1、無人駕駛車的設計畢業(yè)設計本設計采用Atmel公司生產的8位單片機AT89C2051對小車、循跡以及機械手進行控制，通過I/O接口輸出的信號作為步進電機和蜂鳴器的控制信號，信號由各部分檢測電路送入單片機，繼而驅動步進電機進行運行，帶動小車進行向前和向后運行，調整小車前進方向，并且驅動機械手的手抓和釋放，同時控制蜂鳴器播放語音。主要包括循跡電路、紅外檢測電路、電動機正反轉換向電路和看門狗電路。設計集檢測、微控等技術為一體，應用了數(shù)電、模電和小系統(tǒng)設計技術。該設計具有一定的可移植性，能應用于一些高難度作業(yè)環(huán)境中。無人駕駛車;手抓;光電檢測.PilotlessvehicleAbstract:Thisd

2、esignusesAtmels8-bitmicrocontrollerAT89C2051manufacturedrightcar,tracking,androbotcontrol,throughtheI/Ointerface,theoutputsignalasthecontrolofsteppermotorsandbuzzersignal,thesignalsentbythepartofthedetectioncircuitintothemicrocontroller,andthendriveasteppermotorrunning,drivingcartorunforwardandbackw

3、ard,adjustingthecarthewayforward,andthedrivenmachineryhandclutchandrelease,whilecontrollingbuzzerplayvoice.Partofthecircuitmainlyincludesthefollowing:trackingcircuit,infrareddetectioncircuit,powersupplycircuits,motorprosandconsofconversiontothecircuit,thewatchdogcircuit.Thisdesignisatest,micro-contr

4、ol,suchastechnologyintegration,applicationnumberofelectric,modularelectricity,smallsystemsdesign,technologydesign.Thedesigncanbeappliedtoanumberofverydifficultoperatingenvironment,quicklyandconveniently.Keywords:Pilotlessvehicle;Handfingernail;Electro-opticalexamination.前言.12智能小車的設計方案論證.22.1小車的前進方案.

5、22.2電動機的選擇.22.3電動機驅動方案的選擇.32.4供電電源方1案的選擇.32.5障礙物探測方案的選擇.32.6看門狗方案.43單片機簡介.43.1單片機發(fā)展概況及方向.43.2單片機的特點及應用.53.5AT89C2051單片機簡介.54.1單片機抗干擾設計.74.1.1干擾的來源.74.1.2抗干擾措施.74.1.3“看門狗”技術.85硬件系統(tǒng)原理圖.95.1整體工作原理及原理圖.95.1.1原理分析.95.1.2整體結構圖.95.1.3硬件流程圖.105.1.4整體原理圖.115.2系統(tǒng)模塊電路圖.125.2.1循跡電路.125.2.2紅外檢測電路.135.2.3電源電路.145

6、.2.4電動機正反轉換向電路.155.2.5看門狗電路.155.3系統(tǒng)控制電路圖.165.3.1主控電路的分析.165.3.2主控電路原理圖.176軟件設計.18結束語.24參考文獻.25無人駕駛車的設計隨著汽車工業(yè)經濟的發(fā)展，關于汽車的研究也越來越受到人們的關注，各類電子設計大賽中也經常有智能小車的制作課題，全國高校也越來越重視這方面課題的設計，現(xiàn)今社會的不斷發(fā)展中，各行各業(yè)的生產及運輸過程中，無人駕駛小車及機械手的使用已經相當普及了，在工廠、碼頭以及在一些高難度作業(yè)環(huán)境中都可以見到無人駕駛小車，在這樣的情況下我設計了智能化的無人駕駛小車，其目的是為了適應社會的發(fā)展以及提高我們的單片機控制技

7、術?？梢钥吹剑诓煌膱龊?，無人駕駛小車的形狀和功能有很多種，無人駕駛小車與傳輸帶不同，傳輸帶只能使用在一些固定的地方，它不可能像無人駕駛小車一樣能夠方便、快捷的進行物品的傳輸。隨著生產工藝和自動化程度的發(fā)展，控制方式有了較大的改變。不過，雖然它們在方式上存在較多的差別。但在控制思想和電路原理方面，有很多的共同之處，中間都少不了檢測輸入、數(shù)據(jù)處理、決策判斷、驅動控制等環(huán)節(jié)。我制作了這個無人駕駛小車它只是一個模型，但是工業(yè)中傳輸設備也可以用類似的原理制作出來，我的目的只是掌握了解這種小車的運作原理以及各門功課的聯(lián)系及應用，以便在以后的工作中可以自如應用這些知識。這次畢業(yè)設計及制作過程中，我使用了

8、模擬電子技術、數(shù)字電子技術，單片機技術，光電檢測技術，電氣控制技術以及機械等技術進行設計及制作。我把這幾年中所學的理論知識基本都融合起來了，這次的設計及制作對理論聯(lián)系實際有了很大的幫助，使我三年中所學的理論知識得到了升華，同時也提高了我的獨立思考和動手能力。1無人駕駛車的設計方案一：采用尋光系統(tǒng)設定小車的前進路線，該方案采用的是應用光敏元件（即紅外發(fā)光二極管和紅外光敏三極管）進行感光，從而測定小車的前進方向，該方案中小車的前進與后退是在同一路線上進行的，光線照射道路面上，根據(jù)在路上的線路的路面顏色的不同，反光系數(shù)的不同，影響的反射光的強弱從而檢測到所要走的線路，利用發(fā)光二極管以及光敏電阻組成發(fā)

9、射與接收裝置，來測定所要走的路線，該方案傳感器必須裝在小車的底盤前沿，靠近地面。方案二：利用單片控制小車的路線，使其在所指定的路線上進行特定環(huán)境的運行，是操作和運行更加便捷、快速。這樣同時在設計上也避免了一些技術上的難題，這使得設計的無人駕駛車在一定的場合得到相對應的應用，也避免了在沒有光或者光線較暗的場合不能應用但是卻增加了軟件上一些難題，使程序復雜化。方案三：采用普通發(fā)光二極管和光敏電阻組成的發(fā)射接收方案，該方案在實際的應用中，容易受外界光源的干擾，有時甚至檢測不到，主要是因為可見光的反射效果跟地面的平坦程度，地表材料的反射情況均對檢測效果產生直接影響雖然可以采取超高亮度發(fā)光二極管降低一定

10、的干擾，但是在一定程度上增加了額外的功率消耗。比較三種方案，方案一的應用較為方便、快捷，而且避免電路的復雜性，使得操作和制作過程簡單化，也使得應用的更加方便快捷，在小車的設計上避免了小車因沒有方向感而不能到達目的地，也使軟件的設計上少了很多的不必要的麻煩，但必須裝在小車的底盤前沿，靠近地面。為避免設計上的一些難題和外界環(huán)境的影響，本設計采用第一種設計方案。方案一：采用步進電機，步進電機的一個顯著特點就是具有快速啟停能力，如果負荷不超過步進電機所能提供的動態(tài)轉矩值，就能夠立即使步進電機啟動或反轉。另一個顯著特點是轉換精度高，正轉反轉控制靈活。方案二：采用普通直流電機。直流電動機具有優(yōu)良的調速特性

11、，調速平滑、方便，調整范圍廣；過載能力強，能承受頻繁的沖擊負載，可實現(xiàn)頻繁的無級快速啟動、制動和反轉；能滿足各種不同的特殊運行要求。由于普通直流電機更易于購買，并且電路相對簡單，所以采用方案二。2無人駕駛車的設計方案一：采用電阻網絡或數(shù)字電位器調整電動機的分壓，從而達到調速目的。但是電阻網絡只能實現(xiàn)有級調速，而數(shù)字電阻的元器件價格比較昂貴，且可能存在干擾。更主要的問題在于一般電動機的電阻比較小，但電流很大，分壓不僅會降低效率，而且實現(xiàn)很困難。方案二：采用繼電器對電動機的開與關進行控制，通過控制開關的切換速度實現(xiàn)對小車的速度進行調整。這個電路的優(yōu)點是電路較為簡單，缺點是繼電器的響應時間長，易損壞

12、，壽命較短，可靠性不高。方案三：采用四個大功率晶體管組成H橋電路，四個大功率晶體管分為兩組，交替導通和截止，用單片機控制使之工作在開關狀態(tài)，進而控制電動機的運行。該控制電路由于四個大功率晶體管只工作在飽和與截止狀態(tài)下，效率非常高，并且大功率晶體管開關的速度很快，穩(wěn)定性也極強，是一種廣泛采用的電路。由于方案三效率高，穩(wěn)定性強，速度快，所以電動機驅動電路選擇方案三。方案一：采用兩個電源供電。將電動機驅動電源與單片機以及其周電路電源完全隔離，利用光電耦合器傳輸信號。這樣可以使電動機驅動所造成的干擾徹底消除，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，但是多一組電池，增加了車身重量，增大了小車的慣性。方案二：采用單一電源供電

13、。電源直接給電動機供電，因電動機啟動瞬間電流較大，會造成電源電壓波動，因而控制與檢測部分電路通過集成穩(wěn)壓塊供電。其供電電路比較簡單。在單片機中設置高低電平采用的是電池供電的方法。通過比較，小車的機動性和靈活性更為重要，所以選用方案二為電路供電方案一：脈沖調制的反射式紅外發(fā)射接收器。由于交流分量的調制信號，可大幅度減少外界干擾；另外紅外發(fā)射接受管的最大工作電流取決于平均電流，如果采用占空比小的調制信號，在平均電流不變的情況下，瞬時電流很大（50100mA），則大大提高了信噪比。并且其反映靈敏，外圍電路也很簡單。方案二：采用超聲波傳感器，如果傳感器接受到反射的超聲波，則通知單片機前方有障礙物，否則

14、通知單片機可以向前行駛。如電動車前行遇到障礙時，此超聲波信號被障礙物反射回來，由接收機接受，再通過一系列的信號處理，將信號轉化成高低電平，繼而送入單片機中進行處理。3無人駕駛車的設計市場上很多紅外光電探頭也都是基于方案一的原理。這樣不但能準確完成測量，而且能避免電路的復雜性，因此建議選擇方案一。實現(xiàn)硬件看門狗技術的方案有很多種，目前采用較多的方案有以下幾種：1.采用微處理器監(jiān)控器；2、采用單穩(wěn)態(tài)電路來實現(xiàn)“看門狗”單穩(wěn)態(tài)電路可采用74LS123；3、采用內帶振蕩器的計數(shù)芯片本設計采用第三種方案來實現(xiàn)“看門狗”電路。下面就對該方案做一簡單論證：方法一：采用CD4060使帶振蕩器的十四位計數(shù)器由該

15、芯片構成的看門狗電路?？撮T狗電路必須由硬件邏輯組成，不宜由可編程計數(shù)器充當，因為CPU失控后，可能會修改可編程計數(shù)器的參數(shù)，使看門狗失效，4060的RST線上阻容組成的微分電路很重要，因為掃描輸入信號是CPU產生的正脈沖，若此信號變“1”后，由于干擾，程序亂飛，微分電路只能讓上升沿通過，不會封死4060，看門狗仍可以計數(shù)起作用。若沒有微分電路，掃描信號上的“1”狀態(tài)封死4060，使之不能計數(shù)，看門狗不起作用。CPU必須在正確完成所有工作后才能發(fā)掃描輸入信號，且程序中發(fā)掃描信號的地方不能太多，否則正好在哪里有死循環(huán)，看門狗就不產生計滿輸出信號，不能重新啟動CPU。4060的計滿輸出信號不但要接到

16、MCS-51的RST腳，而且還應接到其他芯片的RST，因為程序亂飛后，其他具有RST腳的芯片也混亂了，必須全部復位。方法二：選用MAX813L構成的看門狗電路，這種電源監(jiān)視器件的功耗很低，主要功能有三個：復位、電源電壓的監(jiān)視、看門狗定時器。為減少系統(tǒng)的功率消耗，本系統(tǒng)采用的是方法二，應用MAX813L組成的看門狗電路。單片機即“單片微型計算機”、“微控制器”、“嵌入式微控制器”，單片機一詞起源于英文“SingleChipMicrocomputer”，簡稱SCM。在單片機產生時，由于其原理和組成皆源于計算機，所以SCM是單片機的最好的稱謂?，F(xiàn)在的單片機已經不是單單的計算，而是控制，國際上也逐漸采

17、用“MCU”，即微控制器來代替SCM，形成了單片機界公認的、最終的統(tǒng)一名詞。4目前,八位高性能單片機以成為主流,單片機發(fā)展具體體現(xiàn)在以下幾個方面:無人駕駛車的設計1.CPU功能增強；2.內部資源增多；3.引腳的多功能化；4.低電壓低功耗。目前，單片機正朝著高性能和多品種方向發(fā)展，今后單片機的發(fā)展趨勢將是進一步向著CMOS化、低功耗、小體積、大容量、高性能、低價格和外圍電路內裝化等方向發(fā)展。單片機的最明顯的優(yōu)勢，就是可以嵌入到各種儀器、設備中。在目前，用戶對單片機的需要越來越多，但是，要求也越來越高。下面分別就這四個方面說明單片機的技術進步狀況。?內部結構的進步;?功耗、封裝及電源電壓的進步;?

18、工藝上的進步1.控制功能強，可靠性高，適用性強。2.集成度高，體積小。3.有優(yōu)異的性能價格比。4.低功耗、低電壓，便于生產便攜式產品。25.增加了IC（Inter-IntegratedCircuit）串行總線方式、SPI（SprialPeripheralInterface）串行接口等，進一步縮小了體積，簡化了結構。6.單片機的系統(tǒng)擴展、系統(tǒng)配置較典型、規(guī)范，容易構成各種規(guī)模的應用系統(tǒng)。在日益發(fā)展的經濟時代中，由于單片機具有良好的控制性能和靈活的嵌入品質，近年來，單片機在各行各業(yè)的發(fā)展中得到了極其廣泛的應用，可概括為以下幾個方面：1、智能儀器儀表2、機電一體化產品3、實時工業(yè)控制4、分布系統(tǒng)的前

19、端模塊5、家用電器另外還在交通行業(yè)得到廣泛的應用，如汽車的自動駕駛、航天測控系統(tǒng)、黑匣子等。本設計的自動輸送帶及機械手的設計與制作主要由AT89C2051這塊單片機控制，因為AT89C2051是一個低電壓，高性能CMOS8位單片機，片內含2kbytes的可反復擦寫的只讀程序存儲器（PEROM）和128bytes的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器（RAM），器件采用ATMEL5無人駕駛車的設計公司的高密度、非易失性存儲技術生產，兼容標準MCS-51指令系統(tǒng)，片內置通用8位中央處理器和Flash存儲單元，功能強大AT89C2051單片機可為您提供許多高性價比的應用場合。AT89C2051是一個功能強大的單片機，

20、但它只有20個引腳，15個雙向輸入/輸出（I/O）端口，其中P1是一個完整的8位雙向I/O口，兩個外中斷口，兩個16位可編程定時計數(shù)器,兩個全雙向串行通信口，一個模擬比較放大器。同時AT89C2051的時鐘頻率可以為零，即具備可用軟件設置的睡眠省電功能，系統(tǒng)的喚醒方式有RAM、定時/計數(shù)器、串行口和外中斷口，系統(tǒng)喚醒后即進入繼續(xù)工作狀態(tài)。省電模式中，片內RAM將被凍結，時鐘停止振蕩，所有功能停止工作，直至系統(tǒng)被硬件復位方可繼續(xù)運行。（一）這塊芯片的主要功能特性如下：兼容MCS51指令系統(tǒng)2k可反復擦寫(1000次）FlashROM15個雙向I/O口6個中斷源兩個16位可編程定時/計數(shù)器2.7-

21、6.V的寬工作電壓范圍時鐘頻率0-24MHz128x8bit內部RAM兩個外部中斷源兩個串行中斷可直接驅動LED兩級加密位低功耗睡眠功能內置一個模擬比較放大器可編程UARL通道軟件設置睡眠和喚醒功能圖及擾技術（二）AT98C2051單片機內部邏輯及引腳內部邏輯電路，AT98C2051內部邏輯可分為三部分：1、8位CPU電路2、存儲器電路3、輸入、輸出接口電路6無人駕駛車的設計單片機控制系統(tǒng)的應用很廣泛，引起系統(tǒng)干擾的原因也很多，概括起來有以下幾種：（1）交流電源的干擾（2）信號輸入輸出通道的干擾（3）空間的輻射干擾由于軟件抗干擾措施是以CPU為代價的，如果沒有硬件消除絕大多數(shù)干擾，CPU將疲于

22、奔命，無暇顧及正常工作，嚴重影響系統(tǒng)的工作效率和實時性。因此，一個成功的抗干擾系統(tǒng)是由硬件和軟件相結合構成的。使用硬件抗干擾技術是一種較為有效的抗干擾方法，常用的硬件抗干擾系統(tǒng)有：濾波技術、隔離技術、去耦技術、接地技術等。1、抑制來自電源的干擾（1）屏蔽電源變壓器可將電源變壓器的原、副邊分別加以屏蔽。（2）使用交流穩(wěn)壓器用以克服電網電壓波動對系統(tǒng)的影響。（3）低通濾波器抑制由電網侵入的外部高額干擾。（4）應用隔離變壓器抑制高頻噪聲干擾。2、光電隔離3、供電抗干擾設計4、配置濾波電容5、接地技術在單片機控制系統(tǒng)中，只要有以下幾種接地：模擬地、數(shù)字地、信號地、系統(tǒng)地、交流地和保護地。在進行微機控制

23、系統(tǒng)設計時，除系統(tǒng)硬件設計外，大量的工作就是如何根據(jù)每個生產對象的實際需求設計應用程序，因此，軟件程序的設計在微機控制系統(tǒng)設計中占有重要地位，對于本系統(tǒng)軟件更為重要。為了完成上述任務，在進行軟件設計時，通常把整個過程分為若干個部分，每一個部分叫做一個模塊，所謂模塊就是完成一定的功能，相對獨立的程序段，這種程序段設計方法叫做模塊程序設計法。模塊程序設計法的主要有點是：,1、單個模塊比起一個完整的程序容易編寫和調試；7無人駕駛車的設計,2、模塊可以共存，一個模塊可以被多個任務同時在不同的條件下調用；,3、模塊程序允許設計者分割任務和利用已有程序，為設計者提供方便。電路中Pc受到干擾而失控，引起程序

24、亂飛也可能使得程序陷入死循環(huán)，指令技術、軟件陷阱技術不能使失控的程序擺脫“死循環(huán)”的困境，此時系統(tǒng)完全癱瘓，如果操作者再長的話就可以按下人工復位按鈕，強制系統(tǒng)復位，但是操作者不能一直監(jiān)視著系統(tǒng)，也往往是在引起不良后果的時候才進行人工復位的，為使程序脫離“死循環(huán)”通常采用“看門狗”技術?！翱撮T狗”技術就是不斷監(jiān)視程序循環(huán)進行時間的，若發(fā)現(xiàn)時間超過已知的循環(huán)設定時間，則認為系統(tǒng)陷入“死循環(huán)”然后強迫程序返回的0000H入口，在0000H處安排一段出錯處理程序，使系統(tǒng)運行納入正規(guī)狀態(tài)中?？撮T狗技術可用硬件實現(xiàn)，也可由軟件實現(xiàn)，也可由兩者結合實現(xiàn)，本系統(tǒng)采用硬件電路與軟件結合的方式來實現(xiàn)看門狗技術。8

25、無人駕駛車的設計我的無人駕駛車是采用小車作為運動載體，通過控制小車電動機的運動來控制小車前進和后退。為了實現(xiàn)小汽車的自動往返和智能控制，我選用了單片機進行控制。設計以AT89C2051CPU為核心，CPU將傳感器得到的信息進行綜合判別和處理，然后發(fā)出指令給電機驅動電路，控制小車、語音以及機械手進行運動；使小車能夠實現(xiàn)往返，并且能夠精確地在停車線附近停車，利用循跡電路來控制小車的前進路線。本設計使用了光電傳感器裝置檢查物體，CPU的綜合數(shù)據(jù)處理為小車按照預定程序運行提供了充分的保證。由于沒有語音芯片，最終只能蜂鳴器實現(xiàn)了語音播放的功能。在運動過程中當光電檢查裝置檢查到物體時，小車停止運行并啟動蜂

26、鳴器進行播放語音，語音播放完后機械手開始運行一段時間抓取物體后，小車開始前進（當光電檢查裝置再次檢查到物體時，我們在設計時把它作為小車運行的目的地）。在光電檢查裝置再次檢查到物體后系統(tǒng)再次啟動蜂鳴器的播放語音，在語音播放完后機械手開始運行并把物體放下，小車退回到出發(fā)地。該無人駕駛車實際上是一個自動控制系統(tǒng)，這樣的系統(tǒng)用單片機來實現(xiàn)是比較合適的。鑒于市場上常見的51系列8位單片機的售價比較低廉，我們的設計采用了AT89C2051作為控制器件的核心，AT89C2051作為處理傳感器傳來的信號和控制轉電動機的正反轉的核心部件。這樣的設計不僅可以降低成本，還可以使系統(tǒng)更加穩(wěn)定。同時由于安裝和調試工作可

27、以并行進行，極大地縮短了總體設計和制造的時間。循跡電路蜂鳴器啟動CPU供電電源手抓驅動AT98C2051目標檢測小車驅動圖5-1結構框圖9無人駕駛車的設計啟動蜂鳴器未小車前進檢測到信紅外檢測號檢測到信號小車停止啟動蜂鳴器啟動手抓驅動進手抓閉合入下一未次小車前行檢操測作到運信紅外檢測行號檢測到信號再次啟動蜂鳴器小車停止驅動手抓張開未小車后退檢測到信紅外檢測號檢測到信號小車停止圖52硬件流程圖10無人駕駛車的設計圖53小車的整體結構圖11本設計是采用單片機為核心部件，以多個單元電路為主要電路，構成小車系統(tǒng)控制電無人駕駛車的設計路，主要模塊有主控制器單片機AT89C2051主控制器、循跡電路、紅外檢

28、測電路、電源電路、電動機正反轉向電路、看門狗電路。各個單元模塊在單片機的控制下各自實現(xiàn)在電路中的重要作用，整體協(xié)調工作，將所要實現(xiàn)的功能具體實現(xiàn)，即實現(xiàn)小車的啟動，前行按照正常的路線前進，實現(xiàn)小車的手抓，返回等一系列動作，電路如圖53所示。小車行駛中對線路的檢測是由循跡電路來完成的，循跡電路主要實現(xiàn)光電的檢測，即利用各種傳感器對電動車的位置、行車狀態(tài)進行測量和控制。在小車的前進路線上放置一條寬兩厘米的很色帶子，光線追蹤是采用發(fā)射接受原理配置了一對紅外線發(fā)射、接收傳感器，該電路包括一個紅外發(fā)光二極管，一個紅外光敏三極管，及其上拉電阻。紅外發(fā)光二極管發(fā)射一定強度的紅外光線照射物體，紅外光敏三極管在

29、接收到反射回來的紅外線后導通，發(fā)射一個電平跳變信號。此套紅外光電傳感器固定在底盤前沿，貼近地面，正常行駛時，發(fā)射管發(fā)射紅外光，照射地面，光線經白色或者淺色系的地板上后被接收管接收，輸出高電平信號，電動車經過黑線時，發(fā)射端發(fā)射的光被黑線吸收，接收端接收不到反射的光線，傳感器輸出低電平信號。設計時將此系統(tǒng)設置兩路，第一路放置在小車的左端，第二路設置在小車的右路，當小車前進時向左端偏離時，則左路的接收端可以接收到反射的光線，此時輸出一個高電平，而右端則有黑色軌跡吸收光后輸出一個低電平，此時兩路電平同時送入到單片機中，則啟動小車向右偏轉知道回到正常的小車軌道中，當小車向右偏轉而偏離軌道時，同理，小車的

30、右路尋光系統(tǒng)輸出高電平，左路輸出低電平，此時，兩路電平同時送入到單片機中去，則啟動小車向左偏轉直到回到正常的小車的運行軌道中，而當兩路都輸出低電平時，小車的行駛過程是正常的，將這幾種情況下的兩路電平送人到單片機AT89C2051中進行處理，判斷執(zhí)哪種預先編好的程序來控制小車的行駛狀態(tài)。這樣，小車沿著正常的軌跡進行前進，在小車的前進的過程中經常會出現(xiàn)偏轉的可能性，此循跡系統(tǒng)就避免了小車在前行中偏離正常的運行軌道。電路如圖54所示12無人駕駛車的設計（a）（b）圖54小車的循跡電路該設計采用的是反射式紅檢測電路，此電路由共發(fā)射極電路及其外圍電路產生方波振蕩信號并將接收的信號同其產生的方波信號的頻率

31、與相位進行比較，當某一連續(xù)輸入的信號落在給定的通頻帶內時（即遇到障礙物時由感光元件組成的電路產生信號）鎖相環(huán)電路將此信號鎖定，即所謂的鎖相。三極管Q21的一部分用于產生約40MHz的振蕩信號作為檢測電路產生的方波振蕩信號的載波：另一部分構成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，只有當前方有障礙時，它才會接收到負脈沖，并開始計向單片機傳送信號。具體情況如下：在小車的前進中，當小車的紅外反射系統(tǒng)檢測的紅外發(fā)射端，發(fā)出紅外光，在小車的前進中，當小車的前方有物體時，紅外光會被反射回來，這時由紅外的接收端接收到該紅外信號，而在小車的前進中，由于前方的物體一直會將小車發(fā)出的紅外光不斷地反射回來，這時接收端將會有一連串的信號傳輸給

32、后級電路，后級電路將該信號鎖定，從而將此信號傳輸?shù)絾纹瑱C中，從而改變小車的行駛狀態(tài)，讓小車實現(xiàn)障礙物的檢測，使小車停止前進，從而使其他的電路經過單片機的操縱使得進行下一個機械動作。電路如圖55所示：13無人駕駛車的設計圖55紅外檢測原理圖由于本系統(tǒng)用單一電源進行供電，對電路功耗的要求比較嚴格。電動機的功耗是無法削減的；所以，我們采用此方發(fā)設置電源進行供電，以保證系統(tǒng)的正常運行。在系統(tǒng)的軟件設計中，經常采用電位的設置，為讓系統(tǒng)工作時，各部分之間或多或少都會存在一定程度上的相互干擾，為此在設計中，設置電源的供給時會用一些電池來給各個供電開口置電，使得各個電路之間能夠不受供電的影響，從而更加和諧的工

33、作，也可以避免各部分之間工作的相互干擾，使得每一部分的工作能夠順利完成。本系統(tǒng)采用的電源為+5V電源，供電電源電路如圖56所示：圖56電源電路14無人駕駛車的設計圖57電動機正反轉換向電路電動車正反轉換向電路是由大功率晶體管組成H橋式電路，在該電路中AT89C2051單片機將控制脈沖從P1口輸出，進入后續(xù)電路，用此信號來控制光電開關，光電隔離后由后級的三極管進入，將電壓和電流信號進行放大，驅動電動機的線圈繞組，使電動機在不同的脈沖信號下進行正轉、反轉、停止等動作。AT89C2051選用較高頻率的晶振是為了在觸發(fā)方式下盡量減少AT98C2051對上位機脈沖信號周期的影響。電路如圖57所示。該看門

34、狗電路其特性如下：加點、掉電以及供電電壓下降的情況下的復位輸出，復位脈沖典型值是200ms，獨立的看門狗輸出看門狗的輸入為1.6s，1.25V的門限檢測值，用于電源故障報警、電源低電壓檢測或者+5V以外的電源控制內未被觸發(fā)，其輸出將變?yōu)楦唠娖?；低電平有效地開手動復位輸入。程序正常運行時，必須在小于1.6s的時間間隔內想WDI輸入端發(fā)送一個脈沖信號，以清除芯片內部的看門狗定時器，若超出1.6s時間該輸入端還沒有接收到脈沖信號，則內部定時器溢出，8號引腳由高電平變?yōu)榈碗娖?。為實現(xiàn)上述看門狗的信號要求，在適當?shù)难訒r子程序模塊的適當位置加入喂狗指令，15無人駕駛車的設計以免干擾程序正常運行。實現(xiàn)指令為

35、：CLR3.3NOPNOPSETBP3.3電路如圖圖58所示：圖58看門狗電路5.3.1主圖分為以下幾部分，小車運行控制、語音播放控制以及機械手控制。小車上采用光電檢測技術，在開始端，光電檢查并沒有起道作用，但是它會一直向前方發(fā)射紅外光信號，開始讓語音進行工作，語音播放完了以后，小車開始前進，并通過循跡電路對小車的路線以及行駛狀態(tài)進行控制。當光電檢測裝置檢測到有物體，小車停止運行并播放語音，語音播放完后機械手開始收回將物體抓上然后運行到目的地;在目的地，當單片機接收到光電檢查裝置的信號時，小車停止運行并啟動語音，機械手張開并放下物體，之后機械手收回小車退回出發(fā)地，整個工作過程結束。在此過程中小

36、車一直都通過事先所設定好的路線，通過循跡電路的控制將物體運送到指定的位置。16無人駕駛車的設計5.3.2圖56系統(tǒng)主控制電路圖17無人駕駛車的設計開始否開關是否按下是蜂鳴器啟動小車啟動否是否遇到黑線是小車循跡前進是是否偏離軌道轉向子程序否啟動手抓子程序是否遇到物體是否蜂鳴器啟動小車循跡后退是是否偏離軌道轉向子程序否結束圖61程序流程圖18無人駕駛車的設計本系統(tǒng)中單片機發(fā)出的驅動信號經濾波電容濾波后傳送給驅動電路。當外部干擾作用到單片機本身時，單片機將不能按正常狀態(tài)執(zhí)行程序，從而引起混亂。為了使CPU能夠抗干擾，我采用了以下這幾種方法。1、指令冗余QD:SETBP1.6(啟動蜂鳴器，播放21秒)

37、LCALLSHJ1LCALLSHJ1CLRP1.6LCALLSHJ1LCALLSHJ1LCALLSHJ1SETBP1.6LCALLSHJ20LCALLSHJ20LCALLSHJ20LCALLSHJ20LCALLSHJ20CLRP1.6LCALLSHJ21SETBP1.6LCALLSHJ20LCALLSHJ20LCALLSHJ20LCALLSHJ20LCALLSHJ20CLRP1.6LCALLDEL15_MS2、軟件陷阱CLRP1.6NOPNOPNOPNOPNOPNOP19無人駕駛車的設計SETBP3.5（手爪閉合）3、主程序ORG0030HMOVP1,#00HMOVP3,#00HSETBP3.

38、7NOPNOPNOPSETBP1.0（小車前進）SETBP1.1CLRCQJ:MOVC,P3.7（紅外檢測，未檢測到信號小車繼續(xù)前進）JCQJCLRP1.0（檢測到信號，小車停止前進）CLRP1.1NOPNOPNOPSETBP1.6（啟動蜂鳴器，播放8秒）LCALLSHJ20LCALLSHJ20LCALLDEL15_MSCLRP1.6LCALLSHJ1SETBP1.6LCALLSHJ20SETBP1.7LCALLSHJ1CLRP3.5CLRP1.7NOPNOPNOPSETBP1.0（小車前進）20無人駕駛車的設計SETBP1.1LCALLSHJ1CLRCJXQJ:MOVC,P3.7（紅外檢測，

39、未檢測到信號小車繼續(xù)前進）JCJXQJCLRP1.0（檢測到信號，小車停止前進）CLRP1.1SETBP1.6LCALLSHJ20CLRP1.6LCALLSHJ10SETBP1.6LCALLSHJ20CLRP1.6NOPNOPNOPSETBP1.4（手爪張開）SETBP1.5LCALLSHJ1CLRP1.4CLRP1.5SETBP1.2（小車后退）SETBP1.3LCALLSHJ1LCALLSHJ1CLRCHTUI:MOVC,P3.7（紅外檢測，未檢測到信號小車繼續(xù)后退）JCHTUICLRP1.2（檢測到信號小車停止后退，小車返回到初始位置）CLRP1.3SETBP1.6LCALLSHJ20CLRP1.6LCALLSHJ1021無人駕駛車的設計SETBP1.6LCALLSHJ20CLRP1.6LCALLSHJ1SETBP1.6LCALLSHJ1CLRP1.6LCALLSHJ1SETBP1.6LCALLSHJ1CLRP1.6LCALLDEL15_MSSHJ21:MOV20H,#015H（21秒延時時間）DLA:MOVR1,#02HDL3:MOVR2,#0FAHDL2:MOVR3,#0FAHDL1:NOPNOPDJNZR3,DL1DJNZR2,DL2DJNZR1