電子信息工程畢業(yè)設(shè)計(jì)運(yùn)動(dòng)電子狗設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　本科畢業(yè)論文</b></p><p><b>　?。?0 屆）</b></p><p><b>　　運(yùn)動(dòng)電子狗設(shè)計(jì)</b></p><p>　　所在學(xué)院 </p><p>　　專業(yè)班級(jí)

2、 電子信息工程 </p><p>　　學(xué)生姓名 學(xué)號(hào) </p><p>　　指導(dǎo)教師 職稱 </p><p>　　完成日期 年 月 </p><p>　　本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）</

3、p><p><b>　　誠信責(zé)任書</b></p><p>　　本人鄭重聲明：本人所呈交的畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)），是在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所完成。畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）中凡引用他人已經(jīng)發(fā)表或未發(fā)表的成果、數(shù)據(jù)、觀點(diǎn)等，均已明確注明出處。</p><p><b>　　特此聲明。</b></p><p>　　論文（

4、設(shè)計(jì)）作者簽名： </p><p>　　日 期： </p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　目錄Ⅰ</b></p><p><b>　　摘要Ⅲ</b></p>&

5、lt;p>　　AbstractⅣ</p><p><b>　　第一章 引言1</b></p><p>　　1.1 智能循跡功能概述1</p><p>　　1.1.1 循跡功能的發(fā)展歷程回顧1</p><p>　　1.1.2 智能循跡分類2</p><p>　　1.1.3

6、智能循跡的應(yīng)用3</p><p>　　1.2 智能避障功能概述3</p><p>　　1.2.1 智能避障系統(tǒng)4</p><p>　　1.3 智能循跡和避障研究中的關(guān)鍵技術(shù)5</p><p>　　第二章 智能循跡和避障電子狗總體設(shè)計(jì)方案6</p><p>　　2.1 整體設(shè)計(jì)方案6</p>

7、;<p>　　2.1.1 循跡模塊6</p><p>　　2.1.2 避障模塊6</p><p>　　2.2 機(jī)械系統(tǒng)7</p><p>　　2.3 電源模塊7</p><p>　　2.4 傳感器系統(tǒng)7</p><p>　　第三章 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)10</p><

8、p>　　3.1總體設(shè)計(jì)10</p><p>　　3.1.1 晶振電路10</p><p>　　3.1.2 復(fù)位電路11</p><p>　　3.2信號(hào)檢測(cè)模塊12</p><p>　　3.2.1 傳感器分布13</p><p>　　3.3 電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路13</p><p>

9、;　　3.3.1 小車運(yùn)動(dòng)邏輯14</p><p>　　3.3.2 L298N引腳結(jié)構(gòu)15</p><p>　　第四章 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)16</p><p>　　4.1 軟件設(shè)計(jì)的流程16</p><p>　　4.2 本系統(tǒng)的編譯器17</p><p>　　4.3軟件設(shè)計(jì)系統(tǒng)主程序流程圖21<

10、/p><p>　　4.3.1 軟件設(shè)計(jì)循跡方法21</p><p>　　4.3.2 軟件設(shè)計(jì)避障方法22</p><p>　　第五章 系統(tǒng)的總體調(diào)試23</p><p>　　5.1 硬件的測(cè)試23</p><p>　　5.2 系統(tǒng)的軟件調(diào)試23</p><p>　　5.3 小車調(diào)試

11、24</p><p>　　5.4 自動(dòng)循跡過程25</p><p>　　5.5 自動(dòng)避障過程26</p><p><b>　　結(jié) 論27</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)28</b></p><p><b>　　致 謝29</b

12、></p><p>　　附錄A 程序代碼30</p><p>　　附錄B 原理圖55</p><p><b>　　運(yùn)動(dòng)電子狗設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　本文談?wù)摿嘶趩纹瑱C(jī)的智能循跡和自動(dòng)避障的過程。智能循跡是

13、在自動(dòng)識(shí)別的基礎(chǔ)上，而且并選擇正確的路線，達(dá)到能夠按照路線運(yùn)動(dòng)過程。智能循跡是利用一個(gè)傳感器，微控制器，馬達(dá)驅(qū)動(dòng)和自動(dòng)控制技術(shù)來實(shí)現(xiàn)，無需人工時(shí)間管理可以自動(dòng)化高科技導(dǎo)航的技術(shù)。該技術(shù)已在多種無人機(jī)，無人工廠，倉庫，服務(wù)機(jī)器人領(lǐng)域得到了的廣泛應(yīng)用。</p><p>　　采集前方障礙信息并對(duì)智能小車進(jìn)行控制,選用紅外避障傳感器檢測(cè)智能小車前方的障礙物,設(shè)計(jì)了智能小車的自動(dòng)避障系統(tǒng),并闡述其工作原理。該系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、

14、成本低、實(shí)時(shí)性好,在室內(nèi)環(huán)境中取得了預(yù)期的實(shí)驗(yàn)結(jié)果,使智能小車無碰撞到達(dá)目的地。</p><p>　　關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)；傳感器；自動(dòng)循跡；自動(dòng)避障；紅外線</p><p>　　Dog sports electronic design</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　This art

15、icle discusses the control microcontroller-based intelligent tracking process. Intelligent tracking is based on the automated guided robot system for automatic recognition for electronic dog route, and choose the correct

16、 route. Intelligent tracking is the use of a sensor, a microcontroller, motor drive and automatic control technology to achieve according to the following pre-set mode, without artificial time management can automate the

17、 tracking of high-tech navigation. The technology ha</p><p>　　Barriers to information gathering in front of the car and intelligent control, use infrared obstacle avoidance sensors detect obstacles in front

18、of the Smart car, smart car designed automatic obstacle avoidance system, and explains how it works. The system is designed to be simple, low-cost, real-time, achieved the expected results in indoor environments, making

19、intelligent car collision-free destination.</p><p>　　Key words：single chip microcomputer;sensor;automatic tracing; Automatic obstacle avoidance;infrared</p><p><b>　　第一章 引言</b></p

20、><p>　　進(jìn)入二十一世紀(jì)，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，機(jī)器人技術(shù)較以往已經(jīng)有了突飛猛進(jìn)的提高，智能循跡小車即帶有視覺和觸覺的小車就是其中的典型代表。</p><p>　　1.1 智能循跡功能概述</p><p>　　智能循跡小車又被稱為Automated Guided Vehicle，簡(jiǎn)稱AGV，是二十世紀(jì)五十年代研發(fā)出來的新型智能搬運(yùn)機(jī)器人。智能循跡小車

21、是指裝備如電磁，光學(xué)或其他自動(dòng)導(dǎo)引裝置，可以沿設(shè)定的引導(dǎo)路徑行駛，安全的運(yùn)輸車。工業(yè)應(yīng)用中采用充電蓄電池為主要的動(dòng)力來源，可通過電腦程序來控制其選擇運(yùn)動(dòng)軌跡以及其它動(dòng)作，也可把電磁軌道黏貼在地板上來確定其行進(jìn)路線，無人搬運(yùn)車通過電磁軌道所帶來的訊息進(jìn)行移動(dòng)與動(dòng)作，無需駕駛員操作，將貨物或物料自動(dòng)從起始點(diǎn)運(yùn)送到目的地。</p><p>　　AGV的另一個(gè)特點(diǎn)是高度自動(dòng)化和高智能化，可以根據(jù)倉儲(chǔ)貨位要求、生產(chǎn)工藝流程

22、等改變而靈活改變行駛路徑，而且改變運(yùn)行路徑的費(fèi)用與傳統(tǒng)的輸送帶和傳送線相比非常低廉。AGV小車一般配有裝卸機(jī)構(gòu)，可與其它物流設(shè)備自動(dòng)接口，實(shí)現(xiàn)貨物裝卸與搬運(yùn)的全自動(dòng)化過程。此外，AGV小車依靠蓄電池提供動(dòng)力，還有清潔生產(chǎn)、運(yùn)行過程中無噪音、無污染的特點(diǎn)，可用在工作環(huán)境清潔的地方。</p><p>　　1.1.1 循跡功能的發(fā)展歷程回顧</p><p>　　隨著社會(huì)，科學(xué)技術(shù)正在的不斷發(fā)展

23、，人們希望創(chuàng)造一個(gè)機(jī)器代替人做一些事情非常危險(xiǎn)事情，或者需要高分辨率及其他事項(xiàng)的工具，于是就誕生了智能的機(jī)器人這門學(xué)科。世界上誕生了第一臺(tái)機(jī)器人誕生于1959年，有50年以上歷史，取得了機(jī)器人的快速發(fā)展進(jìn)步，已發(fā)展成為包括一門：機(jī)械，電子，計(jì)算機(jī)，自動(dòng)控制，信號(hào)處理，傳感器等多種學(xué)科的最先進(jìn)的技術(shù)之一。一共有三代循跡跟蹤技術(shù)變革創(chuàng)造新的歷程：</p><p>　　第一代循跡功能技能達(dá)成是可編程的示教體現(xiàn)型，不裝載

24、任何的傳感器，僅僅采納輕易開關(guān)管理，經(jīng)過編程來實(shí)現(xiàn)循跡小車的途徑與活動(dòng)參數(shù)，在作事過程當(dāng)中，但是不能根據(jù)環(huán)境的變化而改變自身的運(yùn)動(dòng)軌跡。</p><p>　　支持離線編程的第二代循跡小車具有一定感知和適應(yīng)環(huán)境的能力，這類循跡小車裝有簡(jiǎn)單的傳感器，可以感覺到自身的的運(yùn)動(dòng)位置，速度等其他物理量，電路是一個(gè)閉環(huán)反饋的控制系統(tǒng)，能適應(yīng)一定的外部環(huán)境變化。 </p><p>　　第三代的跟蹤能力是智

25、能的，在研究和發(fā)展階段目前，與各種外部傳感器彼此的感官系統(tǒng)，通過環(huán)境參數(shù)的外部收集和詳細(xì)的描繪外部環(huán)境的變化。智能跟蹤電子狗組裝，就可以完成任務(wù)獨(dú)自一人，自己的知識(shí)庫，信息處理系統(tǒng)，在布局或半結(jié)構(gòu)化的工作環(huán)境，根據(jù)形勢(shì)的變化作出的決定，適應(yīng)必要的能力，自我學(xué)習(xí)能力和自我組織能力。為了使該跟蹤可以獨(dú)立工作，一方面應(yīng)高智能和更一般的應(yīng)用和研究各種新機(jī)的傳感器，另一方面，多傳感器信息融合的操作技術(shù)，該跟蹤可以對(duì)環(huán)境信息準(zhǔn)確，更全面的服務(wù).&l

26、t;/p><p>　　1.1.2 智能循跡分類</p><p>　　從早期發(fā)展到這50年的歷史記錄，隨著應(yīng)用規(guī)模不斷擴(kuò)大，物種的種類和方式也越來越多樣化。一般按照智能導(dǎo)航的形式跟蹤分為以下例子。</p><p><b>　　(1)電磁感應(yīng)式</b></p><p>　　電磁感應(yīng)式引導(dǎo)一般在地面上，沿預(yù)定路徑埋電線，當(dāng)高頻電

27、流通過導(dǎo)線，電線周圍產(chǎn)生電磁場(chǎng)流動(dòng)，AGV小車上安裝兩個(gè)對(duì)稱的電磁感應(yīng)傳感器，他們收到的電磁信號(hào)差異可以反映的AGV偏離程度路徑的程度。AGV自動(dòng)化控制系統(tǒng)，基于這種偏差值，以控制車輛的轉(zhuǎn)向，連續(xù)的動(dòng)態(tài)的閉環(huán)控制設(shè)置能夠保證AGV對(duì)設(shè)定路徑的穩(wěn)定自動(dòng)跟蹤。在目前商業(yè)用途的AGV中，特別是大型和中型小車，絕大多數(shù)都采用電磁感應(yīng)導(dǎo)航。</p><p><b>　　(2)激光式</b></p

28、><p>　　可旋轉(zhuǎn)的激光掃描儀可以安裝在墻上或高反射激光定位標(biāo)記的方式工作或依靠激光掃描儀發(fā)出的激光束，然后接收激光束，由注冊(cè)標(biāo)記周圍的背面的折射，目前計(jì)算的坐標(biāo)活動(dòng)和方向的車輛，通過內(nèi)置的數(shù)字地圖和校準(zhǔn)位置相比，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢查功能。目前，使用廣泛。基于同樣的原因，如果所處的紅外輻射或超聲波發(fā)射的激光掃描裝置，可以轉(zhuǎn)換成一個(gè)紅外激光制導(dǎo)引導(dǎo)指令等。 </p><p><b>　　(

29、3)視覺式</b></p><p>　　視覺風(fēng)格指南是快速發(fā)展和相對(duì)成熟的技術(shù)，這種類型的配置CCD攝像機(jī)、傳感器和車載電腦，想在圖書館里的星載計(jì)算機(jī)設(shè)置路徑周圍的圖像數(shù)據(jù)。在駕駛過程中，攝像頭采集到的圖像與圖像數(shù)據(jù)庫，以確定車輛的當(dāng)前位置和圖像信息，并決定在下一個(gè)驅(qū)動(dòng)器。而不需要設(shè)置任何人工物理路徑，所以在理論上，是靈活的，計(jì)算機(jī)圖像的采集、存儲(chǔ)和處理的技術(shù)的飛速發(fā)展，這一類的實(shí)用性越來越強(qiáng) 。 &

30、lt;/p><p>　　1.1.3 智能循跡的應(yīng)用</p><p>　　智能循跡發(fā)展歷史及主要應(yīng)用場(chǎng)所如下：</p><p><b>　　(1)倉儲(chǔ)業(yè)</b></p><p>　　1954年，來自美國南卡羅來納州的Mercury Motor Freight公司成為第一批把AGV小車的應(yīng)用到倉庫的使用者，來實(shí)現(xiàn)出入庫貨物的自

31、動(dòng)處理。至今世界上有超過2100個(gè)廠家把大約2萬臺(tái)大型或小型的AGV小車應(yīng)用到自己的倉庫中。中國的海爾集團(tuán)在2000年把9臺(tái)AGV小車投產(chǎn)到了自己的倉庫區(qū)，形成一個(gè)靈活的AGV自動(dòng)數(shù)據(jù)庫處理系統(tǒng)，輕松地完成了每天至少33500的儲(chǔ)存和裝卸貨物的任務(wù)。</p><p>　　(2)郵局、圖書館、港口碼頭和機(jī)場(chǎng)</p><p>　　在郵局，圖書館，碼頭和機(jī)場(chǎng)候機(jī)樓等人口密集的公眾場(chǎng)所，存在著大量

32、的物品的運(yùn)送工作，充滿不定性和動(dòng)態(tài)性強(qiáng)的特點(diǎn)，搬運(yùn)過程往往也很單一。AGV有著可并行工作、自動(dòng)化、智能化和處理靈活的特點(diǎn)，可以很好的滿足這些場(chǎng)合的運(yùn)輸要求。1983年瑞典的斯得哥爾摩郵局，1988年日本東京的多摩郵局，1990年中國上海的郵政相繼開始使用AGV小車來完成郵品的搬運(yùn)工作。在荷蘭的鹿特丹港口，50輛被稱為“院子里的拖拉機(jī)”的AGV小車每天都在把集裝箱從船邊運(yùn)送到幾百米以外的倉庫中。</p><p>　

33、　(3)煙草、醫(yī)藥、化工、食品</p><p>　　對(duì)于處理一些需要在清潔、安全、無排放污染等其他特殊環(huán)境要求的產(chǎn)品生產(chǎn)如煙草、制藥、食品、化工等產(chǎn)品時(shí)應(yīng)考慮AGV小車的應(yīng)用。在全國許多卷煙企業(yè)，如青島頤中集團(tuán)、玉溪紅塔集團(tuán)、紅河卷煙廠、淮陰卷煙廠，應(yīng)用激光引導(dǎo)式AGV完成托盤貨物的搬運(yùn)工作。</p><p>　　(4)危險(xiǎn)場(chǎng)所和特種行業(yè)</p><p>　　在軍事

34、方面，以AGV小車為基礎(chǔ)有著自動(dòng)駕駛和檢測(cè)功能的設(shè)備，可用于戰(zhàn)場(chǎng)偵察和掃雷，英國軍方正在開發(fā)MINDER偵察系統(tǒng)，這是一種具有地雷探測(cè)、銷毀和路線驗(yàn)證能力自動(dòng)型偵察車。在鋼鐵廠，AGV小車負(fù)責(zé)爐料運(yùn)輸，大大降低了工人們的勞動(dòng)強(qiáng)度。在核電廠的核儲(chǔ)存地點(diǎn)使用AGV小車，以避免輻射的危險(xiǎn)。AGV小車可在黑暗環(huán)境中，準(zhǔn)確、可靠的運(yùn)輸物料[3]。</p><p>　　1.2 智能避障功能概述</p><

35、;p>　　自第一臺(tái)工業(yè)機(jī)器人誕生以來，機(jī)器人的發(fā)展已經(jīng)遍及機(jī)械、電子、冶金、交通、宇航、國防等領(lǐng)域。近年來機(jī)器人的智能水平不斷提高，并且迅速地改變著人們的生活方式。人們?cè)诓粩嗵接?、改造、認(rèn)識(shí)自然的過程中，制造能替代人勞動(dòng)的機(jī)器一直是人類的夢(mèng)想。</p><p>　　隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，機(jī)器人的感覺傳感器種類越來越多，其中視覺傳感器成為自動(dòng)行走和駕駛的重要部件。視覺的典型應(yīng)用領(lǐng)域?yàn)樽灾魇街悄軐?dǎo)航系統(tǒng)，對(duì)于視覺

36、的各種技術(shù)而言圖像處理技術(shù)已相當(dāng)發(fā)達(dá)，而基于圖像的理解技術(shù)還很落后，機(jī)器視覺需要通過大量的運(yùn)算也只能識(shí)別一些結(jié)構(gòu)化環(huán)境簡(jiǎn)單的目標(biāo)。視覺傳感器的核心器件是攝像管或CCD，目前的CCD已能做到自動(dòng)聚焦。但CCD傳感器的價(jià)格、體積和使用方式上并不占優(yōu)勢(shì)，因此在不要求清晰圖像只需要粗略感覺的系統(tǒng)中考慮使用接近覺傳感器是一種實(shí)用有效的方法。</p><p>　　機(jī)器人要實(shí)現(xiàn)自動(dòng)導(dǎo)引功能和避障功能就必須要感知導(dǎo)引線和障礙物，

37、感知導(dǎo)引線相當(dāng)給機(jī)器人一個(gè)視覺功能。避障控制系統(tǒng)是基于自動(dòng)導(dǎo)引小車（AVG—auto-guide vehicle）系統(tǒng)，基于它的智能小車實(shí)現(xiàn)自動(dòng)識(shí)別路線，判斷并自動(dòng)避開障礙，選擇正確的行進(jìn)路線。使用傳感器感知路線和障礙并作出判斷和相應(yīng)的執(zhí)行動(dòng)作。</p><p>　　該智能小車可以作為機(jī)器人的典型代表。它可以分為三大組成部分：傳感器檢測(cè)部分、執(zhí)行部分、CPU。機(jī)器人要實(shí)現(xiàn)自動(dòng)避障功能，感知導(dǎo)引線和障礙物?？梢詫?shí)現(xiàn)

38、小車自動(dòng)識(shí)別路線，選擇正確的行進(jìn)路線，并檢測(cè)到障礙物自動(dòng)躲避?；谏鲜鲆?，傳感檢測(cè)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(jià)廉物美的紅外反射式傳感器來充當(dāng)。智能小車的執(zhí)行部分，是由直流電機(jī)來充當(dāng)?shù)?，主要控制小車的行進(jìn)方向和速度。CPU使用STC51單片機(jī)，配合軟件編程實(shí)現(xiàn)。還有顯示部分通過軟件可以顯示行使時(shí)間和路程。</p><p>　　1.2.1 智

39、能避障系統(tǒng)</p><p>　　該智能小車可以作為機(jī)器人的典型代表。它可以分為三大組成部分：傳感器檢測(cè)部分、執(zhí)行部分、CPU。機(jī)器人要實(shí)現(xiàn)自動(dòng)避障功能，還可以擴(kuò)展循跡等功能，感知導(dǎo)引線和障礙物?？梢詫?shí)現(xiàn)小車自動(dòng)識(shí)別路線，選擇正確的行進(jìn)路線，并檢測(cè)到障礙物自動(dòng)躲避。基于上述要求，傳感檢測(cè)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(jià)廉物美的紅外反射式傳感器來充

40、當(dāng)。智能小車的執(zhí)行部分，是由直流電機(jī)來充當(dāng)?shù)?，主要控制小車的行進(jìn)方向。單片機(jī)驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)一般有兩種方案：第一，勿需占用單片機(jī)資源，直接選擇有PWM功能的單片機(jī)，這樣可以實(shí)現(xiàn)精確調(diào)速；第二，可以由軟件模擬PWM輸出調(diào)制，需要占用單片機(jī)資源，難以精確調(diào)速，但單片機(jī)型號(hào)的選擇余地較大。考慮到實(shí)際情況，本文選擇第二種方案。CPU使用STC51單片機(jī)，配合軟件編程實(shí)現(xiàn)。</p><p>　　1.3 智能循跡和避障研究中的

41、關(guān)鍵技術(shù)</p><p>　　現(xiàn)在全世界越來越多的國家都在做著研究智能化、多樣化的自動(dòng)汽車導(dǎo)航的工作。自動(dòng)汽車導(dǎo)航是一個(gè)非常復(fù)雜的系統(tǒng)，它不僅應(yīng)具有正常的運(yùn)動(dòng)功能的成分，而且還應(yīng)具有任務(wù)分析，路徑規(guī)劃，信息感知，自主決策等類似人類的智能行為。</p><p>　　人類可以利用自己的聽覺、視覺、味覺、觸覺等功能獲取事物的信息，人類的大腦再根據(jù)已經(jīng)掌握的知識(shí)對(duì)這些信息進(jìn)行綜合分析，從而全面了解

42、認(rèn)知事物。這樣一個(gè)認(rèn)識(shí)事物、分析事物和處理信息的過程稱之為信息融合過程。多傳感器信息融合的基本原理就是模仿人類大腦的這個(gè)過程，得到一個(gè)對(duì)復(fù)雜對(duì)象的一致性解釋或結(jié)論。多傳感器信息融合是協(xié)調(diào)多個(gè)分布在不同地點(diǎn)，相同或不同種類的傳感器所提供的局部不完整觀測(cè)量信息加以綜合，協(xié)調(diào)使用，消除可能存在的冗余和矛盾，并加以互補(bǔ)，以減少不確定性，得到對(duì)物體或環(huán)境的一致性描述的過程[4]。</p><p>　　多傳感器信息融合具有許

43、多性能上的優(yōu)點(diǎn)：(1)增加了系統(tǒng)的生存能力；(2)減少了信息的模糊性；(3)擴(kuò)展了采集數(shù)據(jù)覆蓋范圍；(4)增加了可信度；(5)改善了探測(cè)性能；(6)提高了空間的分辨力；(7)改善了系統(tǒng)的可靠性(8)信息的低成本性[5]。</p><p>　　本文主要由五章組成，第1章為引言，主要講述循跡的發(fā)展歷程及在目前所應(yīng)用領(lǐng)域中的作用。第2章為總體規(guī)劃智能循跡系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。第3章是系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)。第4章為系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)，主要介

44、紹的是軟件實(shí)現(xiàn)過程的框圖。第5章是對(duì)硬件和軟件的調(diào)試，最終保證了系統(tǒng)的正常運(yùn)行。</p><p>　　第二章 智能循跡和避障電子狗總體設(shè)計(jì)方案</p><p>　　2.1 整體設(shè)計(jì)方案</p><p>　　本系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)以下三個(gè)模式，模式 1：循跡指示燈亮，說明此時(shí)是尋黑線模式； 模式二：避障指示燈亮，說明此時(shí)是避障模式；模式三：循跡和避障指示燈同時(shí)亮，說明此時(shí)

45、是循跡避障同時(shí)實(shí)現(xiàn)；</p><p>　　2.1.1 循跡模塊</p><p><b>　　方案一：</b></p><p>　　采用簡(jiǎn)易光電傳感器結(jié)合外圍電路探測(cè)，但實(shí)際效果并不理想，對(duì)行駛過程中的穩(wěn)定性要求很高，且誤測(cè)幾率較大、易受光線環(huán)境和路面介質(zhì)影響。在使用過程極易出現(xiàn)問題，而且容易因?yàn)?該部件造成整個(gè)系統(tǒng)的不穩(wěn)定。故最終未采用該方案

46、。</p><p><b>　　方案二：</b></p><p>　　采用兩只紅外對(duì)管(如圖2.3)，分別置于小車車身前軌道的兩側(cè)，根據(jù)兩只光電開關(guān)接受到白線與黑線的情況來控制小車轉(zhuǎn)向來調(diào)整車向，測(cè)試表明，只要合理安裝好兩只光電開關(guān)的位置就可以很好的實(shí)現(xiàn)循跡的功能。</p><p><b>　　方案三：</b></p

47、><p>　　采用三只紅外對(duì)管，一只置于軌道中間，兩只置于軌道外側(cè)，當(dāng)小車脫離軌道時(shí)，即當(dāng)置于中間的一只光電開關(guān)脫離軌道時(shí)，等待外面任一只檢測(cè)到黑線后，做出相應(yīng)的轉(zhuǎn)向調(diào)整，直到中間的光電開關(guān)重新檢測(cè)到黑線（即回到軌道）再恢復(fù)正向行駛?，F(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)表明，小車在尋跡過程中有一定的左右搖擺不定，雖然可以正確的循跡但其成本與穩(wěn)定性都次與第二種方案。</p><p>　　通過比較，我選取第二種方案來實(shí)現(xiàn)循跡

48、。</p><p>　　2.1.2 避障模塊</p><p><b>　　方案一：</b></p><p>　　采用一只紅外對(duì)管置于小車中央。其安裝簡(jiǎn)易，也可以檢測(cè)到障礙物的存在，但難以確定小車在水平方向上是否會(huì)與障礙物相撞，也不易讓小車做出精確的轉(zhuǎn)向反應(yīng)。</p><p><b>　　方案二：</b&

49、gt;</p><p>　　采用二只紅外對(duì)管分別置于小車的前端兩側(cè)，方向與小車前進(jìn)方向平行，對(duì)小車與障礙物相對(duì)距離和方位能作出較為準(zhǔn)確的判別和及時(shí)反應(yīng)。但此方案過于依賴硬件、成本較高、缺乏創(chuàng)造性，而且置于小車左方的紅外對(duì)管用到的幾率很小，所以最終未采用。</p><p><b>　　方案三：</b></p><p>　　采用一只紅外對(duì)管置于小車

50、右側(cè)。通過測(cè)試此種方案就能很好的實(shí)現(xiàn)小車避開障礙物，且充分的利用資源而不浪費(fèi)。</p><p>　　通過比較我采用方案三。</p><p><b>　　2.2 機(jī)械系統(tǒng)</b></p><p>　　本題目要求小車的機(jī)械系統(tǒng)穩(wěn)定、靈活、簡(jiǎn)單，而三輪運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)具備以上特點(diǎn)。</p><p>　　驅(qū)動(dòng)部分：由于玩具汽車的直流電

51、機(jī)功率較小，而小車上裝有電池、電機(jī)、電子器件等，使得電機(jī)負(fù)擔(dān)較重。為使小車能夠順利啟動(dòng)，且運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，在直流電機(jī)和輪車軸之間加裝了三級(jí)減速齒輪。</p><p>　　電池的安裝：將電池放置在車體的電機(jī)前后位置，降低車體重心，提高穩(wěn)定性，同時(shí)可增加驅(qū)動(dòng)輪的抓地力，減小輪子空轉(zhuǎn)所引起的誤差。簡(jiǎn)單，而三輪運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)具備以上特點(diǎn)。</p><p><b>　　2.3 電源模塊</b&

52、gt;</p><p><b>　　方案一：</b></p><p>　　采用實(shí)驗(yàn)室有線電源通過穩(wěn)壓芯片供電，其優(yōu)點(diǎn)是可穩(wěn)定的提供5V電壓，但占用資源過大。</p><p><b>　　方案二：</b></p><p>　　采用4支1.5V電池單電源供電，但6V的電壓太小不能同時(shí)給單片機(jī)與與電機(jī)供電

53、。</p><p><b>　　方案三：</b></p><p>　　采用8支1.5V電池雙電源分別給單片機(jī)與電機(jī)供電可解決方案二的問題且能讓小車完成其功能。</p><p>　　所以，我選擇了方案三來實(shí)現(xiàn)供電。</p><p>　　2.4 傳感器系統(tǒng)</p><p>　　方案一：反射式紅外發(fā)射

54、—接收裝置，只有物體反射紅外光時(shí)才有信號(hào)輸入，其信號(hào)強(qiáng)度與小車距障礙物的距離成正比。因此可利用信號(hào)強(qiáng)度作為避障依據(jù)。</p><p>　　紅外探測(cè)器的選型與工作方式:</p><p>　　1、紅外探測(cè)器的選型</p><p>　　紅外探測(cè)器以其發(fā)射功率大、抗干擾能力強(qiáng)而在工業(yè)生產(chǎn)中有著廣泛的應(yīng)用，紅外探測(cè)器按其工作模式可大致分為主動(dòng)式與被動(dòng)式，主動(dòng)式紅外探測(cè)器自帶紅

55、外光源，通過對(duì)光源的遮擋、反射、折射等光學(xué)手段可以完成對(duì)被探測(cè)物體位置的判別。被動(dòng)式紅外探測(cè)器本身沒有光源，通過接受被探測(cè)物體的特征光譜輻射來測(cè)量被探測(cè)物的位置、溫度或進(jìn)行紅外成像。直流直接驅(qū)動(dòng)方式裝置簡(jiǎn)單但檢測(cè)距離和抗干擾能力都比較差；交流調(diào)制方式由于可以采用交流耦合方式解決了放大器的直流漂移問題從而可以大大提高檢測(cè)的距離，同時(shí)由于環(huán)境光產(chǎn)生的干擾多數(shù)情況是信號(hào)的直流或低頻分量可以由濾波器加以隔絕，因此交流調(diào)試方式抗干擾能力也比較強(qiáng)，

56、缺點(diǎn)是系統(tǒng)相對(duì)復(fù)雜。在本體中我們要利用紅外探測(cè)器檢測(cè)障礙物的距離，顯然選用主動(dòng)式紅外傳感器比較合適，系統(tǒng)的造價(jià)可以降低可靠性可以提高。</p><p>　　主動(dòng)式紅外傳感器又可分為分立元件型、透射遮擋型和反射型（如圖1.1示），分立元件型發(fā)光管與接收管相互獨(dú)立，用戶在使用時(shí)可以根據(jù)需要靈活的設(shè)定發(fā)光管與接受管的位置，并可利用棱鏡、透鏡等完成特殊的目的，缺點(diǎn)是裝置麻煩。透射遮擋型和反射型通過塑料模具將發(fā)光管與接收管

57、封裝在一起，非常方便用戶使用，在本題中對(duì)障礙物的檢測(cè)我使用反射型。</p><p>　　2、主動(dòng)式紅外探測(cè)器的工作方式選取</p><p>　　主動(dòng)式紅外探測(cè)器常用的驅(qū)動(dòng)方式可分為直流直接驅(qū)動(dòng)方式和交流調(diào)制方式，直流直接驅(qū)動(dòng)方式裝置簡(jiǎn)單但檢測(cè)距離和抗干擾能力都比較差；交流調(diào)制方式由于可以采用交流耦合方式解決了放大器的直流漂移問題從而可以大大提高檢測(cè)的距離，同時(shí)由于環(huán)境光產(chǎn)生的干擾多數(shù)情況是

58、信號(hào)的直流或低頻分量可以由濾波器加以隔絕，因此交流調(diào)試方式抗干擾能力也比較強(qiáng)，缺點(diǎn)是系統(tǒng)相對(duì)復(fù)雜。</p><p>　　方案二：采用反射式超聲波換能器，只有物體反射超聲波時(shí)才有信號(hào)輸入，測(cè)量發(fā)射接收信號(hào)間的時(shí)間差T2-T1，利用其可以得到障礙物的距離，將該信息送給單片機(jī)，單片機(jī)發(fā)出控制信號(hào)改變小車的轉(zhuǎn)向，使小車不與障礙物發(fā)生接觸。該方法適合較遠(yuǎn)距離障礙物檢測(cè)。</p><p>　　反射式超

59、聲波換能器成本高，電路設(shè)計(jì)復(fù)雜，因?yàn)椴灰髾z測(cè)的很遠(yuǎn)，于是選自了反射式光電傳感器，在本題中對(duì)前方障礙物的檢測(cè)因?yàn)橐髾z測(cè)距離較遠(yuǎn)，受到環(huán)境光的干擾比較大，因此我們選用抗干擾能力較強(qiáng)的交流調(diào)制工作方式；而對(duì)小車側(cè)面障礙物的檢測(cè)由于要求檢測(cè)距離較近，外界干擾相對(duì)較弱，為簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)我們選用直流直接驅(qū)動(dòng)方式。</p><p>　　第三章 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)</p><p><b>　　3.1

60、總體設(shè)計(jì)</b></p><p>　　智能小車采用前輪驅(qū)動(dòng)，前輪左右兩邊各用一個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，調(diào)制前面兩個(gè)輪子的轉(zhuǎn)速起停從而達(dá)到控制轉(zhuǎn)向的目的，后輪是萬象輪，起支撐的作用。將循跡光電對(duì)管分別裝在車體下的左右。當(dāng)車身下左邊的傳感器檢測(cè)到黑線時(shí)，主控芯片控制左輪電機(jī)停止，車向左修正，當(dāng)車身下右邊傳感器檢測(cè)到黑線時(shí)，主控芯片控制右輪電機(jī)停止，車向右修正。</p><p>　　避障的原理和

61、循線一樣，在車身右邊裝一個(gè)光電對(duì)管，當(dāng)其檢測(cè)到障礙物時(shí)，主控芯片給出信號(hào)報(bào)警并控制車子倒退,轉(zhuǎn)向，從而避開障礙物。</p><p>　　圖3.1 主板設(shè)計(jì)框圖</p><p>　　3.1.1 晶振電路</p><p>　　在STC51單片機(jī)上內(nèi)部有一個(gè)用于構(gòu)成振蕩器的高增益反相放大器，引腳XTAL1和XTAL2分別是此放大器的輸入端和輸出端。時(shí)鐘可以由內(nèi)部方式產(chǎn)生

62、或外部方式產(chǎn)生。在1和XTAL2引腳上外接定時(shí)元件，內(nèi)部振蕩器就產(chǎn)生自激振蕩。定時(shí)元件通常采用石英晶體和電容組成的并聯(lián)諧振回路。從XTAL1接入，如圖3.2所示。由于外部時(shí)鐘信號(hào)經(jīng)過二分頻觸發(fā)后作為外部時(shí)鐘電路輸入的，所以對(duì)外部時(shí)鐘信號(hào)的占空比沒有要求。</p><p>　　本設(shè)計(jì)選用的是12MHZ無源晶振、2個(gè)22pF電容，使得一個(gè)機(jī)器周期是1μs。晶振的作用是為系統(tǒng)提供基本的時(shí)鐘信號(hào)，而兩個(gè)電容則是起到并聯(lián)諧

63、振的作用，如果沒電容，振蕩電路會(huì)因?yàn)闆]有回路而停振，電路不能正常工作。</p><p>　　圖3.2 單片機(jī)晶振電路圖</p><p>　　3.1.2 復(fù)位電路</p><p>　　復(fù)位電路的作用是在上電或復(fù)位過程中，控制CPU的復(fù)位狀態(tài)：這段時(shí)間內(nèi)讓CPU保持復(fù)位狀態(tài)，而不是一上電或剛復(fù)位完畢就工作，防止CPU發(fā)出錯(cuò)誤的指令、執(zhí)行錯(cuò)誤操作，也可以提高電磁兼容性能

64、。51系列單片機(jī)的復(fù)位信號(hào)是從RST引腳輸入到芯片內(nèi)的施密特觸發(fā)器中的。施密特觸發(fā)電路是一種波形整形電路，當(dāng)任何波形的信號(hào)進(jìn)入電路時(shí)，輸出在正、負(fù)飽和之間跳動(dòng)，產(chǎn)生方波或脈波輸出。不同于比較器，施密特觸發(fā)電路有兩個(gè)臨界電壓且形成一個(gè)滯后區(qū)，可以防止在滯后范圍內(nèi)之噪聲干擾電路的正常工作。如遙控接收線路，傳感器輸入電路都會(huì)用到它整形。當(dāng)系統(tǒng)處于正常工作狀態(tài)時(shí)，且振蕩器穩(wěn)定后，如果RST引腳上有一個(gè)高電平并維持2個(gè)機(jī)器周期(24個(gè)振蕩周期)以

65、上，則CPU就可以響應(yīng)并將系統(tǒng)復(fù)位。</p><p>　　本設(shè)計(jì)采用的電容值為10μF的電容和電阻采用1.5KΩ和200Ω的電阻。如圖3.3所示上電后，由于電容充電，使RST持續(xù)一段高電平時(shí)間。當(dāng)單片機(jī)已在運(yùn)行之中時(shí)，按下復(fù)位鍵也能使RST持續(xù)一段時(shí)間的高電平，從而實(shí)現(xiàn)上電且開關(guān)復(fù)位的操作[6] [7]。</p><p>　　圖3.3 單片機(jī)復(fù)位電路圖</p><p&g

66、t;<b>　　3.2信號(hào)檢測(cè)模塊</b></p><p>　　電子狗循跡原理是小車在畫有黑線的白紙 “路面”上行駛，由于黑線和白紙對(duì)光線的反射系數(shù)不同，可根據(jù)接收到的反射光的強(qiáng)弱來判斷“道路”—黑線。筆者在該模塊中利用了簡(jiǎn)單、應(yīng)用也比較普遍的檢測(cè)方法——紅外探測(cè)法?！　〖t外探測(cè)法，即利用紅外線在不同顏色的物理表面具有不同的反射性質(zhì)的特點(diǎn)。在小車行駛過程中不斷地向地面發(fā)射紅外光，當(dāng)紅外光遇

67、到白色地面時(shí)發(fā)生漫發(fā)射，反射光被裝在小車上的接收管接收；如果遇到黑線則紅外光被吸收，則小車上的接收管接收不到信號(hào)，再通過LM324作比較器來采集高低電平，從而實(shí)現(xiàn)信號(hào)的檢測(cè)。避障亦是此原理。電路圖如圖3.4。</p><p>　　市面上有很多紅外傳感器，在這里我選用TCRT5000型光電對(duì)管。</p><p><b>　　圖3.4循跡原理圖</b></p>

68、<p>　　3.2.1 傳感器分布</p><p>　　傳感器通過信號(hào)采集，向單片機(jī)提供信息。因此傳感器合理的布局很重要，傳感器布局需要考慮小車行駛過程中信息檢測(cè)的準(zhǔn)確度和前瞻性，能使在相同數(shù)量的傳感器下，獲得更多的數(shù)據(jù)。傳感器的布局一般有以下三種：一字型布局，M型布局和活動(dòng)型布局。</p><p>　　一字型布局即所有傳感器在同一直線上。一字型布局分為等距排布型和非等距排布

69、型。等距排布型不利于采集準(zhǔn)確的彎道信息?？紤]到弧度信息采集的連貫性，非等距排布采用等角原則，即在垂直平分線上方處某點(diǎn)，以等角的引射線與直線的交點(diǎn)就是傳感器的分布點(diǎn)，此種方法檢測(cè)連貫簡(jiǎn)單，更容易控制小車。</p><p>　　M型布局即傳感器的布局成M型，M型布局最適合檢測(cè)多彎道的軌跡。由于傳感器不在同一直線上，故小車轉(zhuǎn)彎時(shí)，左右兩邊后部的傳感器有較大的采樣空間，兩邊前端的傳感器則對(duì)采集的信號(hào)有更好的前瞻性，M型中

70、間底部的傳感器擇更好的確定小車的位置。整個(gè)布局有利于在彎道處提高小車速度。但相對(duì)一字型布局，M型布局容易產(chǎn)生不穩(wěn)定信號(hào)，從而產(chǎn)生信號(hào)震蕩，影響小車行駛的穩(wěn)定性。</p><p>　　活動(dòng)型布局采用矩陣模式，將傳感器排布成矩陣形狀，通過對(duì)不同位置傳感器采集到信息的選擇來適應(yīng)各種不同的跑道。這樣對(duì)不同路況有更強(qiáng)的適應(yīng)性。 此種方案可調(diào)性大，但此種方法需要較多傳感器，冗余較大，比較笨重，增加小車的重量，不利于小車的加減

71、速。</p><p>　　最終決定采用M型布局方法來對(duì)4個(gè)傳感器進(jìn)行布局，這種布局方法的前瞻性最好。</p><p>　　3.3 電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路</p><p>　　本設(shè)計(jì)采用L298N電機(jī)專用驅(qū)動(dòng)芯片帶動(dòng)兩個(gè)12V的直流電動(dòng)機(jī)。</p><p>　　直流電機(jī)由定子和轉(zhuǎn)子兩大部分組成。直流電機(jī)運(yùn)行時(shí)靜止不動(dòng)的部分稱為定子，定子的主要作用是產(chǎn)生

72、磁場(chǎng)，由機(jī)座、主磁極、換向極、端蓋、軸承和電刷裝置等組成。運(yùn)行時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)的部分稱為轉(zhuǎn)子，其主要作用是產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩和感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，是直流電機(jī)進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換的樞紐，通常又稱為電樞，由轉(zhuǎn)軸、電樞鐵心、電樞繞組、換向器等組成。</p><p>　　其中L298N是ST公司的產(chǎn)品，比較常見的是15腳Multiwatt封裝的L298N，內(nèi)部包含4通道邏輯驅(qū)動(dòng)電路?？梢则?qū)動(dòng)兩個(gè)直流電機(jī)或驅(qū)動(dòng)兩個(gè)二相電機(jī)，也可單獨(dú)驅(qū)動(dòng)一個(gè)四相電機(jī)，輸出

73、電壓最高可達(dá)50V。直接通過電源來調(diào)節(jié)輸出電壓，直接通過單片機(jī)的IO端口提供信號(hào)，使得電路簡(jiǎn)單，使用更方便。L298N可接受標(biāo)準(zhǔn)的TTL邏輯電平信號(hào)VSS，VSS通常接4.5~7V的電壓。4腳VS接電壓源，VS可接電壓范圍VIH為2.5~46V。L298N芯片輸出電流可達(dá)2.5 A，可驅(qū)動(dòng)電感負(fù)載。</p><p>　　L298N是一個(gè)內(nèi)部有兩個(gè)H橋的高電壓大電流全橋式驅(qū)動(dòng)芯片，可以用來驅(qū)動(dòng)直流電動(dòng)機(jī)、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)

74、。使用標(biāo)準(zhǔn)邏輯電平信號(hào)控制，直接連接單片機(jī)管腳，具有兩個(gè)使能控制端，使能端在不受輸入信號(hào)影響的情況下不允許器件工作。L298N有一個(gè)邏輯電源輸入端，使內(nèi)部邏輯電路部分在低電壓下工作。</p><p>　　3.3.1 小車運(yùn)動(dòng)邏輯</p><p>　　表3.4 小車運(yùn)動(dòng)邏輯</p><p>　　電機(jī)控制邏輯如下：以電機(jī)A為例，當(dāng)使能端EN A為高電平時(shí)，如果輸入引腳

75、IN1為低電平而輸入引腳IN2為高電平，電機(jī)A反轉(zhuǎn)；如果輸入引腳IN1為高電平而輸入引腳IN2為低電平，電機(jī)A正轉(zhuǎn)。</p><p>　　3.3.2 L298N引腳結(jié)構(gòu)</p><p>　　圖3.5 L298N 驅(qū)動(dòng)芯片</p><p>　　表3.6 L298N引腳編號(hào)與功能</p><p>　　第四章 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)</p>

76、<p>　　4.1 軟件設(shè)計(jì)的流程</p><p>　　目前，51系列單片機(jī)使用的編程語言主要有匯編語言和C語言這兩種。</p><p>　　最接近機(jī)器的語言是匯編語言，其常用來編制與系統(tǒng)硬件相關(guān)的程序，如訪問I/O口、中斷處理程序等，它是一種最快而又最有效的語言，在對(duì)于程序的空間和時(shí)間要求很高的場(chǎng)合中 使用匯編語言是最佳的選擇，然而匯編語言也有其自身的缺點(diǎn)，比如程序開發(fā)周

77、期較長(zhǎng)、浮點(diǎn)運(yùn)算處理復(fù)雜、程序移植性差等不利因素。</p><p>　　在程序設(shè)計(jì)過程中C語言編程設(shè)計(jì)思想被稱為模塊化程序設(shè)計(jì)思想。有的時(shí)候?yàn)榱擞行У赝瓿扇蝿?wù)，把所要完成的任務(wù)分割成若干個(gè)相互獨(dú)立但相互又仍然有所聯(lián)系的模塊，這些模塊使得任務(wù)變得相對(duì)簡(jiǎn)單，對(duì)外的數(shù)據(jù)交換相對(duì)簡(jiǎn)單、容易編寫、容易檢測(cè)，容易閱讀和維護(hù)。</p><p>　　本設(shè)計(jì)采用C語言來編譯程序。模塊化結(jié)構(gòu)程序的設(shè)計(jì)，可以使

78、系統(tǒng)軟件便于調(diào)試與優(yōu)化，也使其他人更好地理解和閱讀系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)。因此，軟件的設(shè)計(jì)上，運(yùn)用了模塊化程序的結(jié)構(gòu)對(duì)軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)，使得程序變得更加直觀易懂。程序的主要模塊有：主程序、定時(shí)溢出中斷服務(wù)程序、外部中斷服務(wù)程序。</p><p>　　隨著單片機(jī)開發(fā)技術(shù)的不斷發(fā)展，從普遍使用匯編語言到逐漸使用高級(jí)語言開發(fā)，單片機(jī)的開發(fā)軟件也在不斷發(fā)展，Keil軟件是目前最流行開發(fā)MCS-51系列單片機(jī)的軟件，這從近年來各仿真機(jī)

79、廠商紛紛宣布全面支持Keil即可看出。Keil提供了包括C編譯器、宏匯編、連接器、庫管理和一個(gè)功能強(qiáng)大的仿真調(diào)試器等在內(nèi)的完整開發(fā)方案，通過一個(gè)集成開發(fā)環(huán)境（uVision）將這些部分組合在一起。掌握這一軟件的使用對(duì)于使用51系列單片機(jī)的學(xué)者來說是十分必要的，如果使用C語言編程，那么Keil幾乎就是不二之選，即使不使用C語言而僅用匯編語言編程，其方便易用的集成環(huán)境、強(qiáng)大的軟件仿真調(diào)試工具也會(huì)事半功倍。</p><p&

80、gt;　　Keil C51軟件提供豐富的庫函數(shù)和功能強(qiáng)大的集成開發(fā)調(diào)試工具，全Windows界面。另外重要的一點(diǎn)，只要看一下編譯后生成的匯編代碼，就能體會(huì)到Keil C51生成的目標(biāo)代碼效率非常之高，多數(shù)語句生成的匯編代碼很緊湊，容易理解。在開發(fā)大型軟件時(shí)更能體現(xiàn)高級(jí)語言的優(yōu)勢(shì)。</p><p>　　4.2 本系統(tǒng)的編譯器</p><p><b>　　Keil編譯器軟件<

81、/b></p><p>　　Keil C51單片機(jī)軟件開發(fā)系統(tǒng)可用于編輯C或匯編源文件。然后分別由C51編譯器編譯生成目標(biāo)文件（.OBJ）。目標(biāo)文件與庫文件一起經(jīng)LIB51連接定位生成絕對(duì)目標(biāo)文件（.ABS）。ABS文件由OH51轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的Hex文件，由仿真器使用直接對(duì)目標(biāo)板進(jìn)行調(diào)試，也可以直接寫入程序存貯器如EPROM 中。</p><p>　　打開Keil軟件后，出現(xiàn)如圖4.1

82、所示界面。</p><p>　　圖4.1 Keil 軟件主界面</p><p>　　點(diǎn)擊Project--New Project?？梢孕陆ㄒ粋€(gè)工程，如圖4.2所示。</p><p>　　圖4.2 Keil軟件新建工程界面</p><p>　　點(diǎn)擊會(huì)出現(xiàn)的對(duì)話框中選擇工程存在路徑（如圖4.3所示），單擊“保存”后，出現(xiàn)界面。在此界面上選擇電路板

83、上所用的單片機(jī)型號(hào)（如圖4.4所示），單擊“確定”。</p><p>　　圖4.3 保存路徑界面</p><p>　　圖4.4 選擇電路板上所用的單片機(jī)型號(hào)界面</p><p>　　設(shè)置完成后，軟件會(huì)提示是否將8051上電初始化程序添加入工程。這個(gè)一般選“否”。這樣就建立好了一個(gè)空的51工程（如圖4.5所示）。</p><p>　　圖4.5

84、建立空的51工程界面</p><p>　　點(diǎn)擊File--New，便建立了一個(gè)空的文本框（如圖4.6所示）。</p><p>　　圖4.6 建立空文本框界面</p><p>　　到現(xiàn)在為止，就可以開始在里面輸入代碼了。保存時(shí)注意：如果是用C語言寫的程序，則將文本保存成*.c（如圖4.7所示）。</p><p>　　圖4.7 保存文本改寫界面&

85、lt;/p><p>　　將寫完的程序添加到工程里面，如圖4.8所示，在左邊Project Workspace里的Source Group 1上右擊，選擇Add Files to Group ’Source Group 1’。在打開的對(duì)話框中，選擇剛存的文件路徑和對(duì)應(yīng)的擴(kuò)展名。此時(shí)，程序就添加進(jìn)了這個(gè)工程。</p><p>　　圖4.8 添加工程界面</p><p>　　

86、下一步，就開始編譯剛輸入進(jìn)去的代碼。接著，Keil會(huì)打出下面的提示：0 Error(s), 0 Warning(s).建立工程的時(shí)候，默認(rèn)是不生成HEX文件的，得在編譯做如下設(shè)置：在Project Workspace里Target 1上右擊，選擇“Options for Target ‘Target 1”。出現(xiàn)如圖4.9所示對(duì)話框，選擇“Output”按圖示，將箭頭所指的多選框勾上，點(diǎn)“確定”。現(xiàn)在再點(diǎn)擊重新編譯，就會(huì)在工程所在文件夾里

87、生成HEX文件[9] [10]。</p><p>　　圖4.9 生成HEX文件界面</p><p>　　4.3軟件設(shè)計(jì)系統(tǒng)主程序流程圖</p><p>　　圖4.30 系統(tǒng)主程序流程圖</p><p>　　4.3.1 軟件設(shè)計(jì)循跡方法</p><p>　　圖4.31 循跡流程圖</p><p>

88、　　4.3.2 軟件設(shè)計(jì)避障方法</p><p>　　圖4.32 避障流程圖</p><p>　　第五章 系統(tǒng)的總體調(diào)試</p><p>　　5.1 硬件的測(cè)試</p><p>　　依據(jù)以前設(shè)計(jì)好的智能循跡原理圖，仔細(xì)計(jì)算系統(tǒng)中各個(gè)元件的參數(shù)，選擇相應(yīng)器件，制作實(shí)際電路板。紅色和黑色的筆，測(cè)試電路板每走線，如果測(cè)量電阻值是很小的，線不斷，

89、當(dāng)電阻值是非常大的線斷，應(yīng)重新生產(chǎn)線使電路板在電氣上得到正確地連接。 </p><p>　?。?）晶振電路的測(cè)試</p><p>　　在單片機(jī)正常運(yùn)行的必要條件是單片機(jī)系統(tǒng)的時(shí)鐘穩(wěn)定正常。在實(shí)踐中，由于各種原因，系統(tǒng)時(shí)鐘是不正常的，系統(tǒng)不能正常運(yùn)行，所以系統(tǒng)時(shí)鐘是否是電源檢查的主要環(huán)節(jié)。在系統(tǒng)通電的狀況下，用萬用表的直流電壓檔(20V)，分別測(cè)量XTAL1和XTAL2引腳的電壓

90、，看是否正常。</p><p>　　(2)復(fù)位電路的測(cè)試</p><p>　　復(fù)位不正常也會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)不能工作。如果復(fù)位引腳始終為高電平，系統(tǒng)將始終處于復(fù)位狀態(tài)；如果始終為低電平，不能產(chǎn)生復(fù)位所需的高電平信號(hào)脈沖，則系統(tǒng)也可能無法正常工作。單片機(jī)正常工作時(shí)，RST復(fù)位引腳應(yīng)為0V，按下復(fù)位按鍵時(shí)，復(fù)位引腳為高電平5V左右。</p><p>　　5.2 系統(tǒng)的軟件調(diào)試

91、</p><p>　　在軟件調(diào)試中，使用功能強(qiáng)大且的WAVE 6000軟件進(jìn)行軟件編譯與調(diào)試,使用Microcontroller ISP Software及其配套的單片機(jī)對(duì)程序進(jìn)行燒錄。軟件調(diào)試的流程是這樣的：先分別對(duì)主要的功能程序模塊進(jìn)行模擬仿真調(diào)試；然后再將各程序模塊組織起來進(jìn)行統(tǒng)調(diào)。</p><p>　　軟件的燒錄：第一步：安裝并運(yùn)行Microcontroller ISP Softw

92、are軟件；第二步：點(diǎn)擊Options欄的select device選項(xiàng)；這時(shí)出現(xiàn)一個(gè)對(duì)話窗口，按圖選擇后，點(diǎn)擊OK按鍵，如出現(xiàn)所示窗口，則說明電腦與開發(fā)板沒連接好或單片機(jī)沒插好等，需重裝檢查硬件連接，如果沒有出現(xiàn)則說明初始化成功。</p><p>　　第三步：點(diǎn)擊File欄的Load Buffer選項(xiàng)打開已經(jīng)編譯好的HEX文件。點(diǎn)擊載入，出現(xiàn)對(duì)話框點(diǎn)確定，再點(diǎn)擊圖“A”字圖標(biāo)，出現(xiàn)對(duì)話框后，按軟件默認(rèn)選項(xiàng)，點(diǎn)擊

93、“OK”－“OK”―“OK”燒錄完成；否則重新檢查硬件連接后再重新燒錄。</p><p>　　通過軟件檢查出程序中出現(xiàn)了許多的問題。經(jīng)過多次的模塊子程序的修改，一步一步的完善程序，來解決出現(xiàn)的問題。在軟件的調(diào)試過程中主要遇到的問題如下：</p><p>　　(1) 在測(cè)試中遇到小車遇到黑線電機(jī)不動(dòng).</p><p>　　解決：首先使用試測(cè)儀對(duì)電路進(jìn)行測(cè)試,觀察是否存

94、在漏焊、虛焊、或電子元件損壞。</p><p>　　(2)輸入程序后，小車循跡不靈敏，還有就是當(dāng)拐彎度數(shù)過大，小車速度過快的時(shí)候，小車偶爾偏離軌道。</p><p>　　解決：首先通過調(diào)節(jié)傳感器上的可調(diào)電阻，適當(dāng)?shù)脑龃蠡驕p小電阻可改變靈敏度?？梢越鉀Q循跡不迅速的問題。</p><p><b>　　5.3 小車調(diào)試</b></p>

95、<p>　　通過改變循跡板滑動(dòng)變阻器器的大小來調(diào)試紅外對(duì)管的靈敏度，通過改變延時(shí)程序來改變速度的大小。下表為小車運(yùn)行的情況：</p><p>　　表5.1 小車調(diào)試情況</p><p>　　5.4 自動(dòng)循跡過程</p><p>　　圖5.4.1自動(dòng)循跡過程實(shí)物圖</p><p>　　5.5 自動(dòng)避障過程</p>

96、<p><b>　　后退</b></p><p><b>　　左拐</b></p><p>　　后退 </p><p><b>　　右拐</b></p><p><b>　

97、　前進(jìn)</b></p><p>　　圖5.5.1 避障效果圖</p><p>　　小車前行，檢測(cè)P2口，如果前方或左前方有障礙物，其避障效果如圖4-6，重復(fù)步驟可躲避正前方和左前方障礙物。</p><p><b>　　結(jié) 論</b></p><p>　　整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)以單片機(jī)為核心，利用了多種傳感器，將軟件

98、和硬件相結(jié)合。本系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)如下功能：</p><p>　?。?） 自動(dòng)沿預(yù)設(shè)軌道行駛小車在行駛過程中，能夠自動(dòng)檢測(cè)預(yù)先設(shè)好的軌道，實(shí)現(xiàn)直道和弧形軌道的前進(jìn)。若有偏離，能夠自動(dòng)糾正，返回到預(yù)設(shè)軌道上來。</p><p>　?。?）當(dāng)小車探測(cè)到前進(jìn)前方的障礙物時(shí)，可以自動(dòng)報(bào)警調(diào)整，躲避障礙物，從無障礙區(qū)通過。小車通過障礙區(qū)后，能夠自動(dòng)循跡</p><p>　　從運(yùn)行情況

99、來看循跡的效果比較好，避障的效果不是很好，我認(rèn)為是由于電源不能穩(wěn)定而是的小車的速度不好控制，這也是我這次設(shè)計(jì)最大的誤區(qū)，沒有選取穩(wěn)定的電源。我相信如果實(shí)驗(yàn)條件和時(shí)間的允許下我肯定能解決這一問題。</p><p>　　通過本次設(shè)計(jì)我掌握了很多以前不熟練的東西，認(rèn)識(shí)了很多以前不熟悉得東西，使我在人生上又進(jìn)了一步。也認(rèn)識(shí)到很多的不足。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b&

100、gt;</p><p>　　[1] 吳林編著. 智能循跡小車主題型號(hào)工作的回顧[J]. 循跡小車技術(shù)與應(yīng)用，2001:6-9.</p><p>　　[2] 歐青立,何刻忠等編著.室外智能循跡小車的發(fā)展及其關(guān)鍵技術(shù)研究[J].循跡小車，2000,22(6):519-526</p><p>　　[3] 楊鵑.多信息融合技術(shù)在移動(dòng)循跡小車避障系統(tǒng)中的應(yīng)用[D]. 哈爾濱：

101、哈爾濱理工大學(xué).2007.</p><p>　　[4] 恒盛杰資訊編著．Protel電路板設(shè)計(jì)從入門到精通. 第1版. 中國青年出版社.2006:1-148</p><p>　　[5] 江思敏，陳明編著．Protel電路設(shè)計(jì)教程. 第1版. 清華大學(xué)出版社，2006:1-296</p><p>　　[6] 陳曉莉，張俊濤．KEIL C51單片機(jī)仿真器的設(shè)計(jì). 第二版

102、. 陜西科技大學(xué)出版社，2006:19－20．</p><p>　　[7] 楊素行編著．模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)簡(jiǎn)明教程．第2版.高等教育出版社，2005:532-547</p><p>　　[8] 余孟嘗編著．?dāng)?shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)簡(jiǎn)明教程. 第2版. 高等教育出版社. 1999:1-361</p><p>　　[9] 李全利，遲榮強(qiáng)編著．單片機(jī)原理及接口技術(shù).第1版.高等教育

103、出版社，2004:14-191</p><p>　　[10] 王曉明. 電動(dòng)機(jī)的單片機(jī)控制[J]. 學(xué)術(shù)期刊，2002，13（15）：1322-1755.</p><p>　　[11] 羅志增,蔣靜坪編著.循跡小車感覺與多信息融合[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2003:1-10.</p><p>　　[12] 蔡自興編著. 中國的智能循跡小車研究[J]. 莆田學(xué)院學(xué)

104、報(bào), 2002,9 (3):36-39.</p><p>　　[13] 王曉明. 電動(dòng)機(jī)的單片機(jī)控制[J]. 學(xué)術(shù)期刊，2002，13（15）：1322-1755.</p><p>　　[14] 華成英 童詩白 模擬電子技術(shù)基礎(chǔ) 第四版 高等教育出版社</p><p>　　[15] 吳錘紅 MCS-51微機(jī)原理與接口技術(shù) 廈門大學(xué)出版社</p>&l

105、t;p>　　[16] 張毅剛 單片機(jī)原理及應(yīng)用 2003年12月第一版 高等教育出版社</p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　在論文完成之際，謹(jǐn)向程老師致以最誠摯的感謝。本文的研究工作從始至終都得到了程老師的熱心指導(dǎo)和關(guān)心。從程老師的身上，我不但學(xué)到了老師在課上傳授的專業(yè)知識(shí)，而且也學(xué)到了怎樣自學(xué)，更學(xué)到了許多做人的道理。所謂“送人一

106、魚，僅供一飯之需；而授之以漁，則終生受用無窮”。</p><p>　　最后感謝各位老師和學(xué)者在百忙之中抽出時(shí)間評(píng)閱論文我的論文。由于有限知識(shí)水平，錯(cuò)誤是不可避免的，懇請(qǐng)各位老師批評(píng)指正。</p><p><b>　　謝謝大家！</b></p><p><b>　　附錄A 程序代碼</b></p><p

107、>　　第一部分 智能循跡小車的#C程序</p><p>　　本程序通過前方的紅外探頭來檢測(cè)地面的信號(hào),根據(jù)道路的要求,當(dāng)?shù)缆窞榘咨珪r(shí)，紅外接收到信號(hào)，與地面檢測(cè)的紅外相應(yīng)端口低電平,當(dāng)?shù)缆窞楹谏珪r(shí) 與地面檢測(cè)的紅外相應(yīng)端口為高電平,我們就可以根據(jù)這和判斷條件來進(jìn)行 道路黑白線的尋找. </p>

108、<p>　　聲明:由于紅外接收頭對(duì)光線要求較高，所以對(duì)于黑白兩種顏色選擇對(duì)比度高為好，而且因?yàn)榈缆方⒉煌?，需要根?jù)實(shí)際的需要來改寫相應(yīng)的延遲時(shí)間 以適應(yīng)角度的最有較轉(zhuǎn)彎，道路應(yīng)根據(jù)紅外接收頭的兩個(gè)寬度來制定，如果道 路較小，或較大者，請(qǐng)調(diào)整以適應(yīng)小車的正確運(yùn)行. </p><p><b>　　端口模式配置</b></p>

109、;<p>　　PXM1 PXM0 模式</p><p>　　0 0 準(zhǔn)雙向口</p><p>　　0 1 強(qiáng)推挽輸出</p><p>　　1 0 高阻輸入</p><p>　　1 1 開漏輸出</p><p>　　***************

110、***************************************************/ </p><p>　　#include"config.h"</p><p>　　#include"GPIO.h"</p><p>　　#include"delay.h"</p>&

111、lt;p>　　/************* 外部函數(shù)和變量聲明 *****************/</p><p>　　sbit LeftIR=P3^7; //定義前方左側(cè)紅外探頭端口</p><p>　　sbit RightIR=P3^6; //定義前方右側(cè)紅外探頭端口</p&g