智能小車(chē)設(shè)計(jì)指導(dǎo)第一版

1、 電子設(shè)計(jì)部QQ討論群831591754.3后輪電機(jī)的控制前面已經(jīng)講過(guò)后輪電機(jī)有單片機(jī)通過(guò)驅(qū)動(dòng)芯片進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，那么對(duì)后輪電機(jī)的控制很顯然也就包括了方向和速度的控制。方向的控制很簡(jiǎn)單，電路圖如圖3.14所示，前面說(shuō)過(guò)電機(jī)和至單片機(jī)的的1234四個(gè)是一一對(duì)應(yīng)的，其中12是一個(gè)通道，使能為ENA腳控制，高電平有效，34是第二個(gè)通道，使能由ENB控制。因此可以把電機(jī)接在12腳上（圖3.14中P5的12腳），因此如果接單片機(jī)的12腳分別接在51單片機(jī)的P1.0，P1.1兩腳如果在程序中令P1.0=1；P1.1=0；電機(jī)正轉(zhuǎn)，則P1.0=0；P1.1=1；電機(jī)反轉(zhuǎn)，而如果在程序中對(duì)P1.0或1.1腳產(chǎn)生一個(gè)

2、PWM波來(lái)控制，那么不同的占空比就會(huì)讓電機(jī)具有不同的速度。對(duì)于電機(jī)的調(diào)速控制有以下兩點(diǎn)說(shuō)明：應(yīng)注意選擇合適的控制頻率，過(guò)高可能導(dǎo)致電機(jī)不轉(zhuǎn)，頻率過(guò)低可能使電機(jī)間歇性轉(zhuǎn)動(dòng)。使用不同占空比的PWM波控制電機(jī)時(shí)有時(shí)雖然在空轉(zhuǎn)的情況下電機(jī)速度降低但是同時(shí)帶負(fù)載的情況會(huì)嚴(yán)重降低，所以在以往的比賽中經(jīng)常出現(xiàn)有的小車(chē)在轉(zhuǎn)彎時(shí)出現(xiàn)跑不動(dòng)的情況，因此應(yīng)注意選擇頻率和占空比。4.4程序總體的設(shè)計(jì)對(duì)于簡(jiǎn)單的智能小車(chē)程序設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)一般都采用查詢的方式，即先查詢光電管的狀態(tài)，然后根據(jù)光電管的狀態(tài)選擇舵機(jī)的控制信號(hào)，控制舵機(jī)轉(zhuǎn)過(guò)一定角度，同時(shí)控制后輪的轉(zhuǎn)速變化。具體是設(shè)計(jì)各有不同如簡(jiǎn)單的if語(yǔ)句輪流判斷或者switch語(yǔ)句

3、都可以實(shí)現(xiàn)類(lèi)似的功能,因此程序的一般結(jié)構(gòu)為：頭文件全局變量定義中斷服務(wù)函數(shù)主函數(shù)端口定時(shí)器設(shè)置死循環(huán)查詢光電管狀態(tài)設(shè)定舵機(jī)轉(zhuǎn)過(guò)角度設(shè)定后輪轉(zhuǎn)動(dòng)方向和速度雖然一般程序的結(jié)構(gòu)大致如此，但是還是有很多可以優(yōu)化的地方，如簡(jiǎn)單的查詢方式效率過(guò)低，可以將光電管可能的狀態(tài)，舵機(jī)PWM波的值，后輪PWM的值三者設(shè)為三個(gè)長(zhǎng)度相同的對(duì)應(yīng)數(shù)組，這樣就可以以for循環(huán)查詢的方式將將三者對(duì)應(yīng)起來(lái)，提高了效率，同時(shí)還可以拓展可能出現(xiàn)的情況。具體的程序我認(rèn)為絕非三言兩語(yǔ)能夠總結(jié)的也不是一時(shí)半會(huì)能夠?qū)W會(huì)的，在這里我只能提供一個(gè)方向和大致的思路，真正完善的程序設(shè)計(jì)還是要建立在大量實(shí)踐的基礎(chǔ)之上。4.5程序設(shè)計(jì)的發(fā)揮與拓展前面已

4、經(jīng)說(shuō)過(guò)程序設(shè)計(jì)的思路，在硬件設(shè)計(jì)中也講過(guò)測(cè)速模塊的設(shè)計(jì)，因此在程序設(shè)計(jì)中我還是將它放在發(fā)揮與拓展的部分中，對(duì)于測(cè)速一般有兩種方式，實(shí)際上著兩種方式還是建立在對(duì)定時(shí)器的靈活使用之上，一種是定時(shí)計(jì)數(shù)，即在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)計(jì)數(shù)測(cè)速模塊采集到的脈沖次數(shù)，二是定數(shù)計(jì)時(shí)，即計(jì)數(shù)到一定的次數(shù)時(shí)去計(jì)算所用的時(shí)間，無(wú)論哪種方法一般都是兩個(gè)定時(shí)器配合使用，即一個(gè)計(jì)數(shù)，一個(gè)計(jì)時(shí)。說(shuō)完測(cè)速，下面想說(shuō)的是算法的優(yōu)化，也許這個(gè)小車(chē)過(guò)于簡(jiǎn)單，還談不上什么算法不算法的，但是仍然有很多技巧值得我們?nèi)W(xué)習(xí)區(qū)摸索。在控制方面最簡(jiǎn)單的一點(diǎn)估計(jì)就不用我多說(shuō)了轉(zhuǎn)彎減速，直道加速，這是小車(chē)最基本的部分，而如果配合測(cè)速模塊這一點(diǎn)又有很多可以設(shè)計(jì)

5、的地方，在不同的速度情況下遇到轉(zhuǎn)彎采取什么樣的處理方式又有所不同。舉個(gè)例子，我見(jiàn)過(guò)一個(gè)設(shè)計(jì)，他的轉(zhuǎn)彎設(shè)計(jì)為剎車(chē)的方式，所謂剎車(chē)就是直接讓電機(jī)倒轉(zhuǎn)一定時(shí)間再恢復(fù)即可起到剎車(chē)的效果。這一點(diǎn)也算是一個(gè)小小的發(fā)揮，對(duì)于長(zhǎng)直道加速后的一個(gè)急轉(zhuǎn)彎這一招很有效，小車(chē)甚至能夠以一個(gè)很漂亮的擺尾轉(zhuǎn)過(guò)去，但是當(dāng)遇到一個(gè)半圓形車(chē)道時(shí)就出現(xiàn)了小車(chē)不停剎車(chē)的狀況，這一點(diǎn)就是在設(shè)計(jì)上不夠完善。因此在做類(lèi)似的發(fā)揮設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)當(dāng)尤其注意。除此之外還有在光電管狀態(tài)判別上的優(yōu)化，因?yàn)樾≤?chē)的運(yùn)行情況相對(duì)來(lái)說(shuō)比較惡劣，因此在程序設(shè)計(jì)時(shí)還要充分考慮到各種可能出現(xiàn)的情況并在程序中加以限制或過(guò)濾，只有這樣小車(chē)才能有一個(gè)平穩(wěn)的運(yùn)行效果。對(duì)于發(fā)揮

6、我只講那么多，剩下的肯定還有很多我所沒(méi)有注意到或被我給遺漏的，這就要大家發(fā)揮自己的聰明才智去發(fā)揮去拓展了。第五章因?yàn)檫@是遇到問(wèn)題最多的一個(gè)環(huán)節(jié)，調(diào)試也有很多技巧，也是一項(xiàng)硬功對(duì)于很多人來(lái)說(shuō)調(diào)試時(shí)很讓人痛苦的意見(jiàn)事情，因?yàn)檫@是遇到問(wèn)題最多的一個(gè)環(huán)節(jié)，調(diào)試也有很多技巧，也是一項(xiàng)硬功謂調(diào)試就是發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題、改進(jìn)優(yōu)化的一個(gè)過(guò)程，夫，因此有必要好好鍛煉一下。5.1測(cè)試與調(diào)試步驟當(dāng)所有的硬件工作完成后，在開(kāi)始軟件設(shè)計(jì)知識(shí)就要開(kāi)始相關(guān)的測(cè)試于調(diào)試了，對(duì)于小車(chē)的整體來(lái)說(shuō)測(cè)試要按照模塊來(lái)進(jìn)行，一般我認(rèn)為應(yīng)分為以下幾個(gè)步驟：首先測(cè)試電源的工作情況，各個(gè)模塊能否得到良好供電。光電管安裝完成后按照第三章中的方法

7、依次測(cè)試每個(gè)光電管的電壓變化情況，完成后根據(jù)測(cè)試數(shù)據(jù)調(diào)節(jié)電位器選擇合適的參考電壓然后依次測(cè)量比較器或運(yùn)放的輸出端有無(wú)根據(jù)檢測(cè)到黑線的情況產(chǎn)生相應(yīng)的電平變化，若沒(méi)有則檢查相應(yīng)的電路和元件好壞，測(cè)試成功后進(jìn)行下一步。檢查單片機(jī)能否正常的燒寫(xiě)程序和工作。用單片機(jī)產(chǎn)生不同占空比的信號(hào)控制舵機(jī)進(jìn)行轉(zhuǎn)角測(cè)試，找出小車(chē)轉(zhuǎn)向的參考點(diǎn)和對(duì)應(yīng)的PWM設(shè)置參數(shù)。測(cè)試后輪電機(jī)的工作情況，并試驗(yàn)在不同頻率和占空比的情況下電機(jī)的驅(qū)動(dòng)能力，記錄相應(yīng)的參數(shù)。將光電管和舵機(jī)聯(lián)合，編寫(xiě)程序測(cè)試轉(zhuǎn)向情況。編寫(xiě)測(cè)試程序讓小車(chē)初步運(yùn)行。反復(fù)測(cè)試各參數(shù)變化對(duì)小車(chē)的影響，找出最有配置。對(duì)小車(chē)運(yùn)行過(guò)程中各種可能出現(xiàn)的情況進(jìn)行測(cè)試，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、找出解決方法。整理數(shù)據(jù)，優(yōu)化算法和程序設(shè)計(jì)。5.2部分注意事項(xiàng)在測(cè)試階段應(yīng)為便于測(cè)試可以自行搭建一些輔助