流電機(jī)作為動(dòng)力驅(qū)動(dòng)。2.4模塊方案比較與選擇2.4.1電機(jī)驅(qū)動(dòng)方案比較與選擇方案一：采用繼電器對(duì)電動(dòng)機(jī)的開(kāi)或關(guān)進(jìn)行控制，通過(guò)控制開(kāi)關(guān)的切換速度實(shí)現(xiàn)對(duì)小車的速度進(jìn)行調(diào)整。這個(gè)電路的優(yōu)點(diǎn)是電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，其缺點(diǎn)是繼電器的響應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)，易損環(huán)，壽命短，可靠性不是很高。方案二：小車行走電路采用兩對(duì)互補(bǔ)型晶體管8550（PNP）型和8050型（NPN）接成橋式電路。用AT89C51軟件編程來(lái)控制各晶體管導(dǎo)通，分別對(duì)應(yīng)電機(jī)的正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)，同時(shí)為了達(dá)到效果我將控制電路電源和電動(dòng)機(jī)電源隔離開(kāi)來(lái)，在橋式電路之前加了光電耦合器（U5BTP521-2），該電路的優(yōu)點(diǎn)是電路簡(jiǎn)單，通過(guò)單片機(jī)的軟件控制互補(bǔ)型晶體管的導(dǎo)通與截止，方便的調(diào)整電動(dòng)機(jī)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。缺點(diǎn)是當(dāng)兩個(gè)輸入端都為高電平時(shí)，驅(qū)動(dòng)電路的三極管同時(shí)導(dǎo)通，容易燒壞晶體管。方案三：（1）車庫(kù)攔柵控制部分采用集成電路L298N和二極管IN5408組成的電路來(lái)作為驅(qū)動(dòng)，其原理如同方案二，同樣利用晶體管的導(dǎo)通與截止來(lái)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)。L298N內(nèi)部包含有四通道邏輯驅(qū)動(dòng)電路。是一種二相和四相電機(jī)的專用驅(qū)動(dòng)器，即雙全橋式驅(qū)動(dòng)器存在二個(gè)H橋的高電壓大電流，接收標(biāo)準(zhǔn)的TTL邏輯電平信號(hào)，可驅(qū)動(dòng)46V、2A以下的電機(jī)。電流采樣電阻器可以由1腳和15腳可單獨(dú)引出連接，形成電流傳感。因此對(duì)步進(jìn)機(jī)來(lái)說(shuō)，可以非常好的對(duì)其驅(qū)動(dòng)。（2）采用驅(qū)動(dòng)步進(jìn)機(jī)專用芯片ULN2003A，該芯片電路簡(jiǎn)單，容易控制，但驅(qū)動(dòng)力比較大。在本次設(shè)計(jì)中的小車行走電路，由于繼電器對(duì)設(shè)計(jì)中的種種限制，所以采用方案二中的8050和8550組成的橋電路。對(duì)車庫(kù)攔柵控制部分，因?yàn)轭}目要求電機(jī)能夠自如提起放下攔柵（重量比較重），因此我們采用驅(qū)動(dòng)力比較大的L298N來(lái)驅(qū)動(dòng)。圖2-5電動(dòng)機(jī)PWM驅(qū)動(dòng)電路該電路的工作原理如下所示：電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)由單片機(jī)兩路輸入，可分為四種情況討論：（1）當(dāng)A端輸入為低電平、B端輸入為高電平時(shí)，使Q1、Q4管截止，Q2、Q3管導(dǎo)通，電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)。（2）當(dāng)A端、B端輸入都為高電平時(shí)，經(jīng)過(guò)光電傳輸，使Q1、Q2、Q3、Q4管都截止，電動(dòng)機(jī)不運(yùn)轉(zhuǎn)。（3）當(dāng)A端輸入為高電平、B端輸入為低電平時(shí)，使Q1、Q4管導(dǎo)通、Q2、Q3管截止，電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)。（4）當(dāng)A端、B端輸入都為低電平，經(jīng)過(guò)光電傳輸，使Q1、Q2、Q3、Q4管都導(dǎo)通，這在電路中是不允許出現(xiàn)的現(xiàn)象.考慮到電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)時(shí)電流很大，而且電動(dòng)機(jī)波動(dòng)較大，容易造成電壓不穩(wěn)、等干擾，我運(yùn)用了P521光耦集成塊，將控制部分與電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)電路隔離開(kāi)來(lái)，確保安全。2.4.2探測(cè)障礙物方案比較與選擇主要實(shí)現(xiàn)小車的避障處理，當(dāng)小車檢測(cè)到前面有障礙物時(shí)，由單片機(jī)發(fā)出指令實(shí)現(xiàn)小車停止功能。方案一：采用超聲波測(cè)距障礙。超聲波測(cè)距模塊利用其測(cè)距原理可以可靠地判斷小車前方是否有障礙物，如果傳感器接收到反射回來(lái)的超聲波，則通過(guò)單片機(jī)來(lái)控制小車前進(jìn)路線。但是超聲波受環(huán)境影響較大，電路復(fù)雜，而且地面對(duì)超聲波的反射，會(huì)影響系統(tǒng)對(duì)障礙物的判斷。方案二：采用紅外對(duì)管的紅外探測(cè)法，即發(fā)射的紅外線在遇到不同顏色的物體表面時(shí)反射會(huì)不一樣的特點(diǎn)，當(dāng)小車行駛的過(guò)程中，不停地向地面發(fā)射紅外線，當(dāng)紅外線遇到白色的地板時(shí)發(fā)生反射，反射的光則會(huì)被接收管接收；如果遇到黑線，則紅外線會(huì)被對(duì)方吸收，小車上的接收管也就接收不到紅外線[12]。由此過(guò)程來(lái)改變接收管的輸出電壓，單片機(jī)以電壓的變化為依據(jù)來(lái)執(zhí)行小車電機(jī)確定行走路線。外界對(duì)紅外信號(hào)的干擾比較小，且易于實(shí)現(xiàn)，價(jià)格也比較便宜。通過(guò)比較以及材料夠得的容易情況，選擇了方案二中紅外對(duì)管電路比較合理。在此模塊中主要實(shí)現(xiàn)小車的避障處理，只是為了實(shí)現(xiàn)更好的避障效果（主要是距離問(wèn)題），所以采用了自制紅外接發(fā)電路。本模塊主要有兩部分組成，38KHZ的紅外發(fā)射模塊和接收比較模塊，采用38KHZ頻率段是能有效的排除可見(jiàn)光的干擾，實(shí)現(xiàn)避障有效距離50CM左右，更好的完成對(duì)電機(jī)的控制。如圖2-6紅外線避障電路原理圖圖2-6紅外線避障電路原理圖接通電源后，電容C被充電當(dāng)2腳上升到2/3，使3腳為低電平，同時(shí)內(nèi)部三極管T導(dǎo)通，此時(shí)電容C通過(guò)和T放電，下降，當(dāng)下降到/3時(shí)，翻轉(zhuǎn)為高電平。當(dāng)放電結(jié)束時(shí)，T截止，通過(guò)、向電容C充電，上升到/3時(shí)，電路又翻轉(zhuǎn)為低電平，如此周而復(fù)始，于是，在電路的輸出端就得到一個(gè)周期性的矩形波，由3腳輸出，再通過(guò)三極管9013驅(qū)動(dòng)后由發(fā)射管發(fā)出并由接收模塊接收實(shí)現(xiàn)單片機(jī)控制。2.5光源與顯示2.5.1光源檢測(cè)方案一：利用光敏電阻組成的電路。當(dāng)光敏電阻檢測(cè)到光源時(shí)，光敏電阻對(duì)是否接受到光源時(shí)會(huì)產(chǎn)生高低不同的信號(hào)脈沖，這樣將信號(hào)傳給單片機(jī)從而控制小車向光源行使到達(dá)車庫(kù)[13]。方案二：利用紅外發(fā)射、接收器組成的電路，具有可大幅度減少外界干擾，靈敏度高，信噪比強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn),但是，電路復(fù)雜、調(diào)試難度大。另外，電動(dòng)車進(jìn)入車庫(kù)后，要求小汽車能夠立即停車，通過(guò)紅外發(fā)射、接收器檢測(cè)車庫(kù)障礙物，然后通過(guò)單片機(jī)動(dòng)作使電動(dòng)車立即剎車。但容易車身壓線，不符合題目要求。因此，不采用此方案。基于上述理論分析，選擇方案一。設(shè)計(jì)中，在車頭安裝了兩個(gè)光敏電阻，把電動(dòng)車引到有光源的車庫(kù)，原理是這樣的：當(dāng)左邊的光敏電阻檢測(cè)到光源時(shí)，小車會(huì)往左轉(zhuǎn)，當(dāng)右邊的光敏電阻檢測(cè)到光源時(shí)，小車會(huì)往右轉(zhuǎn)。加上其他傳感器的信息采集，從而讓小車準(zhǔn)確如庫(kù)，其電路原理圖如圖2-7所示。圖2-7光源檢測(cè)電路原理圖2.5.2顯示部分方案一：采用LED數(shù)碼管顯示小車行駛的時(shí)間和路程以及攔柵上升時(shí)間和高度，在本系統(tǒng)中要用到10只LED數(shù)碼管進(jìn)行動(dòng)態(tài)顯示即可達(dá)到要求。其優(yōu)點(diǎn)是價(jià)格便宜，壽命長(zhǎng)；缺點(diǎn)是只能顯示0～9的數(shù)字和一些簡(jiǎn)單的字符，電路設(shè)計(jì)繁鎖，且占用空間。方案二：采用LCD（12864）液晶顯示，其優(yōu)點(diǎn)是能顯示更多的字符，工作電流比LED小，故其功耗低，且可以有良好的人機(jī)界面，直觀，顯示效果漂亮，體積小[14]。綜合考慮選擇此方案。由于12864液晶不僅可以顯示數(shù)字，而且可以顯示漢字和圖象，這樣設(shè)計(jì)產(chǎn)生的效果非常直觀，具有人性化設(shè)計(jì)。在本設(shè)計(jì)中采用12864作為顯示部分，電路原理圖如圖2-8所示：圖3-8顯示、單片機(jī)最小系統(tǒng)模塊的電路原理圖2.5.3電源方案方案一：采用雙電源供電。用兩個(gè)電源分別給控制系統(tǒng)和電機(jī)系統(tǒng)供電，將兩個(gè)系統(tǒng)完全隔離，利用光電耦合器傳輸信號(hào)，將電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)所造成的干擾徹底消除，這樣就提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。方案二：用單電源給電機(jī)系統(tǒng)供電，但是控制系統(tǒng)對(duì)電流需求量大，因?yàn)殡姍C(jī)啟動(dòng)瞬間電流會(huì)很大，會(huì)造成控制系統(tǒng)電壓不穩(wěn)，干擾較大，嚴(yán)重時(shí)可能造成單片機(jī)系統(tǒng)掉電。綜上所述，采用方案二且用5節(jié)1.5V的干電磁組成7.5V的電源或使用蓄電池給電機(jī)系統(tǒng)供電，用1節(jié)9V的干電磁與7805組成輸出恒為5V的電源給控制系統(tǒng)供電。本設(shè)計(jì)考慮到小車所能承受的壓力有限，所以采用比較簡(jiǎn)單的由7805組成的電源對(duì)小車系統(tǒng)進(jìn)行供電。2.5.4聲音提示方案一：采用74LS04非門組成的普通電路，由單片機(jī)產(chǎn)生不同的頻率信號(hào)來(lái)完成聲音提示，此方案易于實(shí)現(xiàn)，成本也不高，能完成聲音提示功能，可給人以提示的可懂性比較差。方案二：采用ISD1420可分段錄放音模塊，能夠給人以直觀的提示，但I(xiàn)DS1420錄放音模塊價(jià)格比較高，也可以采用此方案來(lái)處理，但由于該芯片最大錄音時(shí)間為20S，可讀性比較好，具有人性化的操作，對(duì)題目設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)可能達(dá)不到要求。方案三：采用ISD2560錄放音模塊，同樣能夠給人以直觀的提示，價(jià)格也比較高，同時(shí)該芯片最大錄音時(shí)間為60S，可讀性很好，具有人性化的操作，可以滿足題目要求。綜上所述：方案一對(duì)一般的報(bào)警可以達(dá)到要求，但在設(shè)計(jì)中要求做到人性化的要求，因此放棄方案一，對(duì)方案二和方案三采用錄音時(shí)間長(zhǎng)的ISD2560來(lái)實(shí)現(xiàn)，這樣更能保證設(shè)計(jì)的可靠性和有效性。此模塊有三部分電路組成，可以獨(dú)立地完成各自的功能，語(yǔ)音播放功能可以達(dá)到直觀，具有人性化的服務(wù)。聲光電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，主要用以報(bào)警提示。溫度檢測(cè)電路利用DS18B20溫度傳感器的特點(diǎn)，可以準(zhǔn)確地檢測(cè)到周圍環(huán)境的溫度。其原理圖如圖2-9所示。圖2-9聲光、語(yǔ)音提示檢測(cè)模塊圖2.6控制電路2.6.1攔柵控制電路電路主要是步進(jìn)機(jī)驅(qū)動(dòng)的電路，由于攔柵有一定的重量，所以驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)力就必須大，因此可以采用驅(qū)動(dòng)力大的專用芯片L298N來(lái)驅(qū)動(dòng)。其原理圖如圖2-10所示。圖3-10攔柵控制電路2.6.2車速檢測(cè)模塊電路在車軸上固定安裝一對(duì)紅外對(duì)管，在車輪圓周上粘貼一段白紙條。當(dāng)車輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，遮光條通過(guò)紅外對(duì)管，使其得到通斷相間的高低電平信號(hào)。得到的信號(hào)經(jīng)過(guò)由LM393組成的過(guò)壓比較器，使輸出電壓規(guī)范到兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)值，再發(fā)送至單片機(jī)分析處理，用以實(shí)現(xiàn)車速和薄鐵片距離的計(jì)算。具體路如圖2-11所示。在設(shè)計(jì)中，我們將紅外對(duì)管安裝在智能車的后輪上，由于前輪要完成轉(zhuǎn)彎的功能，如果將紅外對(duì)管安裝在前輪，轉(zhuǎn)彎的靈活性就變差了，而且測(cè)的數(shù)據(jù)不夠準(zhǔn)確，因此裝在車的后輪上。圖2-11車速檢測(cè)模塊電路圖2.6.3語(yǔ)音控制模塊電路本模塊為小車的附加功能模塊，主要采用柱極式話筒接收聲波信號(hào)，通過(guò)三極管放大電路放大信號(hào)，使信號(hào)經(jīng)過(guò)電容和整流的二極管得到一個(gè)電壓峰值為一伏特的脈沖信號(hào)，并經(jīng)過(guò)74HC04取反后供單片機(jī)控制，從而實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音控制。圖2-12語(yǔ)音控制模塊原理圖其中圖中P15為連接柱極式話筒的接口，P16為電源接口，R23的作用是調(diào)節(jié)話筒的靈敏度，C7則是用來(lái)濾除波形中的直流部分。中間電路為典型的三極管共e極放大電路，其放大倍數(shù)可以根據(jù)R24和R25來(lái)確定。但由于9013管的自身特性，使的其最大的放大電壓為1伏，經(jīng)過(guò)電容的整形形成直流電壓輸入二極管。當(dāng)話筒沒(méi)有接受到一定強(qiáng)度的聲波時(shí)，由于二極管的管壓降，使電壓不能經(jīng)過(guò)其到非門芯片而讓芯片輸出電平為數(shù)字“1”，但當(dāng)話筒接收到的聲波信號(hào)經(jīng)放大后超過(guò)二極管的管壓降，非門的輸入端上有一個(gè)正電壓，而使輸出端為低電平“0”，實(shí)現(xiàn)跳變觸發(fā)的產(chǎn)生，進(jìn)而讓單片機(jī)的中斷口進(jìn)行判斷，作出響應(yīng)，因此實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音控制。3系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)軟件設(shè)計(jì)是實(shí)現(xiàn)小車智能運(yùn)轉(zhuǎn)的關(guān)鍵所在，相當(dāng)于人類大腦思維活動(dòng)，通過(guò)軟件設(shè)計(jì)可將各個(gè)變化信號(hào)數(shù)據(jù)有效的結(jié)合處理，產(chǎn)生相應(yīng)的動(dòng)作反應(yīng)。在小車運(yùn)行的控制過(guò)程中，我們采用模糊控制算法實(shí)現(xiàn)對(duì)小車樣本訓(xùn)練。3.1模糊控制法3.1.1模糊理論的發(fā)展20世紀(jì)60年代，美國(guó)加利福尼亞大學(xué)著名教授扎德發(fā)表了一篇關(guān)于模糊集合的論文，由此提出了模糊理論。四十多年來(lái)，在模糊理論算法、模糊推理、工業(yè)控制應(yīng)用，以及穩(wěn)定性理論研究方面，都有不少研究論文發(fā)表。80年代后，自動(dòng)控制系統(tǒng)隨著被控對(duì)象的復(fù)雜化，它不僅表現(xiàn)在控制系統(tǒng)具有多輸入、多輸出的強(qiáng)偶合性、參數(shù)時(shí)變性和嚴(yán)重的非線性等特性，更突出的是從系統(tǒng)對(duì)象所能獲取的知識(shí)信息量相對(duì)的減少，以及與此相反的對(duì)控制性能的要求卻日益高度化。如今，對(duì)模糊推理算法、控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、穩(wěn)定性等問(wèn)題的研究成果已進(jìn)入實(shí)用化生產(chǎn)，在工業(yè)窯爐應(yīng)用的方面，其成果已被廣泛的利用，如退火爐，水泥爐及電弧冶煉爐的控制等。目前，模糊控制技術(shù)有了更大的發(fā)展。在過(guò)去，人們將機(jī)械設(shè)備和生產(chǎn)過(guò)程作為一個(gè)控制對(duì)象，而現(xiàn)在模糊控制技術(shù)已經(jīng)開(kāi)始大量應(yīng)用在家用電器、交通工具等方面。3.1.2模糊控制算法原理模糊控制的主要規(guī)則是模糊控制規(guī)則，也就好比用人口頭上的語(yǔ)言對(duì)操作員的手動(dòng)控制操作進(jìn)行描述，得到一些模糊、不準(zhǔn)確的規(guī)則，這些規(guī)則就是我們所說(shuō)的模糊控制中的模糊控制規(guī)則。這些模糊控制規(guī)則提供了一個(gè)描述人類的行為及決策分析的自然架構(gòu)。在日常的生產(chǎn)生活中，在人工操作的環(huán)境下，是不需要建立控制和被控的這樣一個(gè)數(shù)學(xué)模型。但是在模擬人工控制過(guò)程中，對(duì)操作員控制操縱的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行歸納、分類、總結(jié)，從而得出一系列控制規(guī)則，然后把這些規(guī)則進(jìn)行相對(duì)的處理，從而得出相應(yīng)的模糊控制算法，再利用計(jì)算機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)并且操作這些模糊語(yǔ)句，這樣就形成了相對(duì)簡(jiǎn)單的模糊控制器，而其中的模糊控制算法則描述了控制器的行為特征[15]。建立模糊控制規(guī)則的方法有很多，歸納總結(jié)為一下的三種：以專家的經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)、操作員的操作模式和學(xué)習(xí)。模糊控制的控制過(guò)程，如果由人來(lái)實(shí)現(xiàn)，都是按照這樣的一個(gè)順序進(jìn)行的：感覺(jué)器官的觀測(cè)（獲取信息）人腦的思維、判斷（存儲(chǔ)和處理信息）手動(dòng)的調(diào)整（信息的實(shí)施）。3.1.3智能小車中的模糊控制算法本設(shè)計(jì)的模糊控制規(guī)則的建立方法是：智能小車通過(guò)經(jīng)驗(yàn)和測(cè)試數(shù)據(jù)來(lái)建立模糊控制規(guī)則，如圖3-1所示模糊控制算法規(guī)則。單片機(jī)核心控制處理系統(tǒng)單片機(jī)核心控制處理系統(tǒng)智能行駛尋跡裝置避障裝置語(yǔ)音裝置遙控裝置圖3-1模糊控制算法規(guī)則其主要控制過(guò)程為：尋跡與避障的紅外發(fā)射裝置發(fā)送信息，由接收裝置接收，接收裝置相當(dāng)于人的感覺(jué)器官獲取信息傳給單片機(jī)，單片機(jī)相當(dāng)于人的大腦，可以存儲(chǔ)和處理信息，通過(guò)訓(xùn)練樣本庫(kù)，測(cè)試出小車尋跡最佳偏轉(zhuǎn)角度，最佳避障距離等，包括其他的遙控信號(hào)、語(yǔ)音信號(hào)等，從而命令智能小車執(zhí)行相應(yīng)的操作，完成智能行駛。3.2軟件設(shè)計(jì)框圖圖3-2軟件設(shè)計(jì)框圖本系統(tǒng)中通過(guò)遙控啟動(dòng)后，小車一直處于自動(dòng)尋跡和尋找障礙信號(hào)的狀態(tài)中，當(dāng)避障信號(hào)和遙控信號(hào)任一信號(hào)給單片機(jī)收集到后都轉(zhuǎn)入相應(yīng)的狀態(tài)停止和遙控方向行駛。另外中斷控制程序語(yǔ)音控制則是實(shí)現(xiàn)當(dāng)外部有一定強(qiáng)度的信號(hào)進(jìn)入控制核心就對(duì)整個(gè)小車實(shí)現(xiàn)狀態(tài)停止等待功能，其主程序流程如圖3-2所示。3.3軟件設(shè)計(jì)部分源程序本程序以匯編的形式編輯，結(jié)合硬件實(shí)現(xiàn)小車整個(gè)系統(tǒng)功能。小車以自動(dòng)尋跡為主體，不斷測(cè)試避障信號(hào)，實(shí)現(xiàn)隨時(shí)避障，并通過(guò)遙控控制小車的方向行駛。此程序主要以查詢方式實(shí)現(xiàn)，同時(shí)也結(jié)合了語(yǔ)音控制的中斷方式，主體程序如下：ORG0000HLJMPSTARTORG03HLJMPINT0;跳入中斷程序，進(jìn)行語(yǔ)音控制START:MOVIE,#81HSETBIT0;開(kāi)放中斷JBP0.1,houJBP0.0,qian;查詢判斷按鍵，當(dāng)有遙控按鍵按下出JBP0.3,zuo;現(xiàn)高電平就跳轉(zhuǎn)到相應(yīng)子程序，運(yùn)行JBP0.2,you;小車JMPSTARTINT0:SETBP3.5;中斷語(yǔ)音控制子程序SETBP3.4SETBP3.6SETBP3.7CALLanjian;中斷停止后可由遙控重新啟動(dòng)CALLDelay1SJMPINT0RETIqian:CLRP3.4;前行子程序CLRP3.7LOOP1:SETBP3.5;左輪SETBP3.6;右輪CALLDelay1SCLRP3.5CLRP3.6;通過(guò)延時(shí)減慢電機(jī)轉(zhuǎn)速CALLDelay1SJNBP2.6,Bting;實(shí)現(xiàn)避障功能CALLanjian;實(shí)現(xiàn)遙控按鍵控制，并不斷執(zhí)行尋跡JMPLOOP1hou:CLRP3.5;后退子程序CLRP3.6LOOP:SETBP3.4SETBP3.7CALLDelay1SCLRP3.4CLRP3.7CALLDelay1SCALLanjianJMPLOOPzuo:CLRP3.4;左轉(zhuǎn)子程序CLRP3.7LOOP2:CLRP3.5SETBP3.6CALLDelay1SCLRP3.5CLRP3.6CALLDelay1SJNBP2.6,BtingCALLanjianJMPLOOP2you:CLRP3.4;右轉(zhuǎn)子程序CLRP3.7LOOP3:SETBP3.5CLRP3.6CALLDelay1SCLRP3.5CLRP3.6CALLDelay1SJNBP2.6,BtingCALLanjianJMPLOOP3Bting:SETBP3.5;停止子程序，電機(jī)兩端都置高電平實(shí)現(xiàn)SETBP3.4SETBP3.6SETBP3.7CALLDelay1SCALLanjianJMPBtinganjian:JBP0.1,hou;按鍵子程序，包括遙控，尋跡JBP0.0,qianJBP0.3,zuoJBP0.2,youJBP2.4,zuoJBP2.5,youRETDelay1S:MOVR1,#10H;延時(shí)子程序del0:MOVR2,#10Hdel1:MOVR3,#100Hkk:DJNZR3,kkDJNZR2,del1DJNZR1,del0RETEND4制作和調(diào)試4.1使用的儀器儀表及軟件數(shù)字萬(wàn)用表DT9203單片機(jī)仿真器WAVE6000直流穩(wěn)壓穩(wěn)流電源DH1718E-5畫(huà)圖制板軟件PROTEL99SE編譯軟件ISP在線編譯電烙鐵TLW-304.2系統(tǒng)制作根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，本系統(tǒng)的制作主要是硬件制作，包括三個(gè)部分：面包板上的調(diào)試，PCB電路板的制作，各元器件的焊接和模塊的連接。面包板上的調(diào)試是保證系統(tǒng)功能穩(wěn)定實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)，在各個(gè)模塊都能產(chǎn)生相應(yīng)的信號(hào)后可以根據(jù)電路圖制作集成PCB電路板，使系統(tǒng)電路美觀而且更能保證穩(wěn)定性，最后通過(guò)焊接元器件，實(shí)現(xiàn)有效功能后連接到小車平臺(tái)上，形成完美整體。其中制作集成PCB電路板過(guò)程最為復(fù)雜，在面包板上的調(diào)試過(guò)程完成后根據(jù)已有的電路，將其通過(guò)電路畫(huà)圖軟件得到原理圖并進(jìn)一步轉(zhuǎn)化生成PCB圖。在得到PCB電路圖后，通過(guò)1：1比例打印到熱轉(zhuǎn)印紙，熱轉(zhuǎn)印紙轉(zhuǎn)印到已經(jīng)截好的銅板上，放進(jìn)三氯化鐵溶液中腐蝕得到成型電路板，最后根據(jù)板上的焊盤進(jìn)行鉆孔，完成PCB電路板制作[17]。4.3系統(tǒng)調(diào)試本系統(tǒng)的調(diào)試共分為三大部分：硬件調(diào)試，軟件調(diào)試和軟硬件聯(lián)調(diào)。由于在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中采用模塊設(shè)計(jì)法，所以方便對(duì)各電路模塊功能進(jìn)行逐級(jí)測(cè)試：?jiǎn)纹瑱C(jī)控制模塊的調(diào)試、無(wú)線遙控模塊的調(diào)試、紅外對(duì)管尋跡模塊的調(diào)試、紅外線避障模塊的調(diào)試以及電機(jī)控制模塊和語(yǔ)音控制模塊的調(diào)試，最后將各模塊組合后結(jié)合軟件進(jìn)行整體測(cè)試。4.3.1硬件調(diào)試對(duì)各個(gè)模塊的功能進(jìn)行調(diào)試，主要調(diào)試各模塊能否實(shí)現(xiàn)指定的功能。1電機(jī)控制此模塊調(diào)試實(shí)現(xiàn)的功能是結(jié)合軟件共同實(shí)現(xiàn)，當(dāng)連接單片機(jī)與電機(jī)控制芯片的I/0加上一定的電平可以實(shí)現(xiàn)電機(jī)左右轉(zhuǎn)向，前后轉(zhuǎn)向以及停止等功能，同時(shí)通過(guò)程序延時(shí)降低電機(jī)轉(zhuǎn)速。2無(wú)線遙控此功能實(shí)現(xiàn)四個(gè)按鍵控制四路方向，按下“D”，小車向前行駛，“B”對(duì)應(yīng)向后，“C”對(duì)應(yīng)向左，“A”則實(shí)現(xiàn)向右行駛功能。3紅外對(duì)管尋跡尋跡對(duì)管有兩個(gè)組成，所以分別調(diào)試其兩路有效信號(hào)。當(dāng)兩對(duì)管都放置黑線之外的白色地板上時(shí)，單片機(jī)對(duì)應(yīng)I/O口收到的電平都為低，輸入電壓為0.3V左右，當(dāng)左邊的紅外線管進(jìn)入黑線范圍，對(duì)應(yīng)電平變高，為4.2V左右，同時(shí)指示等紅燈亮，說(shuō)明要控制小車右轉(zhuǎn)；當(dāng)在右邊時(shí)同左邊情況對(duì)應(yīng)，需控制左轉(zhuǎn)。4紅外線避障尋跡信號(hào)，在沒(méi)有障礙物時(shí)輸入電壓為0.9V左右，屬于低電平，碰到障礙物電壓跳變?yōu)?.7V左右，以此來(lái)得到單片機(jī)控制。5語(yǔ)音控制主要是得到一個(gè)觸發(fā)跳變信號(hào)，經(jīng)過(guò)此電路的連接，連接與單片機(jī)的74HC04的2腳在沒(méi)有一定聲波輸入是屬于高電平，電壓為5V，當(dāng)接收到一定聲波后電壓馬上變?yōu)?.1V，產(chǎn)生了觸發(fā)跳變，供單片中斷口實(shí)現(xiàn)功能。但由于硬件的限制，此信號(hào)得到需要一個(gè)相當(dāng)強(qiáng)的聲音才可實(shí)現(xiàn)效果。4.3.2軟件調(diào)試軟件調(diào)試采用單片機(jī)仿真器WAVE6000及微機(jī)，將編好的程序進(jìn)行調(diào)試，主要是檢查語(yǔ)法錯(cuò)誤并確認(rèn)硬件完整無(wú)誤。由于本系統(tǒng)是分模塊進(jìn)行程序設(shè)計(jì)的，所以調(diào)試時(shí)先分模塊進(jìn)行調(diào)試。如小車紅外線尋跡程序，在調(diào)試時(shí)將它放在一個(gè)子程序里單獨(dú)測(cè)試，看其是否能夠完成預(yù)定的功能，如能，測(cè)試通過(guò)，否則，修改并反復(fù)測(cè)試直到通過(guò)。雖然在軟件的調(diào)試和檢測(cè)過(guò)程中，綜合采用了設(shè)定斷點(diǎn)、跟蹤等調(diào)試手段，使得調(diào)試工作變得簡(jiǎn)單直接進(jìn)行。但是也出現(xiàn)了一定的問(wèn)題，如語(yǔ)音程序只能實(shí)現(xiàn)第一次調(diào)用，電機(jī)延時(shí)沒(méi)起到效果等等。通過(guò)了多次分離合并，修改測(cè)試語(yǔ)句以及單片機(jī)外加LED燈觀察現(xiàn)象等方法得以解決，達(dá)到綜合效果。4.3.3聯(lián)合調(diào)試各模塊都調(diào)試通過(guò)之后，將各個(gè)模塊連接起來(lái)與硬件結(jié)合進(jìn)行聯(lián)合調(diào)試。在進(jìn)行聯(lián)合調(diào)試時(shí)，經(jīng)過(guò)反復(fù)的實(shí)驗(yàn)，不斷的來(lái)修改參數(shù)來(lái)完善結(jié)果。使程序按照要求設(shè)計(jì)的要求進(jìn)行。5總結(jié)本設(shè)計(jì)方案按照任務(wù)書(shū)的要求，以51單片機(jī)為控制核心，結(jié)合無(wú)線遙控模塊、紅外對(duì)管尋跡模塊、紅外線避障模塊、電機(jī)控制模塊和語(yǔ)音控制模塊實(shí)現(xiàn)小車的自動(dòng)尋跡功能（按路面的黑色軌道行駛），自動(dòng)避障功能，無(wú)線遙控和語(yǔ)音控制功能?；就瓿筛黜?xiàng)指標(biāo)，實(shí)現(xiàn)小車的智能化行駛。系統(tǒng)是通過(guò)軟硬結(jié)合的方式，得到硬件檢測(cè)信號(hào)后輸入單片機(jī)各個(gè)對(duì)應(yīng)的I/O接口，通過(guò)匯編程序控制過(guò)程，小車由遙控啟動(dòng)后，自動(dòng)尋跡，并不斷檢測(cè)遙控、避障和語(yǔ)音信號(hào)，只要得到其中任何一種信號(hào)都將轉(zhuǎn)入它們對(duì)應(yīng)的功能模塊，實(shí)現(xiàn)有效控制。參考文獻(xiàn)[1]高洪堯.江銘交.匯光幕靶精度測(cè)量原理及應(yīng)用[J].西安工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào)，1995，15(3)：242-245.[2]高月華.基于紅外光電傳感器的智能車自動(dòng)尋跡系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].半導(dǎo)體光電，2009，30(1)：134-137.[3]儲(chǔ)江偉.郭克友.王榮本.自動(dòng)導(dǎo)向車導(dǎo)向技術(shù)分析與評(píng)價(jià)[J].起重運(yùn)輸機(jī).2002，11(2)：20-21.[4]王榮本.張友坤.王志中.世界自動(dòng)導(dǎo)向車輛系統(tǒng)(AGVS)的發(fā)展[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)1994，30(2)：18-21.[5]徐鶴.淺談自動(dòng)導(dǎo)向車(AGV)原理與應(yīng)用[J].天津成人高等學(xué)校聯(lián)合學(xué)報(bào)2005，7(5)：50-52.[6]曾星星，基于攝像頭的路徑識(shí)別智能車控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J]，湖北汽車工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào)，2008，22(2)：73-78.[7]飛思卡爾半導(dǎo)體公司.全國(guó)大學(xué)生智能車競(jìng)賽與飛思卡爾S12單片機(jī)[J]單片機(jī)與入式系統(tǒng)應(yīng)用.2007，6(8)：78-79.[8]夏美云，張鴻彥.人工智能發(fā)展探討[J].焦作大學(xué)學(xué)報(bào)，2005，5(4):49-66.[9]江晉劍，錢萌.一種基于AT89S52的簡(jiǎn)易智能小車設(shè)計(jì)[J].科技論文，2007，7(3):97-100.[10]船倉(cāng)一郎，土屋堯，崛桂太郎（日）.機(jī)器人控制電子學(xué)[M].北京：科技出版社，2004:154-155.[11]劉啟新.電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)[M].3版.北京：電力工業(yè)出版社，2011:242-243.[12]劉豹，唐萬(wàn)生.現(xiàn)代控制理論[M].3版.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006:200-202.[13]徐科軍.傳感器與檢測(cè)技術(shù)[M].3版.北京：電子工業(yè)出版社，2011:98-101.[14]李正軍.計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)[M].2版.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2009:47-49.[15]李正軍.計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)[M].2版.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2009:181-184.[16]張以和，陳敵北.例說(shuō)8051[M].北京：人民郵電出版社，2006:76-79.[17]趙廣林.輕松跟我學(xué)Protel99SE電路設(shè)計(jì)與制版[M].北京：電子工業(yè)出版社，2005:37-39.致謝本人在做設(shè)計(jì)期間，得到了老師的精心指導(dǎo)，多次尋找相關(guān)資料，為我指出了那些地方是可行的，那些地方做得不足的。田老師以其嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的治學(xué)態(tài)度，嚴(yán)格苛刻的精神，一絲不茍、精益求精的工作作風(fēng)和進(jìn)取創(chuàng)新的精神對(duì)我產(chǎn)生了重要的影響。淵博的專業(yè)知識(shí)、嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的治學(xué)態(tài)度對(duì)了我有著深深的影響。同時(shí)田老師致力要求我自己獨(dú)立完成設(shè)計(jì)，盡量做的更好，力求完美，也培養(yǎng)我以后做事的獨(dú)立性和認(rèn)真性。同時(shí)也要感謝王輝同學(xué)，他在我遇到瓶頸的時(shí)候給我查閱各種相關(guān)書(shū)籍和資料，感謝劉海江同學(xué)教會(huì)了我如何更好地去使用各種軟件工具制作出更為直白明了的原理圖。持續(xù)幾個(gè)月的忙碌，本次畢業(yè)設(shè)計(jì)已經(jīng)接近尾聲，雖然不是特別完美，但它凝聚了多方的心血，作為一個(gè)本科生的畢業(yè)設(shè)計(jì)，由于視野和知識(shí)面的匱乏，難免有許多考慮不周全的地方，如果沒(méi)有導(dǎo)師的督促指導(dǎo)，同學(xué)們的支持合作，想要完成這個(gè)設(shè)計(jì)是難以想象的。和他們的接觸和交流不僅使我樹(shù)立了遠(yuǎn)大的學(xué)術(shù)目標(biāo)、掌握了基本的研究方法，還使我明白了如何去做好一件事，如何去待人待事。在此深深得感謝田老師，以及指導(dǎo)，關(guān)心和幫助我的同學(xué)和朋友，感謝你們使得我不斷的在學(xué)習(xí)中進(jìn)步，成長(zhǎng)，讓我在前進(jìn)的途中走得更加的踏實(shí)?；贑8051F單片機(jī)直流電動(dòng)機(jī)反饋控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究基于單片機(jī)的嵌入式Web服務(wù)器的研究MOTOROLA單片機(jī)MC68HC（8）05PV8/A內(nèi)嵌EEPROM的工藝和制程方法及對(duì)良率的影響研究基于模糊控制的電阻釬焊單片機(jī)溫度控制系統(tǒng)的研制基于MCS-51系列單片機(jī)的通用控制模塊的研究基于單片機(jī)實(shí)現(xiàn)的供暖系統(tǒng)最佳啟停自校正（STR）調(diào)節(jié)器單片機(jī)控制的二級(jí)倒立擺系統(tǒng)的研究基于增強(qiáng)型51系列單片機(jī)的TCP/IP協(xié)議棧的實(shí)現(xiàn)基于單片機(jī)的蓄電池自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)基于32位嵌入式單片機(jī)系統(tǒng)的圖像采集與處理技術(shù)的研究基于單片機(jī)的作物營(yíng)養(yǎng)診斷專家系統(tǒng)的研究基于單片機(jī)的交流伺服電機(jī)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)研究與開(kāi)發(fā)基于單片機(jī)的泵管內(nèi)壁硬度測(cè)試儀的研制基于單片機(jī)的自動(dòng)找平控制系統(tǒng)研究基于C8051F040單片機(jī)的嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)基于單片機(jī)的液壓動(dòng)力系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測(cè)儀開(kāi)發(fā)模糊Smith智能控制方法的研究及其單片機(jī)實(shí)現(xiàn)一種基于單片機(jī)的軸快流CO〈,2〉激光器的手持控制面板的研制基于雙單片機(jī)沖床數(shù)控系統(tǒng)的研究基于CYGNAL單片機(jī)的在線間歇式濁度儀的研制基于單片機(jī)的噴油泵試驗(yàn)臺(tái)控制器的研制基于單片機(jī)的軟起動(dòng)器的研究和設(shè)計(jì)基于單片機(jī)控制的高速快走絲電火花線切割機(jī)床短循環(huán)走絲方式研究基于單片機(jī)的機(jī)電產(chǎn)品控制系統(tǒng)開(kāi)發(fā)基于PIC單片機(jī)的智能手機(jī)充電器基于單片機(jī)的實(shí)時(shí)內(nèi)核設(shè)計(jì)及其應(yīng)用研究基于單片機(jī)的遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究基于單片機(jī)的煙氣二氧化硫濃度檢測(cè)儀的研制基于微型光譜儀的單片機(jī)系統(tǒng)單片機(jī)系統(tǒng)軟件構(gòu)件開(kāi)發(fā)的技術(shù)研究基于單片機(jī)的液體點(diǎn)滴速度自動(dòng)檢測(cè)儀的研制基于單片機(jī)系統(tǒng)的多功能溫度測(cè)量?jī)x的研制基于PIC單片機(jī)的電能采集終端的設(shè)計(jì)和應(yīng)用基于單片機(jī)的光纖光柵解調(diào)儀的研制氣壓式線性摩擦焊機(jī)單片機(jī)控制系統(tǒng)的研制基于單片機(jī)的數(shù)字磁通門傳感器基于單片機(jī)的旋轉(zhuǎn)變壓器-數(shù)字轉(zhuǎn)換器的研究基于單片機(jī)的光纖Bragg光柵解調(diào)系統(tǒng)的研究單片機(jī)控制的便攜式多功能乳腺治療儀的研制基于C8051F020單片機(jī)的多生理信號(hào)檢測(cè)儀基于單片機(jī)的電機(jī)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)Pico專用單片機(jī)核的可測(cè)性設(shè)計(jì)研究基于MCS-51單片機(jī)的熱量計(jì)基于雙單片機(jī)的智能遙測(cè)微型氣象站MCS-51單片機(jī)構(gòu)建機(jī)器人的實(shí)踐研究基于單片機(jī)的輪軌力檢測(cè)基于單片機(jī)的GPS定位儀的研究與實(shí)現(xiàn)基于單片機(jī)的電液伺服控制系統(tǒng)用于單片機(jī)系統(tǒng)的MMC卡文件系統(tǒng)研制基于單片機(jī)的時(shí)控和計(jì)數(shù)系統(tǒng)性能優(yōu)化的研究基于單片機(jī)和CPLD的粗光柵位移測(cè)量系統(tǒng)研究單片機(jī)控制的后備式方波UPS提升高職學(xué)生單片機(jī)應(yīng)用能力的探究基于單片機(jī)控制的自動(dòng)低頻減載裝置研究基于單片機(jī)控制的水下焊接電源的研究基于單片機(jī)的多通道數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)基于uPSD3234單片機(jī)的氚表面污染測(cè)量?jī)x的研制基于單片機(jī)的紅外測(cè)油儀的研究96系列單片機(jī)仿真器研究與設(shè)計(jì)基于單片機(jī)的單晶金剛石刀具刃磨設(shè)備的數(shù)控改造基于單片機(jī)的溫度智能控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)基于MSP430單片機(jī)的電梯門機(jī)控制器的研制基于單片機(jī)的氣體測(cè)漏儀的研究基于三菱M16C/6N系列單片機(jī)的CAN/USB協(xié)議轉(zhuǎn)換器基于單片機(jī)和DSP的變壓器油色譜在線監(jiān)測(cè)技術(shù)研究基于單片機(jī)的膛壁溫度報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)基于AVR單片機(jī)的低壓無(wú)功補(bǔ)償控制器的設(shè)計(jì)基于單片機(jī)船舶電力推進(jìn)電機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)基于單片機(jī)網(wǎng)絡(luò)的振動(dòng)信號(hào)的采集系統(tǒng)基于單片機(jī)的大容量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)的應(yīng)用研究基于單片機(jī)的疊圖機(jī)研究與教學(xué)方法實(shí)踐基于單片機(jī)嵌入式Web服務(wù)器技術(shù)的研究及實(shí)現(xiàn)基于AT89S52單片機(jī)的通用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)基于單片機(jī)的多道脈沖幅度分析儀研究機(jī)器人旋轉(zhuǎn)電弧傳感角焊縫跟蹤單片機(jī)控制系統(tǒng)基于單片機(jī)的控制系統(tǒng)在PLC虛擬教學(xué)實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用研究基于單片機(jī)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)通信研究與應(yīng)用基于PIC16F877單片機(jī)的莫爾斯碼自動(dòng)譯碼系統(tǒng)設(shè)計(jì)與研究基于單片機(jī)的模糊控制器在工業(yè)電阻爐上的應(yīng)用研究基于雙單片機(jī)沖床數(shù)控系統(tǒng)的研究與開(kāi)發(fā)基于Cygnal單片機(jī)的μC/OS-Ⅱ的研