浙江萬里學(xué)院本科畢業(yè)論文 - 1 - 總體設(shè)計 本課題設(shè)計主要是制作一款能進(jìn)行智能判斷并能做出正確反應(yīng)的小車。小車具有以下幾個功能：自動避障功能；尋跡功能（按路面的黑色軌道行駛）；無線遙控功能和語音控制。作品既可以對高端智能化進(jìn)行剖析，也可以作為高級智能玩具發(fā)展對象， 同時可 成 為 大學(xué)生學(xué)習(xí)嵌入式控制 系統(tǒng) 的應(yīng)用實例。 作品以兩直流電動機為主驅(qū)動，通過各類傳感器件來采集各類信息，送入主控單元 理數(shù)據(jù)后完成相應(yīng)動作，以達(dá)到自身控制。電機驅(qū)動電路采用高電壓，高電流，四通道驅(qū)動集成芯片 障采用紅外線收發(fā)來完成，自動尋跡采 用紅外線接收二極管完成；無線遙控則是采用帶有 碼的 后 由控制單元處理數(shù)據(jù)后通過匯編程序有序合理的將各模塊信號整合在一起并完成相應(yīng)動作，實現(xiàn)了智能控制，相當(dāng)于簡易機器人 2。 模塊分析選擇 通過收集各硬件模塊資料信息，對其進(jìn)行有效的分析選擇，最終選出最合理的設(shè)計方案。 控單元 方案比較與選擇 方案一：采用各類數(shù)字電路來組成小車的控制系統(tǒng)，對 外圍避障信號， 自動尋跡 信號， 無線遙控 信號，語音控制信號進(jìn)行處理。本方案電路復(fù)雜，靈活性不高，效率低，不利于小車智能化的擴展，對各路信號處理比較困難。 方案二：采用 外線探頭采用市面上通用的發(fā)射管與及接收頭，經(jīng)過比較芯片調(diào)制處理后由控制系統(tǒng)接收。路線尋找采用紅外線管對路面信號采集，送到單片機系統(tǒng)處理，同樣包括無線遙控信號和語音控制信號。此系統(tǒng)比較靈活，采用軟件方法來解決復(fù)雜的硬件電路部分，使系統(tǒng)硬件簡潔化，各類功能易于實現(xiàn)，能很好地滿足題目的要求 3。 比較以上兩種 方案的優(yōu)缺點，方案二簡潔、靈活、可擴展性好，更能達(dá)到題浙江萬里學(xué)院本科畢業(yè)論文 - 2 - 目的設(shè)計要求，因此采用方案二來實現(xiàn)。 障 單元 方案比較與選擇 方案一：采用超聲波避障，超聲波受環(huán)境影響較大，電路復(fù)雜，而且地面對超聲波的反射，會影響系統(tǒng)對障礙物的判斷。 方案二：采用紅外線避障，利用單片機來產(chǎn)生 38射出去的紅外線遇到避障物的時候反射回來，紅外線接收管對反射回來信號進(jìn)行解調(diào)，輸出比較電平。外界對紅外信號的干擾比較小，且易于實現(xiàn)，價格也比較便宜，故采用方案二。 紅外線避障方法，利用一管發(fā)射另 一管接收，接收管對外界紅外線的接收強弱來判斷障礙物的遠(yuǎn)近，由于紅外線受外界可見光的影響較大，因此通過調(diào)制信號產(chǎn)生 38要障礙物在限定范圍內(nèi)就會產(chǎn)生相對的電平供單片機控制，實現(xiàn)避障功能。 跡 單元 方案比較與選擇 方案一：采用發(fā)光二極管發(fā)光，用光敏二極管接收。由于光敏二極管受可見光的影響較大，穩(wěn)定性差。 方案二：利用 集成型紅外對管作為尋跡單元的傳感器，其中 紅外線發(fā)射管發(fā)射紅外線，紅外線二極管進(jìn)行接收。采用紅外線發(fā)射，外面可見光對接收信號的影響較小，再用射極輸出器對信 號進(jìn)行隔離。本方案也易于實現(xiàn)，比較可靠，因此采用方案二。 當(dāng)小車底部的某邊紅外線收發(fā)對管遇到黑帶時， 可以檢測到 輸入電平為高電平，反之為低電平。結(jié)合單片機查詢方式，通過程序控制小車哪 邊 輪胎轉(zhuǎn)動來改變方向。 這樣不斷循環(huán)檢測，方向控制，使小車按黑線行走。 控 單元 方案比較與選擇 方案一： 由發(fā)射和接收兩大部分組成紅外遙控系統(tǒng)，應(yīng)用編 /解碼專用集成電路芯片來進(jìn)行控制操作，發(fā)射部分包括鍵盤矩陣、編碼調(diào)制、 收部分包括光、電轉(zhuǎn)換放大器、解調(diào)、解碼電路 等。相對結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，而且使用的時候必須將 遙控器前的紅外發(fā)射孔對準(zhǔn) 接收管 才可以。 浙江萬里學(xué)院本科畢業(yè)論文 - 3 - 方案二： 無線電遙控 也由 發(fā)射和接收兩大部分組成 ，由于無線電遙控模塊在市場上非常普及，加上 無線電遙控 有 傳輸距離遠(yuǎn)、抗干擾能力強、無方向性等優(yōu)點， 對于小車的控制是一個不錯的選擇 4。 方案三：超聲波遙控是利用超聲波來傳送指令的遙控，可以應(yīng)用于需要遙控、遙測的場合。采用 耗低、功能強大、抗干擾能力強等優(yōu)點。但由于超聲波遙控價格相對上面兩種價格較貴，而且對于小車的遙控也太過于夸大化。 結(jié)合三種方案，最終選擇 用電量 、 發(fā)射、接 受功率都不大，一般的小障礙 也可以穿越 ，而且遙控?zé)o方向性的無線電遙控。 采用帶有 碼的 送模塊完成。 音控制 單元 方案比較與選擇 方案一：采用柱極式話筒產(chǎn)生不同的頻率信號來完成聲音提示，經(jīng)放大整形后產(chǎn)生一個脈沖電平輸入給單片機完成聲音提示功能。但方案給人以提示的可懂性比較差，但在一定程度上能滿足要求，而且易于實現(xiàn)，成本也不高。 方案二：采用 分段錄放音模塊，能夠給人以直觀的提示，也可以實現(xiàn)更多電平轉(zhuǎn)換以讓單片機 控制，但 放音模塊價格比較高，程序編制過程過于復(fù)雜，所以方案二性價比不如方案一。 柱極式話筒接收聲波信號，通過三極管放大信號，使信號通過整流的二極管得到一個脈沖信號，并經(jīng)過 74現(xiàn)語音控制。 體設(shè)計框圖 此系統(tǒng)是以單片機為控制核心，處理執(zhí)行各個外部傳感器檢測得到的電平信號，其中外部信號有四部分得到：尋跡模塊，避障模塊，遙控模塊和語音模塊。最后把處理結(jié)果傳遞給小車電機，使得到相應(yīng)效果。如圖 2浙江萬里學(xué)院本科畢業(yè)論文 - 4 - 圖 2總體 設(shè)計 框圖 3 硬件設(shè)計 本系統(tǒng)硬件主要有六大模塊組成： 單片機控制模塊 、無線遙控模塊、紅外對管尋跡模塊、紅外線避障模塊、電機控制模塊和語音控制模塊。 片機控制模塊 本模塊采用 51 系列單片機作為核心處理器。單片機控制系統(tǒng)基本由最小系統(tǒng)和外圍信號 I/O 口組成，其中最小系統(tǒng)包括電源（地）， 序電路（一般使用 者 12M 和 30P 電容組成），復(fù)位電路。有了以上三塊，單片機就能夠正常工作。 一個低功耗，高性能 位單片機，片內(nèi)含 4k 可反復(fù)擦寫 1000 次的 讀程序存儲器，器件采用 司的高密度、非易失性存儲技術(shù)制造，兼容標(biāo)準(zhǔn) 令系統(tǒng)及 80腳結(jié)構(gòu)，芯片內(nèi)集成了通用 8 位中央處理器和 儲單元，功能強大的微型計算機的 為許多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高性價比的解決方案。其應(yīng)用范圍廣，性能良好，可用于解決復(fù)雜的控制問題。利用 I O 端口對傳感器信號進(jìn)行實時 判斷 監(jiān)控 來 控制 步進(jìn)電機做出相應(yīng)的反映 。 如圖 3較為 常見的帶燒錄接口的單片機最小系統(tǒng)圖。 單片機核心控制 語音控制 自動尋跡 避障模塊 無線遙控 電機轉(zhuǎn)動 浙江萬里學(xué)院本科畢業(yè)論文 - 5 - 圖 3帶燒錄接口的 單片機最小系統(tǒng) 鐘電路 單片機的時鐘產(chǎn)生有兩種方法：內(nèi)部時鐘方式和外部時鐘方式。 系統(tǒng)的時鐘電路設(shè)計是采用的內(nèi)部方式，即利用芯片內(nèi)部的振蕩電路。 腳 個放大器與作為反饋元件的片外晶體諧振器一起構(gòu)成一個自激振蕩器。外接晶體諧振器以及電容 2構(gòu)成并聯(lián)諧振電路，接在放大器的反饋回路中。對外接電容的值雖然沒有嚴(yán)格的要求， 但電容的大小會影響震蕩器頻率的高低、震蕩器的穩(wěn)定性、起振的快速性和溫度的穩(wěn)定性。因此，此系統(tǒng)電路的晶體振蕩器的值為 12容應(yīng)盡可能的選擇陶瓷電容，電容值通常取 30焊接刷電路板時，晶體振蕩器和電容應(yīng)盡可能安裝得與單片機芯片靠近，以減少寄生電容，更好地保證震蕩器穩(wěn)定和可靠地工作。 位電路 復(fù)位是由外部的復(fù)位電路來實現(xiàn)的。片內(nèi)復(fù)位電路是復(fù)位引腳 過一個觸發(fā)器與復(fù)位電路相連，觸發(fā)器用來抑制噪聲，它的輸出在每個機器周期中由復(fù)位電路采樣一次。 復(fù)位電路通常采用上電自動復(fù)位和按鈕復(fù)位兩 種方式。所謂上電復(fù)位，是指計算機加電瞬間，要在 腳出現(xiàn)大于 10正脈沖，使單片機進(jìn)入復(fù)位浙江萬里學(xué)院本科畢業(yè)論文 - 6 - 狀態(tài)。按鈕復(fù)位是指用戶按下“復(fù)位”按鈕，使單片機進(jìn)入復(fù)位狀態(tài) 5。如圖 3 上電時， +5V 電源立即對單片機芯片供電，同時經(jīng)電阻 3充電。反向后， 鈕按下時， 現(xiàn)了按鈕復(fù)位。在應(yīng)用系統(tǒng)中，有些外圍芯片也需要復(fù)位。如果這些芯片復(fù)位端的復(fù)位電平和單片機一致，則 可以與單片機復(fù)位腳相連，因此，非門在這里不僅起了反向作用，還增大了驅(qū)動能力，電容 慮波作用，防止干擾竄入復(fù)位端產(chǎn)生誤動作5。 寫接口電路 高電平，然后向單片機串行發(fā)送編程命令。 入移位脈沖， 行輸出， 行輸入 。 被燒寫的單片機一定是最小系統(tǒng)（單片機已經(jīng)接好電源，晶振，可以運行） 。如圖 3寫接口電路。 圖 3燒寫接口電路 浙江萬里學(xué)院本科畢業(yè)論文 - 7 - 線遙控模塊 此模塊實現(xiàn)了無線電遠(yuǎn)距離控制小車的停啟、方向行駛的功能，在整 個小車系統(tǒng)中起到不可忽視的作用。 線遙控 工作原理 圖 3發(fā)射機、接收機及執(zhí)行機構(gòu)三部分組成。發(fā)射機主要包括編碼電路和發(fā)射電路。編碼電路由操縱器 (操縱開關(guān)或電位器等 )控制，操縱者通過操縱器；使編碼電路產(chǎn)生所需要的控制指令。這些控制指令是具有某些特征的、相互間易于區(qū)分的電信號，例如：用頻率為 270正弦信號作為控制左舵的指令，用頻率為 350不同頻率的正弦信號代表不同的控制指令。除了可利用頻率特征外，還可用正弦信號的幅度及相位特征、 脈沖信號的幅度、寬度及相位特征以及碼組特征等表示各種指令。 圖 3無線電遙控設(shè)備方框圖 編碼電路 產(chǎn)生的指令信號都是頻率較低的電信號，無法直接傳送到遙控目標(biāo)上去，還要將指令信號送到發(fā)射電路，使它載在高頻信號 (載波 )上，才能由發(fā)射天線發(fā)送出去。我們把指令信號載到載波上去的過程叫調(diào)制，調(diào)制作用由發(fā)射電路的調(diào)制器完成。發(fā)射電路的主要作用是產(chǎn)生載波，并由調(diào)制器將指令信號調(diào)制在載波上，經(jīng)天線將已調(diào)載波發(fā)送出去。接收機由接收電路及譯碼電路組成。接收電路又包括高頻部分及解調(diào)器部分。由接收天線送來的微弱信號經(jīng)接收機 高頻部分的選擇和放大后，送到解調(diào)器。由于 “ 卸 ” 下來的各種指令信號是混雜在一起的、還要送到譯碼電路譯碼。譯碼電路的工作就象把卸下來的貨物鑒別分類，再分別送到使用場地一樣，它對各種指令信號進(jìn)行簽別，送到相應(yīng)的執(zhí)行放大電浙江萬里學(xué)院本科畢業(yè)論文 - 8 - 路。執(zhí)行放大電路把指令信號放大到具有一定的功率，用以驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)。執(zhí)行機構(gòu)將電能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械動作，例如電機的轉(zhuǎn)動、電磁鐵的吸動等，帶動被控的調(diào)節(jié)機構(gòu)，從而實現(xiàn)對被控目標(biāo)的控制 6。 本模塊采用的無線遙控是市場上現(xiàn)成的 帶有 圖 3 272 芯片 編碼芯片 出的編碼信號由：地址碼、數(shù)據(jù)碼、同步碼組成一個完整的碼字，解碼芯片 收到信號后，其地址碼經(jīng)過兩次比較核對后， 才輸出高電平，與此同時相應(yīng)的數(shù)據(jù)腳也輸出高電平，如果發(fā)送端一直按住按鍵，編碼芯片也會連續(xù)發(fā)射。當(dāng)發(fā)射機沒有按鍵按下時， 接通電源，其 17 腳為低電平，所以 315高頻發(fā)射電路不工作，當(dāng)有按鍵按下時， 電工作，其第 17 腳輸出經(jīng)調(diào)制的串行數(shù)據(jù)信號，當(dāng) 17 腳為高電平期間 315高頻發(fā)射電路起振并發(fā)射等幅高頻信號，當(dāng) 17 腳為低平期間 315高頻發(fā)射電路停止振蕩，所以高頻發(fā)射電路完全收控于 17 腳輸出的數(shù)字信號，從而對高頻電路完成幅度鍵控（ 制）相當(dāng)于調(diào)制度為 100的調(diào)幅。如圖3 圖 3示不同的功能，有 4/6之分，其中 據(jù)只要成功接收就能一直保持對應(yīng)的電平狀態(tài)，直到下次遙控數(shù)據(jù)發(fā)生變化時改 變。 據(jù)腳輸出的電平是瞬時的而且和發(fā)射端是否發(fā)射相對應(yīng)，可以用于類似點動的控制。后綴的 6和 4表示有幾路并行的控制通道，當(dāng)采用 4路并行數(shù)據(jù)時（ 對應(yīng)的地址編碼應(yīng)該是 8浙江萬里學(xué)院本科畢業(yè)論文 - 9 - 位，如果采用 6路的并行數(shù)據(jù)時 (對應(yīng)的地址編碼應(yīng)該是 6位。如圖 3 圖 3編碼電路 8 腳為地址設(shè)定腳，有三種狀態(tài)可供選擇：懸空、接正電源、接地三種狀態(tài)，只有發(fā)射端 能配對使用。同一個系統(tǒng)地址碼必須一致，不同的系統(tǒng)可以依靠不同的地址碼加以區(qū)分。 外對管尋跡模塊 尋 跡是指小車在白色地板上循黑線行走， 本系統(tǒng) 采取的方法是紅外探測法，即利用紅外線在不同顏色的物體表面具有不同的反射性質(zhì)的特點，在小車行駛過程中不斷地向地面發(fā)射紅外光，當(dāng)紅外光遇到白色紙質(zhì)地板時發(fā)生漫反射，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，小車上的接收管接收不到紅外光 7。 由此過程來改變接收管的輸出電壓， 單片機 以電壓的變化 為依據(jù)來 執(zhí)行小車電機 確定行走 路線。 塊系統(tǒng)分析 圖 3外線尋跡安裝圖 ， 圖 3跡 模塊 實現(xiàn)原理圖 ，分析如下： 浙江萬里學(xué)院本科畢業(yè)論文 - 10 - 圖 3紅外線尋跡安裝圖 圖 3塊 原理圖 如圖 3針接口處 ， 2腳是跟紅外線發(fā)射管連接， 3， 4則是跟接收管相連，放置插針是為了更容易實現(xiàn)紅外線管的放置。由于紅外線接收光的變化可以讓接收管上的電壓發(fā)生變化，相當(dāng)于可變電阻，這種特性為設(shè)計提供基本的保障。比較芯片 以根據(jù)接收管的電壓和參考電壓進(jìn)行比較后輸出相應(yīng)電平 。此圖的比較接法為正接法，就是當(dāng)紅外線管遇到黑線時，反射減少，“ +”斷輸入電壓增加，使的輸出端輸出電壓為高，經(jīng)上拉電阻 拉后達(dá)到單片機有效接收電平。 小車進(jìn)入 尋 跡模式后，即 單片機 開始不停地掃描與探測器連接的單片機 I/旦檢測到某個 I/進(jìn)入判斷處理程序 ,先確定 2個探測器中的哪一個探測到了黑線，如果左面?zhèn)鞲衅?（紅燈亮） 探測到黑線，即小車左半部分壓到黑線，車身向右偏出，此時應(yīng)使小車向左轉(zhuǎn)；如果右面?zhèn)鞲衅?（黃燈亮） 探測到了黑線，即車身右半部壓住黑線，小車向左偏出了軌跡，則應(yīng)使小車向 右轉(zhuǎn)。在經(jīng)過了方向調(diào)整后，小車再繼續(xù)向前行走，并繼續(xù)探測黑線重復(fù)上述動作 ，實現(xiàn)方向控制，按照黑線行駛。 其中， 19為限流電阻，防止紅外線發(fā)生管因電流過大而燒壞；由 于檢測小車行駛的過程會因環(huán)境或則黑線材料的改變使輸出電壓成一個變化值，所以通過可變電阻來改變參考電浙江萬里學(xué)院本科畢業(yè)論文 - 11 - 壓，使能正常運行；同時 20為上 拉 電阻，讓輸入單片機的電壓達(dá)到 高電平 ；發(fā)光二極管則是能更直觀的判斷出哪對傳感器在起作用。 片介紹 雙電壓比較器電路 如圖 3腳功能表。 圖 3表 3腳功能表 引出端序號 功能 符號 引出端序號 功能 符號 1 輸出端 1 正向輸入端 2 1N+(2) 2 反向輸入端 1 1) 6 反向輸入端 2 1) 3 正向輸入端 1 1N+(1) 7 輸出端 2 表 3 地 電源 外避障模塊 紅外 避障模塊主要實現(xiàn)小車 的避障處理，當(dāng)小車檢測到前面有障礙物時，由單片機發(fā)出 指令實現(xiàn)小車停止功能 。其實現(xiàn)原理與紅外線對管尋跡模塊基本一浙江萬里學(xué)院本科畢業(yè)論文 - 12 - 致，只是為了實現(xiàn)更好的避障效果（主要是距離問題），所以采用了自制紅外接發(fā)電路。 外避障電路介紹 本模塊主要有兩部分組成， 38用38現(xiàn)避障有效距離 50好的完成對電機的控制。如圖 3外線避障電路原理圖。通過 555芯片組成多諧振蕩器，根據(jù)式（ 3設(shè)計出 381 / 1 . 4 3 / T 12( R + 2 R ) C （ 3 圖 3紅外線避障電路原理圖 接通電源后，電容 腳 升到 23，使 3腳 低電平，同時內(nèi)部三極管 時電容 R 和 降，當(dāng) 降到 3時，轉(zhuǎn)為高電平。當(dāng)放電結(jié)束時， 過 1R 、 2R 向電容 升到 3時，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周期性的矩形波，由 3腳輸出，再通過三 極管 9013驅(qū)動后由發(fā)射管發(fā)出并由接收模塊接收實現(xiàn)單片機控制 8。 55 芯片 工作原理 輸出驅(qū)動電流可達(dá)200多諧振蕩器工作方式時，其輸出的脈沖占空比由兩個外接電阻和一個外接電容確定；在單穩(wěn)態(tài)工作方式時，其延時時間由一個外接電阻和一個外接電浙江萬里學(xué)院本科畢業(yè)論文 - 13 - 容確定，可延時數(shù)微秒到數(shù)小時。工作電壓范圍： 16V。如圖 355內(nèi)部框架圖。 圖 3555內(nèi)部框架圖 其中圖中 2腳 的功能為觸發(fā)， 5腳功能為控制電壓， 6腳功能為閥值， 7腳功能為放電端。 機驅(qū)動模塊 小車電機為直流減速電機，帶有齒輪組，考慮不需調(diào)速功能，所以采用電機驅(qū)動芯片 著名的 單塊集成電路，高電壓，高電流，四通道驅(qū)動，設(shè)計用來接收 動感性負(fù)載 (比如繼電器，直流和步進(jìn)馬達(dá) )，和開關(guān)電源晶體管。內(nèi)部包含 4通道邏輯驅(qū)動電路。 須隔離電路。通過單片機的 I/可以對電機進(jìn)行正反轉(zhuǎn)，停止的操作 ，非常方便，用程序輸入對應(yīng)的碼值，能夠?qū)崿F(xiàn)對應(yīng)的動作，有效控制電機運動，如圖 3機驅(qū)動原理圖。 17控制左邊電機， 左邊電機為例，當(dāng) 1”， 0”時實現(xiàn)正轉(zhuǎn)；當(dāng) 0”， 1”時實現(xiàn)反轉(zhuǎn)；當(dāng) 入數(shù)字電平“ 0（ 1）”， 入數(shù)字電平“ 0（ 1）”時實現(xiàn)停止；最后結(jié)合左右電機通過單片機共同實現(xiàn)小車的前后左右四個方向行駛 9。 浙江萬里學(xué)院本科畢業(yè)論文 - 14 - 圖 3電機驅(qū)動原理圖 音控制模塊 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，通過三極管放大電路放大信號，使信號經(jīng)過電容和整流的二極管得到一個電壓峰值為一伏的脈沖信號，并經(jīng)過 74現(xiàn)語音控制 10。如圖 3音控制模塊原理圖。 圖 3語音控制模塊原理圖 其中圖中 連接柱極式話筒的接口， 電源接口， 作用是調(diào)節(jié)話筒的靈敏度， 是用來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) 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)過電容的整形形成直流電壓輸入二極管。當(dāng)話筒沒有接受到一定強度的聲波時，由于二極管的管壓降，使電壓不能經(jīng)過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經(jīng)放大后超過二極管的管壓降，非門的輸入端上有一個正電壓，而使輸出端為低電浙江萬里學(xué)院本科畢業(yè)論文 - 15 - 平“ 0”，實現(xiàn)跳變觸發(fā)的產(chǎn)生，進(jìn)而讓單片機的中斷口進(jìn)行判斷，作出響應(yīng)，實現(xiàn)語音控制。 4 軟件設(shè)計 軟件 設(shè)計 是實現(xiàn)小車智能運轉(zhuǎn) 的關(guān)鍵所在 ，相當(dāng)于人類大腦思維活動， 通過軟件設(shè)計可 將各個變化信號數(shù)據(jù)有效的結(jié)合處理，產(chǎn)生相應(yīng)的動作反應(yīng)。 在小車運 行的控制過程中，我們采用模糊控制算法實現(xiàn)對小車樣本訓(xùn)練。 糊控制算法 4 模糊控制的控制過程，如果由人來實現(xiàn)，都是按照這樣的一個順序進(jìn)行的：感覺器官的觀測（獲取信息） 斷（存儲和處理信息） 息的實施）。 能小車中的模糊控制算法 本設(shè)計的模糊控制規(guī)則的建立方法是：智能小車通過經(jīng)驗和測試數(shù)據(jù)來建立模糊控制規(guī)則。其主要控制過程為： 尋跡與避障的 紅外發(fā)射裝置發(fā)送信息， 由 收裝置接收，接收裝置相當(dāng)于人的感覺器官獲取信息傳給單片機，單片機相當(dāng)于人的大腦，可 以存儲和處理信息，通過訓(xùn)練樣本庫，測試出小車 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、語音信號等， 從而命令智能小車執(zhí)行相應(yīng)的操作， 完成智能行駛 。 件設(shè)計框圖 本系統(tǒng)中通過遙控啟動后，小車一直處于自動尋跡和尋找障礙信號的狀態(tài)中，當(dāng)避障信號和遙控信號任一信號給單片機收集到后都轉(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音控制則是實現(xiàn)當(dāng)外部有一定強度的信號進(jìn)入控制核心就對整個小車實現(xiàn)狀態(tài)停止等待功能， 其主程序流程如圖 4示。 浙江萬里學(xué)院本科畢業(yè)論文 - 16 - 圖 4程序流程圖 件程序設(shè)計 部分源程序 本程序以匯編的形式編輯，結(jié)合硬件實現(xiàn)小車整個系統(tǒng)功能。小車以自動尋跡為主體，不斷測試避障信號，實現(xiàn)隨時避障，并通過遙控控制小車的方向行駛。此程序主要以查詢方式實現(xiàn)，同時也結(jié)合了語音控制的中斷方式 ， 主體程序如下： 0000H 03H ;跳入中斷程序，進(jìn)行語音控制 E,#81H 開始 初始化各端口 查 詢按鍵 向前 D 按下？ N Y 尋跡行駛 遙控控制？ 方向行駛 避障控制？ 避障控制？ 停止 結(jié)束 Y Y Y N N N 中斷 保護(hù)現(xiàn)場 語音控制 行駛停止 中斷返回 恢復(fù)現(xiàn)場 浙江萬里學(xué)院本科畢業(yè)論文 - 17 - ;開放中斷 11 0.1,B , ;查詢判斷按鍵，當(dāng)有遙控按鍵按下出 0.3, ;現(xiàn)高電平就跳轉(zhuǎn)到相應(yīng)子程序，運行 0.2, ;小車 ;中斷語音控制子程序 ;中斷停止后可由遙控重新啟動 ;前行子程序 ;左輪 ;右輪 ;通過延時減慢電機轉(zhuǎn)速 ;實現(xiàn)避障功能 ;實現(xiàn)遙控按鍵控制，并不斷執(zhí)行尋跡 ;后退子程序 江萬里學(xué)院本科畢業(yè)論文 - 18 - ;左轉(zhuǎn)子程序 ;右轉(zhuǎn)子程序 江萬里學(xué)院本科畢業(yè)論文 - 19 - ;停止子程序，電機兩端都置高電平實現(xiàn) 0.1, ;按鍵子程序，包括遙控，尋跡 0.0,B ,B ,B ,B ,10H ;延時子程序 2,#10H 3,#100H : 3,2,1,江萬里學(xué)院本科畢業(yè)論文 - 20 - 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)計中采用模塊設(shè)計法，所以方便對各電路模塊功能進(jìn)行逐級測試： 單片機控制模塊 的調(diào)試 、無線遙控模塊 的調(diào)試 、紅 外對管尋跡模塊 的調(diào)試 、紅外線避障模塊 的調(diào)試 以及電機控制模塊和語音控制模塊 的調(diào)試，最后將各模塊組合后結(jié)合軟件進(jìn)行整體測試 。 件調(diào)試 對各個模塊的功能進(jìn)行調(diào)試，主要調(diào)試各模塊能否實現(xiàn)指定的功能。 1 電機控制 此模塊調(diào)試實現(xiàn)的功能是結(jié)合軟件共同實現(xiàn)，當(dāng)連接單片機與電機控制芯片的 I/0加上一定的電平可以實現(xiàn)電機左右轉(zhuǎn)向，前后轉(zhuǎn)向以及停止等功能，同時通過程序延時降低電機轉(zhuǎn)速。 如表 5機測試記錄 。 表 5機測試記錄 車行駛狀態(tài) 0 1 1 0 小車向 前行駛 1 0 0 1 小車向后行駛 0 1 0（ 1） 0（ 1） 小車向前右轉(zhuǎn) 0（ 1） 0（ 1） 1 0 小車向前左轉(zhuǎn) 1 0 0（ 1） 0（ 1） 小車向左后退 0（ 1） 0（ 1） 0 1 小車向右后退 0（ 1） 0（ 1） 0（ 1） 0（ 1） 小車停止行駛 2 無線遙控 此功能實現(xiàn)四個按鍵控制四路方向，按下“ D”，小車向前行駛，“ B”對應(yīng)向后，“ C”對應(yīng)向左，“ A”則實現(xiàn)向 右 行駛功能 。 經(jīng)過多次的測試與數(shù)據(jù)記錄 ，得 出相應(yīng)的結(jié)果，如表 5 表 5控測試記錄分析 次數(shù) 第 1次 第 2次 第 3次 第 4次 第 5次 第 6次 第 7次 按鍵 D A C B C D A 浙江萬里學(xué)院本科畢業(yè)論文 - 21 - 駛向 前 右 左 后 左 停 停 距離 1M M M 數(shù) 第 8次 第 9次 第 10次 第 11次 第 12次 第 13次 第 14次 按鍵 B D C A B C D 駛向 后 前 停 右 后 左 前 距離 M 2M 1M 表 5佳距 內(nèi) 成功率 11/14=3 紅外對管尋跡 尋跡對管有兩個組成，所以分別調(diào)試 其兩路有效信號。當(dāng)兩對管都放置黑線之外的白色地板上時，單片機對應(yīng) I/O 口收到的電平都為低，輸入電壓為 當(dāng)左邊的紅外線管進(jìn)入黑線范圍，對應(yīng)電平變高，為 右 ，同時指示等紅燈亮，說明要控制小車右轉(zhuǎn)；當(dāng)在右邊時同左邊情況對應(yīng)，需控制左