基于單片機(jī)的智能循跡小車設(shè)計(jì)基于單片機(jī)的智能循跡小車設(shè)計(jì)全文共49頁，當(dāng)前為第1頁?；趩纹瑱C(jī)的智能循跡小車設(shè)計(jì)全文共49頁，當(dāng)前為第1頁。本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）基于單片機(jī)的智能循跡小車設(shè)計(jì)學(xué)生學(xué)院 信息工程學(xué)院專業(yè) 測(cè)控技術(shù)與儀器（光機(jī)電一體化方向）年級(jí)班別 20級(jí)（1）班學(xué)號(hào) 學(xué)生姓名 指導(dǎo)教師 20年6月基于單片機(jī)的智能循跡小車設(shè)計(jì)全文共49頁，當(dāng)前為第2頁。摘要基于單片機(jī)的智能循跡小車設(shè)計(jì)全文共49頁，當(dāng)前為第2頁。自循跡智能小車也是智能行走機(jī)器人的一種，智能小車可以適應(yīng)不同的環(huán)境，不受外界溫度、濕度、空間以及重力等各種惡劣條件的影響，在人類無法進(jìn)入或者生存的環(huán)境中完成人類無法完成的任務(wù)。本課題是智能循跡小車系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，智能小車的設(shè)計(jì)涉及傳感器技術(shù)、電路涉及、程序設(shè)計(jì)、控制設(shè)計(jì)等多個(gè)方面的知識(shí)，是一項(xiàng)綜合設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)目標(biāo)是小車能沿著規(guī)劃好的黑線行走，不偏離道路。。智能循跡小車以木板車架為承載，包括單片機(jī)模塊：STC89C52芯片；驅(qū)動(dòng)模塊：L298N驅(qū)動(dòng)模塊和兩個(gè)直流電機(jī)；循跡模塊：紅外光電傳感器和LM324運(yùn)算放大器。紅外光電傳感器判斷是否尋找到黑線，并將產(chǎn)生的電平信號(hào)發(fā)送至LM324運(yùn)算放大器，再返回到單片機(jī)，單片機(jī)根據(jù)程序設(shè)計(jì)的要求做出相應(yīng)的判斷送給電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊控制小車在黑線上實(shí)現(xiàn)前進(jìn)后退左轉(zhuǎn)右轉(zhuǎn)。關(guān)鍵詞：智能小車，自動(dòng)循跡，單片機(jī)，紅外傳感器基于單片機(jī)的智能循跡小車設(shè)計(jì)全文共49頁，當(dāng)前為第3頁。Abstract基于單片機(jī)的智能循跡小車設(shè)計(jì)全文共49頁，當(dāng)前為第3頁。Self-tracingsmartcarisalsoakindofintelligentwalkingrobot,intelligentcarcanadapttodifferentenvironments,fromoutsidetemperature,humidity,spaceandgravityandotheradverseconditions,inthehumancannotenterorsurvivetheenvironmenttocompletethehumanUnabletocompletethetask.Thistopicisthedesignofintelligenttrackingcarsystem,intelligentcardesigninvolvessensortechnology,circuitinvolved,programming,controldesignandotheraspectsofknowledge,isacomprehensivedesign.Thedesigngoalisthatthecarcanwalkalongtheplannedblacklinewithoutdepartingfromtheroad.TheThefollowingsteps:STC89C52chip;drivemodule:L298NdrivemoduleandtwoDCmotors;trackingmodule:infraredphotoelectricsensorandLM324operationalamplifier.Infraredphotoelectricsensortodeterminewhethertofindtheblackline,andtheresultinglevelsignalsenttotheLM324operationalamplifier,andthenreturntothemicrocontroller,themicrocontrolleraccordingtotherequirementsoftheprogramtomaketheappropriatejudgmenttothemotordrivemodulecontrolcarontheblacklineTurnforwardandturnright.Keywords:intelligentcar,automatictracking,singlechip,infraredsensor基于單片機(jī)的智能循跡小車設(shè)計(jì)全文共49頁，當(dāng)前為第4頁?；趩纹瑱C(jī)的智能循跡小車設(shè)計(jì)全文共49頁，當(dāng)前為第4頁。目錄摘要 3Abstract 4第1章 緒論 71.1 引言 71.2題目研究目的及意義 71.3 國內(nèi)外研究狀況 81.3.1國外發(fā)展?fàn)顩r 81.3.2國內(nèi)發(fā)展?fàn)顩r 9第2章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 112.1循跡小車整體方案設(shè)計(jì) 112.2STC89C52單片機(jī)介紹 132.3紅外光電傳感器TCRT5000及LM324運(yùn)算放大器組成的循跡模塊 162.3.1TCRT5000的介紹 162.3.2LM324的介紹 172.3.3循跡模塊原理圖 192.4電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊 192.4.1L298N驅(qū)動(dòng)電路邏輯真值表 202.4.2L298N驅(qū)動(dòng)模塊電路原理圖 212.4.3L298N集成H橋芯片,引腳圖 212.4.4L298N引腳功能表 22基于單片機(jī)的智能循跡小車設(shè)計(jì)全文共49頁，當(dāng)前為第5頁。2.4.5L298N驅(qū)動(dòng)電路運(yùn)行參數(shù) 23基于單片機(jī)的智能循跡小車設(shè)計(jì)全文共49頁，當(dāng)前為第5頁。2.5電源模塊 23第3章系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 243.1主程序 243.1.1主程序流程圖 243.1.2主程序程序設(shè)計(jì) 253.2循跡模塊 263.2.1循跡模塊流程圖 263.2.2循跡模塊程序設(shè)計(jì) 273.3PWM調(diào)速原理 283.3.1PWM控速代碼 29第4章 系統(tǒng)測(cè)試 31第5章 325.1總結(jié) 325.2 展望 32參考文獻(xiàn) 33致謝 35附錄 36基于單片機(jī)的智能循跡小車設(shè)計(jì)全文共49頁，當(dāng)前為第6頁。緒論基于單片機(jī)的智能循跡小車設(shè)計(jì)全文共49頁，當(dāng)前為第6頁。引言智能小車在工業(yè)、軍事中取得廣泛的作用，在不為人們所熟知的領(lǐng)域，如深海探測(cè)，航空航天，地質(zhì)勘探，智能也發(fā)揮著舉足輕重的作用。智能小車是一個(gè)集環(huán)境感知、規(guī)劃決策和多等級(jí)輔助駕駛等功能于一體的綜合系統(tǒng)。整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)集中運(yùn)用了自動(dòng)化控制、傳感技術(shù)、導(dǎo)航、電子、電氣、PC機(jī)、機(jī)械、人工智能等多個(gè)學(xué)科的知識(shí)，是典型的高新技術(shù)綜合體。以后智能機(jī)器人的應(yīng)用領(lǐng)域會(huì)愈發(fā)廣泛，如在航天航空技術(shù)、海洋能源開發(fā)技術(shù)、微電子技術(shù)、制造與維修技術(shù)、農(nóng)業(yè)自動(dòng)化、生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域會(huì)有很大的突破和進(jìn)展。能自動(dòng)識(shí)別道路并完成相關(guān)任務(wù)是對(duì)一類專業(yè)機(jī)器人的基本要求，本課題主要研究的是以STC89C52芯片為核心控制的智能小車。由電源模塊、紅外傳感器模塊、電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊和芯片模塊組成，主要通過紅外對(duì)管收集外界信息實(shí)現(xiàn)智能循跡和避障功能。1.2題目研究目的及意義自第一臺(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，制造能替代人工作的機(jī)器一直是人類的夢(mèng)想。其中智能小車可以作為機(jī)器人的典型代表。其需要實(shí)現(xiàn)自動(dòng)避障功能就必須要感知障礙物，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)識(shí)別路線，選擇正確的行進(jìn)路線，使用傳感器感知路線并做出判斷和相應(yīng)的執(zhí)行動(dòng)作。智能小車設(shè)計(jì)與開發(fā)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。它可以分為三大部分：傳感器檢測(cè)部分，執(zhí)行部分，CPU?，F(xiàn)代智能小車發(fā)展很快，從智能玩具到各行業(yè)都有實(shí)質(zhì)成果，其基本可實(shí)現(xiàn)循跡、避障功能等基本功能。日本目前投入市場的不再是高性能的工業(yè)機(jī)器人，微型機(jī)器人汽車也正在逐步的進(jìn)入市場。日前由日本科研人員研發(fā)的兩款微型機(jī)器人汽車與大眾見面，汽車內(nèi)安裝有最尖端的視覺識(shí)別系統(tǒng)，通過內(nèi)部的攝像頭與傳感器能夠使小車自動(dòng)基于單片機(jī)的智能循跡小車設(shè)計(jì)全文共49頁，當(dāng)前為第7頁。識(shí)別障礙物，從而避免碰撞，并判斷小車與障礙物之間的距離。目前研究人員已經(jīng)將小車的這種自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)應(yīng)用到汽車工業(yè)領(lǐng)域去，這將為陷入低靡的汽車行業(yè)注入新的活力?；趩纹瑱C(jī)的智能循跡小車設(shè)計(jì)全文共49頁，當(dāng)前為第7頁。隨著計(jì)算機(jī)、自動(dòng)控制、微電子技術(shù)、人工智能、虛擬現(xiàn)實(shí)、微納米技術(shù)、仿生學(xué)、材料等相關(guān)學(xué)科領(lǐng)域的發(fā)展，避障循跡小車可以通過自動(dòng)感知引導(dǎo)線以及躲避障礙物在工作中取代人力運(yùn)輸，節(jié)省人力以及成本。智能車輛是一個(gè)運(yùn)用計(jì)算機(jī)、傳感、信息、通信、導(dǎo)航、人工智能及自動(dòng)控制等技術(shù)實(shí)現(xiàn)環(huán)境感知、規(guī)劃決策和自動(dòng)行駛為一體的高新技術(shù)綜合體。此類機(jī)器人以后對(duì)我們的研究和生活定會(huì)發(fā)揮至關(guān)重要的作用，在以后對(duì)車輛的自動(dòng)駕駛，飛船的自動(dòng)航行模式及深海自動(dòng)探測(cè)有很大的研究價(jià)值。國內(nèi)外研究狀況1.3.1國外發(fā)展?fàn)顩r智能小車，也就是輪式機(jī)器人，主要有口令識(shí)別與語音合成、機(jī)器人自定位、動(dòng)態(tài)隨機(jī)避障、多傳感器信息融合、實(shí)時(shí)自適應(yīng)導(dǎo)航控制等功能?，F(xiàn)在智能小車發(fā)展很快，從智能玩具到其它各行業(yè)都有實(shí)質(zhì)成果。其基本可實(shí)現(xiàn)循跡、避障、檢測(cè)貼片、尋光入庫、避崖等基本功能，這幾年的電子設(shè)計(jì)大賽智能小車又在向聲控系統(tǒng)發(fā)展。比較出名的飛思卡爾智能小車更是走在前列。1950年，美國BarretElectronics公司開發(fā)出世界第一臺(tái)自動(dòng)引導(dǎo)車輛系統(tǒng)（AutomatedGuidedVehicleSystemAGVS）。該系統(tǒng)是一個(gè)運(yùn)行在固定線路上的平臺(tái)，具備了智能小車應(yīng)有的特征——無人駕駛。1974年，瑞典的Volov公司，研制出了一種可裝載轎車車體的AGVS，并由多臺(tái)該種AGVS組成了汽車裝配線，從而取代了拖車及叉車等傳統(tǒng)應(yīng)用運(yùn)輸工具。1985年，德意志聯(lián)邦大學(xué)研制出了多只能原型車，并在戶外進(jìn)行了測(cè)試，該車使用了機(jī)器視覺來控制車輛的橫向和縱向運(yùn)動(dòng)，并能以100KM/H的速度在高速公路上運(yùn)行。1988年，在都靈的Prometheus項(xiàng)目會(huì)議上展出了VITA，該車是一個(gè)雙目視覺系統(tǒng)，具有極高的穩(wěn)定性，同時(shí)還包括一些其他種類的傳感器包括：三個(gè)加速度計(jì)、一個(gè)車輪位置編碼器（可作為里程表或速度計(jì)）。VITA可以自動(dòng)前進(jìn)、制基于單片機(jī)的智能循跡小車設(shè)計(jì)全文共49頁，當(dāng)前為第8頁。動(dòng)，并能夠和后車交互信息?；趩纹瑱C(jī)的智能循跡小車設(shè)計(jì)全文共49頁，當(dāng)前為第8頁。1995年，美國成立了國家自動(dòng)高速公路系統(tǒng)聯(lián)盟，其主要目的就是研發(fā)智能車輛，并希望投入到實(shí)際的生產(chǎn)中去。其實(shí)，CMU在20世紀(jì)80年代就開發(fā)出了Navlab系列地面智能車輛，并且在公路的白線跟蹤試驗(yàn)中取得了成功，該智能車能在存在水漬、陰影等環(huán)境下以50-60KM/H的速度自主行駛。1996年，日本成立告訴公路先進(jìn)巡航/輔助駕駛研究協(xié)會(huì)，其主要目的是為了研究車輛的自動(dòng)導(dǎo)航系統(tǒng)。日本早在60年代就開始了智能車的研究，在1988年，研究自動(dòng)引導(dǎo)小車的廠家就有高達(dá)200多家。日前，三菱公司和尼桑公司發(fā)布了其近期研制的防撞設(shè)備，前方防撞和車道偏離有望在1-2年內(nèi)實(shí)現(xiàn)。德國聯(lián)邦國防大學(xué)與奔馳公司進(jìn)行合開發(fā)的第二代VITA只能車輛，此智能小車實(shí)現(xiàn)了智能超車。交通擁擠情況下車輛自動(dòng)采用低速自動(dòng)駕駛技術(shù)有望被廣泛地應(yīng)用。另外，奔馳公司，美國麻省理工學(xué)院，美國卡內(nèi)基梅隆大學(xué)，英國國防部門的研究，韓國理工大學(xué)對(duì)智能小車也有較多的研究。1.3.2國內(nèi)發(fā)展?fàn)顩r在我國，各大學(xué)也在廣泛的開展智能小車的研究，清華大學(xué)汽車研究所是國內(nèi)最早成立的主要從事智能汽車及智能交通的研究單位之一，在主動(dòng)避撞、車載微機(jī)、汽車導(dǎo)航等領(lǐng)域有廣泛而深入的研究。吉林大學(xué)在1992年就開始了智能小車的研究，其中自主研發(fā)的圖像識(shí)別自動(dòng)引導(dǎo)小車為我國提供了一種新型的自動(dòng)引導(dǎo)車輛系統(tǒng)。為我國生產(chǎn)組織模式向柔性或半柔性生產(chǎn)組織轉(zhuǎn)化提供了有意義的技術(shù)支撐和關(guān)鍵設(shè)備。吉林大學(xué)先后研制出4代JUTIV-3型實(shí)驗(yàn)型視覺導(dǎo)航小車，現(xiàn)已進(jìn)入商品化開發(fā)階段。中國一汽集團(tuán)和國防科技大學(xué)聯(lián)合研制了CITAVT型自主導(dǎo)航車，并已經(jīng)開發(fā)到第四代，此型號(hào)的智能車在長沙市繞城公路上進(jìn)行了自主實(shí)驗(yàn)，最高車速可達(dá)75.6km/h，并具備超車功能。其技術(shù)性能指標(biāo)已達(dá)到世界先進(jìn)水平。沈陽新松機(jī)器人自動(dòng)化股份公司研制出的智能機(jī)器人名叫“亮亮”，身高0.8米，體重25KG，采用鋰電池和鉛酸電池作為電源，可以持續(xù)運(yùn)行12小時(shí)。它具備教育、娛樂、安全和個(gè)人助理四大功能，可以自動(dòng)行走并能智能躲避障礙物，基于單片機(jī)的智能循跡小車設(shè)計(jì)全文共49頁，當(dāng)前為第9頁。聯(lián)網(wǎng)后還可以下載新聞、天氣預(yù)報(bào)等，并能接受語音指令并做出相應(yīng)反饋?；趩纹瑱C(jī)的智能循跡小車設(shè)計(jì)全文共49頁，當(dāng)前為第9頁。2006年，我國開始舉辦“飛思卡爾”全國智能小車競賽，該賽事是由教育部高等學(xué)校自動(dòng)化專業(yè)教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)主辦，在飛思卡爾半導(dǎo)體公司資助下舉辦的。2012，該賽事吸引了共50多所高校的100多支隊(duì)伍參與.目前，智能小車的研究呈現(xiàn)出新的特點(diǎn)。首先，隨著計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)的提高，硬件結(jié)構(gòu)由最初的專用板卡或者芯片逐漸向通用板卡或芯片過渡，為了提高運(yùn)算速度，出現(xiàn)了專用的運(yùn)算指令。其次，在控制系統(tǒng)方面，隨著網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展和傳輸速度的提高，出現(xiàn)了基于網(wǎng)絡(luò)傳輸信號(hào)控制的智能小車，而不再是以往一成不變的“單機(jī)式”控制模式。此次設(shè)計(jì)的智能車可以作為機(jī)器人的典型代表，主要實(shí)現(xiàn)循跡和避障兩個(gè)功能。該智能小車可以作為機(jī)器人的典型代表。它可以分為四大組成部分：傳感器檢測(cè)部分、執(zhí)行部分、工作狀態(tài)顯示部分、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。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?？紤]到實(shí)際情況，本文選擇第二種方案。CPU使用STC89C52芯片，配合軟件編程實(shí)現(xiàn)?；趩纹瑱C(jī)的智能循跡小車設(shè)計(jì)全文共49頁，當(dāng)前為第10頁。系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)基于單片機(jī)的智能循跡小車設(shè)計(jì)全文共49頁，當(dāng)前為第10頁。2.1循跡小車整體方案設(shè)計(jì)本課題中，循跡指的是小車在白色地板上沿著約1cm寬的黑線行走。紅外光電傳感器的發(fā)射管發(fā)出紅外線，由接收管接受。同時(shí)，接收的物理量被轉(zhuǎn)化成電信號(hào)，經(jīng)過LM324運(yùn)算放大器，經(jīng)由P36,P37口輸入芯片，然后由單片機(jī)的P12,P13,P14,P15口輸出給電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路的L298N電路，從而達(dá)到驅(qū)動(dòng)小車行走和循跡的目的。本課題采用兩個(gè)紅外光電傳感器，并并排在小車前鋒。兩個(gè)紅外光電傳感器的距離間隔和黑線差不多，循跡時(shí)，小車就由兩個(gè)傳感器來檢測(cè)小車是否偏離黑線，并自動(dòng)調(diào)整回歸路線。小車包括兩部分，一部分是系統(tǒng)硬件方面，另一部分是軟件方面：系統(tǒng)硬件方面以STC89C52為CPU，L298N驅(qū)動(dòng)模塊驅(qū)動(dòng)兩個(gè)直流電機(jī)，TCRT5000和LM324組成的循跡模塊、紅外光對(duì)管為避障模塊、4*1.5V電池為電源為整個(gè)系統(tǒng)供電組成整個(gè)小車的硬件部分；系統(tǒng)軟件反面，按照功能分為主程序、初始化程序、信息采集程序分析程序、邏輯程序和電機(jī)控制程序。循跡小車采用單片機(jī)STC89C52作為路面信息檢測(cè)、輸入信號(hào)處理和電機(jī)控制的核心，根據(jù)電路功能需要設(shè)計(jì)車體，2個(gè)直流電機(jī)作為主驅(qū)動(dòng)，附加相應(yīng)的電源電路和下載電路構(gòu)成整體電路。自動(dòng)循跡功能采用紅外光電傳感器實(shí)現(xiàn)，信號(hào)經(jīng)過LM324運(yùn)算放大器比較滯后送回單片機(jī)，由單片機(jī)通過控制驅(qū)動(dòng)芯片L298N驅(qū)動(dòng)小車的電機(jī)。結(jié)構(gòu)框圖如圖2-1所示。圖2-1循跡小車結(jié)構(gòu)框圖從智能循跡小車的設(shè)計(jì)要求出發(fā)，用基本的車體框架加上循跡模塊和電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊來完成整個(gè)功能。小車采用前兩輪驅(qū)動(dòng)，后方萬向輪來轉(zhuǎn)換方向。循跡模基于單片機(jī)的智能循跡小車設(shè)計(jì)全文共49頁，當(dāng)前為第11頁。塊的紅外光電傳感器接收管在車頭下方的左右兩個(gè)方向。當(dāng)車身下面左邊的傳感器檢測(cè)到黑線時(shí)，小車向左轉(zhuǎn)一點(diǎn)；當(dāng)車身下面右邊的傳感器檢測(cè)到黑線時(shí)，小車右轉(zhuǎn)以保證車體正常的在黑線上行走，避免小車遠(yuǎn)離黑線回不到黑線。一直此循環(huán)直至任務(wù)終止為止?；趩纹瑱C(jī)的智能循跡小車設(shè)計(jì)全文共49頁，當(dāng)前為第11頁?？紤]到電機(jī)控制要使用PWM波形，而STC89C52單片機(jī)本身不能產(chǎn)生PWM，需要外加電路或者使用軟件的方式來實(shí)現(xiàn)，為減少硬件電路，這里選中軟件產(chǎn)生PWM方式。圖2-2小車整體實(shí)物和現(xiàn)場路線圖基于單片機(jī)的智能循跡小車設(shè)計(jì)全文共49頁，當(dāng)前為第12頁。2.2STC89C52單片機(jī)介紹基于單片機(jī)的智能循跡小車設(shè)計(jì)全文共49頁，當(dāng)前為第12頁。圖2-3單片機(jī)實(shí)物該單片機(jī)是宏晶公司生產(chǎn)的STC89C52，其片內(nèi)帶有8K字節(jié)閃速可編程、可擦除壽命1000次程序存儲(chǔ)器。該產(chǎn)品與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)8051中單片機(jī)完全兼容，并且還可支持兩種軟件可選的省電模式，工作時(shí)鐘最高可達(dá)到24MHz。使實(shí)時(shí)控制、實(shí)時(shí)處理的功能更加完善，簡化了硬件配置。與MCS-51單片機(jī)產(chǎn)品兼容、8K字節(jié)在系統(tǒng)可編程Flash存儲(chǔ)器、1000次擦寫周期、全靜態(tài)操作：0Hz～33Hz、三級(jí)加密程序存儲(chǔ)器、32個(gè)可編程I/O口線、三個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器八個(gè)中斷源、全雙工UART串行通道、低功耗空閑和掉電模式、掉電后中斷可喚醒、看門狗定時(shí)器、雙數(shù)據(jù)指針、掉電標(biāo)識(shí)符。STC89C52實(shí)物如圖3。圖2-4芯片引腳圖基于單片機(jī)的智能循跡小車設(shè)計(jì)全文共49頁，當(dāng)前為第13頁。STC89C52是一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系統(tǒng)可編程Flash存儲(chǔ)器。使用高密度非易失性存儲(chǔ)器技術(shù)制造，與工業(yè)80C51產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。片上Flash允許程序存儲(chǔ)器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。在單芯片上，擁有靈巧的8位CPU和在線系統(tǒng)可編程Flash，使得STC89C52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。STC89C52具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能：8k字節(jié)Flash，256字節(jié)RAM，32位I/O口線，看門狗定時(shí)器，2個(gè)數(shù)據(jù)指針，三個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，一個(gè)6向量2級(jí)中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口，片內(nèi)晶振及時(shí)鐘電路。另外，STC89C52可降至0Hz靜態(tài)邏輯操作，支持2種軟件可選擇節(jié)電模式?？臻e模式下，CPU停止工作，允許RAM、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護(hù)方式下，RAM內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機(jī)一切工作停止，直到下一個(gè)中斷或硬件復(fù)位為止。8位微控制器8K字節(jié)在系統(tǒng)可編程Flash基于單片機(jī)的智能循跡小車設(shè)計(jì)全文共49頁，當(dāng)前為第13頁。P0口：P0口是一個(gè)8位漏極開路的雙向I/O口。作為輸出口，每位能驅(qū)動(dòng)8個(gè)TTL邏輯電平。對(duì)P0端口寫“1”時(shí)，引腳用作高阻抗輸入。當(dāng)訪問外部程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，P0口也被作為低8位地址/數(shù)據(jù)復(fù)用。在這種模式下，P0具有內(nèi)部上拉電阻。在flash編程時(shí)，P0口也用來接收指令字節(jié)；在程序校驗(yàn)時(shí)，輸出指令字節(jié)。程序校驗(yàn)時(shí)，需要外部上拉電阻。P1口：P1口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，p1輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng)4個(gè)TTL邏輯電平。對(duì)P1端口寫“1”時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作為輸入口使用。作為輸入使用時(shí)，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（IIL）。此外，P1.0和P1.2分別作定時(shí)器/計(jì)數(shù)器2的外部計(jì)數(shù)輸入（P1.0/T2）和時(shí)器/計(jì)數(shù)器2的觸發(fā)輸入（P1.1/T2EX），具體如下表所示。在flash編程和校驗(yàn)時(shí)，P1口接收低8位地址字節(jié)。引腳號(hào)第二功能：P1.0T2（定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T2的外部計(jì)數(shù)輸入），時(shí)鐘輸出；P1.1T2EX（定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T2的捕捉/重載觸發(fā)信號(hào)和方向控制）；P1.5MOSI（在線系統(tǒng)編程用）；P1.6MISO（在線系統(tǒng)編程用）；P1.7SCK（在線系統(tǒng)編程用）；P2口：P2口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2輸出基于單片機(jī)的智能循跡小車設(shè)計(jì)全文共49頁，當(dāng)前為第14頁。緩沖器能驅(qū)動(dòng)4個(gè)TTL邏輯電平。對(duì)P2端口寫“1”時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作為輸入口使用。作為輸入使用時(shí)，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（IIL）。基于單片機(jī)的智能循跡小車設(shè)計(jì)全文共49頁，當(dāng)前為第14頁。在訪問外部程序存儲(chǔ)器或用16位地址讀取外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（例如執(zhí)行MOVX@DPTR）時(shí)，P2口送出高八位地址。在這種應(yīng)用中，P2口使用很強(qiáng)的內(nèi)部上拉發(fā)送1。在使用8位地址（如MOVX@RI）訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，P2口輸出P2鎖存器的內(nèi)容。在flash編程和校驗(yàn)時(shí)，P2口也接收高8位地址字節(jié)和一些控制信號(hào)。P3口：P3口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，p2輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng)4個(gè)TTL邏輯電平。對(duì)P3端口寫“1”時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作為輸入口使用。作為輸入使用時(shí)，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（IIL）。P3口亦作為STC89C52特殊功能（第二功能）使用，如下表所示。在flash編程和校驗(yàn)時(shí)，P3口也接收一些控制信號(hào)。端口引腳第二功能P3.0RXD(串行輸入口)P3.1TXD(串行輸出口)P3.2INTO(外中斷0)P3.3INT1(外中斷1)P3.4TO(定時(shí)/計(jì)數(shù)器0)P3.5T1(定時(shí)/計(jì)數(shù)器1)P3.6WR(外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通)P3.7RD(外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通)此外，P3口還接收一些用于FLASH閃存編程和程序校驗(yàn)的控制信號(hào)。RST——復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器工作時(shí)，RST引腳出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期以上高電平將是單片機(jī)復(fù)位。ALE/PROG——當(dāng)訪問外部程序存儲(chǔ)器或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，ALE（地址鎖存允許）輸出脈沖用于鎖存地址的低8位字節(jié)。一般情況下，ALE仍以時(shí)鐘振蕩頻率的1/6輸出固定的脈沖信號(hào)，因此它可對(duì)外輸出時(shí)鐘或用于定時(shí)目的。要注意的是：每當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)將跳過一個(gè)ALE脈沖。對(duì)FLASH存儲(chǔ)器編程期間，該引腳還用于輸入編程脈沖（PROG）。如有必要，可通過對(duì)特殊功能寄存器（SFR）區(qū)中的8EH單元的D0位置位，可禁止ALE操作。該位置位后，只有一條MOVX和MOVC指令才能將ALE激活。此外，該引腳會(huì)被微弱拉高，單片機(jī)執(zhí)行外部程序時(shí)，應(yīng)設(shè)置ALE禁止位無效。PSEN——程序儲(chǔ)存允許（PSEN）輸出是外部程序存儲(chǔ)器的讀選通信號(hào)，當(dāng)基于單片機(jī)的智能循跡小車設(shè)計(jì)全文共49頁，當(dāng)前為第15頁。STC89C52由外部程序存儲(chǔ)器取指令（或數(shù)據(jù)）時(shí)，每個(gè)機(jī)器周期兩次PSEN有效，即輸出兩個(gè)脈沖，在此期間，當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，將跳過兩次PSEN信號(hào)?；趩纹瑱C(jī)的智能循跡小車設(shè)計(jì)全文共49頁，當(dāng)前為第15頁。EA/VPP——外部訪問允許，欲使CPU僅訪問外部程序存儲(chǔ)器（地址為0000H-FFFFH），EA端必須保持低電平（接地）。需注意的是：如果加密位LB1被編程，復(fù)位時(shí)內(nèi)部會(huì)鎖存EA端狀態(tài)。如EA端為高電平（接Vcc端），CPU則執(zhí)行內(nèi)部程序存儲(chǔ)器的指令。FLASH存儲(chǔ)器編程時(shí)，該引腳加上+12V的編程允許電源Vpp，當(dāng)然這必須是該器件是使用12V編程電壓Vpp。2.3紅外光電傳感器TCRT5000及LM324運(yùn)算放大器組成的循跡模塊紅外發(fā)射接收器返回的信號(hào)較弱，且直接輸入給單片機(jī)的話容易產(chǎn)生誤判，而對(duì)信息處理出現(xiàn)錯(cuò)誤的分析，以致出現(xiàn)循跡的錯(cuò)誤，因此，需要經(jīng)過前置電路對(duì)其進(jìn)行放大、濾波、電平調(diào)整，滿足單片機(jī)輸入信號(hào)的要求。本系統(tǒng)采用的LM324運(yùn)算放大器實(shí)現(xiàn)濾波及電平調(diào)整。常見的運(yùn)算放大器中，LM324價(jià)格低廉、使用簡單等優(yōu)點(diǎn)比較突出，因此本設(shè)計(jì)中的信號(hào)處理、電平調(diào)整用LM324作為電路的比較器。圖2-5循跡模塊實(shí)物圖2.3.1TCRT5000的介紹TCRT5000具有結(jié)構(gòu)緊湊建設(shè)發(fā)光光源和探測(cè)器排列在同一方向，以感知對(duì)象的存在從對(duì)象使用反射紅外線光束。工作波長為950毫米。該探測(cè)器光電晶體管組成。工作時(shí)由藍(lán)色發(fā)射管發(fā)射紅外線，紅外線由遮擋物反射回來被接收管接基于單片機(jī)的智能循跡小車設(shè)計(jì)全文共49頁，當(dāng)前為第16頁。收。接收反射光線后的接收管呈導(dǎo)通狀態(tài)，與一電阻串聯(lián)即可主城一個(gè)由發(fā)射管控制的分壓電路，由此可實(shí)現(xiàn)對(duì)遮擋物反射光線強(qiáng)度的檢測(cè)。我們經(jīng)常利用這一特性去實(shí)現(xiàn)顏色識(shí)別?；趩纹瑱C(jī)的智能循跡小車設(shè)計(jì)全文共49頁，當(dāng)前為第16頁。圖2-6TCRT5000實(shí)物圖圖2-7TCRT5000電路圖2.3.2LM324的介紹LM324是四運(yùn)放集成電路，它采用14腳雙列直插塑料封裝。它的內(nèi)部包含四組形式完全相同的運(yùn)算放大器，除電源共用外，四組運(yùn)放相互獨(dú)立。每一組運(yùn)算放大器可用圖2-8所示的符號(hào)來表示，它有5個(gè)引出腳，其中“+”、“-”為兩個(gè)信號(hào)輸入端，“V+”、“V-”為正、負(fù)電源端，“Vo”為輸出端。兩個(gè)信號(hào)輸入端中，Vi-（-）為反相輸入端，表示運(yùn)放輸出端Vo的信號(hào)與該輸入端的相位相反；Vi+（+）為同相輸入端，表示運(yùn)放輸出端Vo的信號(hào)與該輸入端的相位相同。LM324的引腳排列見圖2-9。圖2-8單個(gè)運(yùn)放符號(hào)圖2-9LM324引腳圖下面介紹LM324在電壓比較電路中的應(yīng)用。當(dāng)去掉運(yùn)放的反饋電阻時(shí),或者說反饋電阻趨于無窮大時(shí)(即開環(huán)狀態(tài)),理論上認(rèn)為運(yùn)放的開環(huán)放大倍數(shù)也為無基于單片機(jī)的智能循跡小車設(shè)計(jì)全文共49頁，當(dāng)前為第17頁。窮大(實(shí)際上是很大,如LM324運(yùn)放開環(huán)放大倍數(shù)為100dB，既10萬倍)。此時(shí)運(yùn)放便形成一個(gè)電壓比較器，其輸出如不是高電平（V+），就是低電平（V-或接地）。當(dāng)正輸入端電壓高于負(fù)輸入端電壓時(shí)，運(yùn)放輸出低電平。基于單片機(jī)的智能循跡小車設(shè)計(jì)全文共49頁，當(dāng)前為第17頁。圖2-10LM324電壓比較電路如圖2-10中使用兩個(gè)運(yùn)放組成一個(gè)電壓上下限比較器，電阻R1、R1ˊ組成分壓電路，為運(yùn)放A1設(shè)定比較電平U1；電阻R2、R2ˊ組成分壓電路，為運(yùn)放A2設(shè)定比較電平U2。輸入電壓U1同時(shí)加到A1的正輸入端和A2的負(fù)輸入端之間，當(dāng)Ui>U1時(shí)，運(yùn)放A1輸出高電平；當(dāng)Ui<U2時(shí)，運(yùn)放A2輸出高電平。運(yùn)放A1、A2只要有一個(gè)輸出高電平，晶體管BG1就會(huì)導(dǎo)通，發(fā)光二極管LED就會(huì)點(diǎn)亮。若選擇U1>U2，則當(dāng)輸入電壓Ui越出[U2，U1]區(qū)間范圍時(shí)，LED點(diǎn)亮，這便是一個(gè)電壓雙限指示器。若選擇U2>U1，則當(dāng)輸入電壓在[U2，U1]區(qū)間范圍時(shí)，LED點(diǎn)亮，這是一個(gè)“窗口”電壓指示器。此電路與各類傳感器配合使用，稍加變通，便可用于各種物理量的雙限檢測(cè)、短路、斷路報(bào)警等?；趩纹瑱C(jī)的智能循跡小車設(shè)計(jì)全文共49頁，當(dāng)前為第18頁。2.3.3循跡模塊原理圖基于單片機(jī)的智能循跡小車設(shè)計(jì)全文共49頁，當(dāng)前為第18頁。圖2-11紅外光電傳感器原理圖圖2-12LM324運(yùn)算放大器原理圖1）當(dāng)沒有檢測(cè)到黑線，則H4發(fā)光到白色地板反射到H4接收端，H4接收端導(dǎo)通，導(dǎo)通則T1接地=0此時(shí)LM324運(yùn)算放大器2腳比較器反向端T1=0V3腳比較器同向端=3V同向端大于反向端則OUT1輸出12）當(dāng)有檢測(cè)到黑線，則H4發(fā)光到黑線光全部被吸收，H4接收端，沒有收到任何信號(hào)，因?yàn)镠4不導(dǎo)通（截止），則T1=VCC此時(shí)LM324運(yùn)算放大器2腳比較器反向端T1=5V3腳比較器同向端=3V反向端大于同向端則OUT1輸出0在第一次使用時(shí)，應(yīng)用黑色物體遮擋傳感器檢測(cè)T1腳電壓變化是否正常調(diào)節(jié)電位器R13,使得3腳電壓介于（2腳）T1電壓的最大和最小值之間2.4電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊基于單片機(jī)的智能循跡小車設(shè)計(jì)全文共49頁，當(dāng)前為第19頁。圖2-13電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊實(shí)物圖基于單片機(jī)的智能循跡小車設(shè)計(jì)全文共49頁，當(dāng)前為第19頁。電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊：該部位采用L298N驅(qū)動(dòng)電路進(jìn)行控制，該驅(qū)動(dòng)板可驅(qū)動(dòng)2路直流電機(jī)，使能端ENA、ENB為高電平時(shí)有效，控制方式及直流電機(jī)狀態(tài)表L298N驅(qū)動(dòng)電路邏輯真值表輸入輸出Ven=HC=H；D=L正轉(zhuǎn)C=L；D=H反轉(zhuǎn)C=D制動(dòng)Ven=LC=※；D=※沒有輸出，電機(jī)不工作若要對(duì)直流電機(jī)進(jìn)行PWM調(diào)速，需設(shè)置IN1和IN2，確定電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向，然后對(duì)使能端輸出PWM脈沖，即可實(shí)現(xiàn)調(diào)速。注意當(dāng)使能信號(hào)為0時(shí)，電機(jī)處于自由停止?fàn)顟B(tài)；當(dāng)使能信號(hào)為1，且IN1和IN2為00或11時(shí)，電機(jī)處于制動(dòng)狀態(tài)，阻止電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。2.4.1L298N驅(qū)動(dòng)電路邏輯真值表L298N的邏輯控制見如下表。其中C、D分別為IN1、IN2或IN3、IN4；L為低電平，H為高電平，※為不管是低電平還是高電平。圖2-14L298N直流電機(jī)控制的邏輯真值表輸入輸出Ven=HC=H；D=L正轉(zhuǎn)C=L；D=H反轉(zhuǎn)C=D制動(dòng)Ven=LC=※；D=※沒有輸出，電機(jī)不工作基于單片機(jī)的智能循跡小車設(shè)計(jì)全文共49頁，當(dāng)前為第20頁。2.4.2L298N驅(qū)動(dòng)模塊電路原理圖基于單片機(jī)的智能循跡小車設(shè)計(jì)全文共49頁，當(dāng)前為第20頁。圖2-15L298N驅(qū)動(dòng)模塊原理圖2.4.3L298N集成H橋芯片,引腳圖圖2-16L298N驅(qū)動(dòng)電路引腳圖基于單片機(jī)的智能循跡小車設(shè)計(jì)全文共49頁，當(dāng)前為第21頁。2.4.4L298N引腳功能表基于單片機(jī)的智能循跡小車設(shè)計(jì)全文共49頁，當(dāng)前為第21頁。表2-17L298N引腳功能表引腳符號(hào)功能1SENSINGA與地連接電流檢測(cè)電阻，并向驅(qū)動(dòng)芯片反饋檢測(cè)到的信號(hào)15SENSINGB與地連接電流檢測(cè)電阻，并向驅(qū)動(dòng)芯片反饋檢測(cè)到的信號(hào)2OUT1此腳是全橋式驅(qū)動(dòng)器A的兩個(gè)輸出端，用來連接負(fù)載3OUT2此腳是全橋式驅(qū)動(dòng)器A的兩個(gè)輸出端，用來連接負(fù)載4Vs電機(jī)驅(qū)動(dòng)電源輸入端5IN1輸入標(biāo)準(zhǔn)的TTL邏輯電平信號(hào)，控制全橋式驅(qū)動(dòng)器A的開關(guān)7IN2輸入標(biāo)準(zhǔn)的TTL邏輯電平信號(hào)，控制全橋式驅(qū)動(dòng)器A的開關(guān)611891012ENABLEA使能控制端.輸入標(biāo)準(zhǔn)TTL邏輯電平信號(hào)；低電平時(shí)全橋式驅(qū)動(dòng)器禁工作。ENABLEB使能控制端.輸入標(biāo)準(zhǔn)TTL邏輯電平信號(hào)；低電平時(shí)全橋式驅(qū)動(dòng)器禁止工作。GND接地端，芯片本身的散熱片與8腳相通Vss邏輯控制部分的電源輸人端口IN3輸入標(biāo)準(zhǔn)的TTL邏輯電平信號(hào)，控制全橋式驅(qū)動(dòng)器B的開關(guān)IN4輸入標(biāo)準(zhǔn)的TTL邏輯電平信號(hào)，控制全橋式驅(qū)動(dòng)器B的開關(guān)OUT3此腳是全橋式驅(qū)動(dòng)器B的兩個(gè)輸出端，用來連接負(fù)載OUT4此腳是全橋式驅(qū)動(dòng)器B的兩個(gè)輸出端，用來連接負(fù)載基于單片機(jī)的智能循跡小車設(shè)計(jì)全文共49頁，當(dāng)前為第22頁。2.4.5L298N驅(qū)動(dòng)電路運(yùn)行參數(shù)基于單片機(jī)的智能循跡小車設(shè)計(jì)全文共49頁，當(dāng)前為第22頁。表2-18L298N的運(yùn)行參數(shù)參數(shù)測(cè)試環(huán)境最小值最大值驅(qū)動(dòng)電源電壓Vs邏輯電源電壓Vss輸入低電平電壓 ViL輸入高電平電壓 ViH使能端低電平電壓Ven=L使能端高電平電壓Ven=H全橋式驅(qū)動(dòng)電壓Vce（sat）持續(xù)工作時(shí)IL=1AIL=2A2.5V4.5V0.3V2.3V0.3V2.3V1.8V46V7V1.5VVss1.5VVss4.9V2.5電源模塊電源模塊：采用4節(jié)1.5V電池?；趩纹瑱C(jī)的智能循跡小車設(shè)計(jì)全文共49頁，當(dāng)前為第23頁。 第3章系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 基于單片機(jī)的智能循跡小車設(shè)計(jì)全文共49頁，當(dāng)前為第23頁。本課題中，軟件重點(diǎn)是單片機(jī)對(duì)信息的接收及處理的問題，即實(shí)現(xiàn)收集信息、對(duì)小車運(yùn)行狀態(tài)控制和對(duì)信息的顯示。本系統(tǒng)采用Uversion4進(jìn)行編程，C語言編程，使用PZISP對(duì)單片機(jī)進(jìn)行程序的燒寫。根據(jù)要求本設(shè)計(jì)要達(dá)到小車能完成自主行走的功能，由于使用了定時(shí)器產(chǎn)生PWM編碼程序，所以應(yīng)先進(jìn)行程序初始化，設(shè)置好定時(shí)器初始值并給小車前進(jìn)的指令。然后開始檢測(cè)黑線，并作出相應(yīng)的判斷與驅(qū)動(dòng)指令。進(jìn)入循環(huán)后單片機(jī)先收集傳感器的信號(hào)，根據(jù)信號(hào)來判斷小車所在位置以及小車的驅(qū)動(dòng)指令。一直循環(huán)下去。3.1主程序3.1.1主程序流程圖循跡主要依靠車體前方兩個(gè)并排固定的紅外光電傳感器發(fā)射管和接收管采集黑線信息，返回至單片機(jī)進(jìn)行分析處理，對(duì)小車的運(yùn)行加以控制，使小車始終循著黑線前進(jìn)。其兩個(gè)傳感器在左右，中間是黑線，當(dāng)小車的左邊的傳感器檢測(cè)到黑線就代表小車向左偏離了，此時(shí)應(yīng)往右邊調(diào)整為止，直至轉(zhuǎn)至白白狀態(tài)；同理當(dāng)小車右邊的傳感器檢測(cè)到黑線時(shí)就往左邊調(diào)整，以此來完成整個(gè)循跡過程。其流程圖如圖3-1所示。圖3-1主程序流程圖基于單片機(jī)的智能循跡小車設(shè)計(jì)全文共49頁，當(dāng)前為第24頁。3.1.2主程序程序設(shè)計(jì)基于單片機(jī)的智能循跡小車設(shè)計(jì)全文共49頁，當(dāng)前為第24頁。voidmain()//主程序入口{TMOD=0X01;TH0=0XFc; //1ms定時(shí)TL0=0X18;TR0=1;ET0=1;EA=1; //開總中斷//EX1=1;//同意開啟外部中斷1IT1=1;//設(shè)定外部中斷1為低邊緣觸發(fā)類型while(1)//程序主循環(huán){ if(P3_2==0) { delay_nms(10); if(P3_2==0) { temp++; while(!P3_2); } } if(temp>3) { temp=1; } switch(temp) { case1: ShowPort=LedShowData[1];Robot_Traction();EX1=0;break;基于單片機(jī)的智能循跡小車設(shè)計(jì)全文共49頁，當(dāng)前為第25頁。 case2:ShowPort=LedShowData[2];Robot_Avoidance();EX1=0;break;基于單片機(jī)的智能循跡小車設(shè)計(jì)全文共49頁，當(dāng)前為第25頁。 case3:ShowPort=LedShowData[3];SB1=1;EX1=1;break; }}3.2循跡模塊兩個(gè)傳感器位于車頭前正下方，小車初始狀態(tài)下是靜止的，當(dāng)兩個(gè)傳感器檢測(cè)到黑線時(shí)小車開始前進(jìn)，在前進(jìn)過程中，如果右邊檢測(cè)到黑線，說明小車有點(diǎn)向左偏離，此時(shí)應(yīng)右轉(zhuǎn)調(diào)整小車為止；同理，當(dāng)左邊檢測(cè)到黑線時(shí)，小車向左邊調(diào)整位置，一直循環(huán)。3.2.1循跡模塊流程圖圖3-2循跡流程圖基于單片機(jī)的智能循跡小車設(shè)計(jì)全文共49頁，當(dāng)前為第26頁。3.2.2循跡模塊程序設(shè)計(jì)基于單片機(jī)的智能循跡小車設(shè)計(jì)全文共49頁，當(dāng)前為第26頁。//機(jī)器人循跡子程序voidRobot_Traction()//機(jī)器人循跡子程序{//SB1=1;if(Left_1_led==0&&Right_1_led==0)//兩個(gè)紅外檢測(cè)到黑線，就前進(jìn) Left_1_led Right_1_led{run();//左側(cè)沒有信號(hào)時(shí)，開始向右轉(zhuǎn)一定的角度delay_nms(10); SB1=0;}elseif(Left_1_led==0&&Right_1_led==1){rightrun();//右側(cè)檢測(cè)到黑線,開始向右轉(zhuǎn)一定的角度delay_nms(10);}elseif(Left_1_led==1&&Right_1_led==0){leftrun();//左側(cè)檢測(cè)到黑線,開始向左轉(zhuǎn)一定的角度 delay_nms(10);}elseif(Left_1_led==1&&Right_1_led==1){SB1=1;基于單片機(jī)的智能循跡小車設(shè)計(jì)全文共49頁，當(dāng)前為第27頁。 stop();//左側(cè)檢測(cè)到黑線,開始向左轉(zhuǎn)一定的角度基于單片機(jī)的智能循跡小車設(shè)計(jì)全文共49頁，當(dāng)前為第27頁。 delay_nms(10);}}3.3PWM調(diào)速原理脈沖寬度調(diào)制（PulseWidthModulation），簡稱PWM。脈沖周期不變，只改變晶閘管的導(dǎo)通時(shí)間，即通過改變脈沖寬度來進(jìn)行直流調(diào)速。PWM的理論基礎(chǔ)是：沖量相等而形狀不同的的窄脈沖加在具有慣性的環(huán)節(jié)上，其效果基本相同。采用PWM進(jìn)行電機(jī)的調(diào)速控制，實(shí)際是保持加在電機(jī)電機(jī)電樞上的脈沖電壓頻率不變，調(diào)節(jié)其脈沖寬度。電機(jī)是一個(gè)慣性環(huán)節(jié)，它的電樞電流餓轉(zhuǎn)速均不能突變，很高的頻率的PWM加在電機(jī)上，效果相當(dāng)于施加一個(gè)恒定電壓的直流電。如圖所示。這個(gè)電壓可以由脈沖的寬度調(diào)節(jié)。PWM等效圖示意圖使用PWM方式可以很容易的實(shí)現(xiàn)調(diào)速。PWM信號(hào)由單片機(jī)軟件產(chǎn)生，使用非常方便。由于電路總體上并不復(fù)雜，驅(qū)動(dòng)電路的控制輸入端也可以不用經(jīng)光耦合隔離，直接與單片機(jī)引腳相連。前進(jìn)時(shí)，驅(qū)動(dòng)兩個(gè)直流電機(jī)都正轉(zhuǎn),后退時(shí)，則兩電機(jī)都反轉(zhuǎn)。左轉(zhuǎn)時(shí)前進(jìn)時(shí)，左電機(jī)反轉(zhuǎn)而右電機(jī)正轉(zhuǎn)，右轉(zhuǎn)前進(jìn)時(shí)，則右電機(jī)反轉(zhuǎn)而左電機(jī)正轉(zhuǎn)。進(jìn)入減速區(qū)時(shí),由單片機(jī)控制進(jìn)行PWM變頻調(diào)速,通過軟件改變脈沖調(diào)寬波形的占空比,實(shí)現(xiàn)調(diào)速。所有這些都是通過軟件編程實(shí)現(xiàn)控制?；趩纹瑱C(jī)的智能循跡小車設(shè)計(jì)全文共49頁，當(dāng)前為第28頁。3.3.1PWM控速代碼基于單片機(jī)的智能循跡小車設(shè)計(jì)全文共49頁，當(dāng)前為第28頁。//前速前進(jìn)voidrun(void){push_val_left=12; //速度調(diào)節(jié)變量0-20。。。0最小，20最大 push_val_right=12; Left_moto_go;//左電機(jī)往前走 Right_moto_go;//右電機(jī)往前走}//前速后退voidback(void)//后退{(lán)push_val_left=13; //速度調(diào)節(jié)變量0-20。。。0最小，20最大 push_val_right=13; Left_moto_back;//左電機(jī)往前走 Right_moto_back;//右電機(jī)往前走}//左轉(zhuǎn)voidleftrun(void){ push_val_left=6; push_val_right=14; Right_moto_go;//右電機(jī)往前走Left_moto_back;//左電機(jī)后走}//右轉(zhuǎn)voidrightrun(void){ push_val_left=14;基于單片機(jī)的智能循跡小車設(shè)計(jì)全文共49頁，當(dāng)前為第29頁。 push_val_right=6;基于單片機(jī)的智能循跡小車設(shè)計(jì)全文共49頁，當(dāng)前為第29頁。Left_moto_go;//左電機(jī)往前走 Right_moto_back;//右電機(jī)往后走 }//停止voidstop(void){ P1_2=0; P1_3=0; P1_4=0; P1_5=0;}基于單片機(jī)的智能循跡小車設(shè)計(jì)全文共49頁，當(dāng)前為第30頁。系統(tǒng)測(cè)試基于單片機(jī)的智能循跡小車設(shè)計(jì)全文共49頁，當(dāng)前為第30頁。測(cè)試儀器：示波器，電源，萬用表。測(cè)試方法：采用模擬電路由前端到后段，數(shù)字電路先仿真再試測(cè)，先逐個(gè)模塊測(cè)試再整體調(diào)試的辦法尋跡采集模塊測(cè)試：連接好電路，用萬用表分別測(cè)量光電傳感器接收端的輸出電壓值以及經(jīng)過比較器后的電壓值，其值如表6-1所示：表6-1TCRT5000輸出的電壓測(cè)量基于單片機(jī)的智能循跡小車設(shè)計(jì)全文共49頁，當(dāng)前為第31頁。第5章基于單片機(jī)的智能循跡小車設(shè)計(jì)全文共49頁，當(dāng)前為第31頁。5.1總結(jié)本次設(shè)計(jì)，將至尾，小車基本能完成預(yù)期的要求，而且有一定的優(yōu)化，能適應(yīng)多種賽道。但是小車的速度調(diào)整的還不是很完美，某些彎道的情況下，還是會(huì)出現(xiàn)剎車不及時(shí)的問題。不過小車不會(huì)嚴(yán)重偏離賽道，也算是解決這一問題。通過本次設(shè)計(jì)，我知道了很多以前了解過但是不懂，不熟練的東西，也知道了一個(gè)項(xiàng)目的開發(fā)不是一件簡單的事，從開始到現(xiàn)在，我遇到不少的問題，有時(shí)候自己的思維轉(zhuǎn)換不過來，就會(huì)很煩，還好，有老師的指導(dǎo)和舍友的幫助下，還是可以解決不少問題的。這就是我們?cè)跁旧蠈W(xué)不到的發(fā)現(xiàn)問題，分析問題，解決問題的能力，他將在我的日后工作于生活中讓我受益匪淺。使我在人生上又進(jìn)了一步。也認(rèn)識(shí)到很多的不足。雖然實(shí)現(xiàn)的不是很完美，但是基本的還是實(shí)現(xiàn)了，因?yàn)樯嵊训囊彩切≤?，他的是自平衡小車，而我的是循跡小車，我對(duì)這些小車的想法是，它們都可以結(jié)合在一起來達(dá)到更加智能的目的?；蛟S這就是設(shè)計(jì)的深究，希望課題能越來越好。展望在本文中，對(duì)智能循跡小車控制系統(tǒng)的軟硬件的設(shè)計(jì)上進(jìn)行了一定研究，研究以達(dá)到預(yù)定要求為目標(biāo)，所以只是做了一些初期的工作，因?yàn)闀r(shí)間和本人的限制，所以研究的不夠深入，但我認(rèn)為還能有幾個(gè)點(diǎn)可以改進(jìn)：第一點(diǎn)，因?yàn)槭钦n題研究，所以各種器材硬件都不是很好，采用的比較廉價(jià)的紅外光電傳感器，擴(kuò)展性不強(qiáng)，而且受外界影響較大，傳感器這點(diǎn)可以用更好的硬件來提高精度；第二點(diǎn)，此次研究只是單純的調(diào)用中斷和代碼使用PWM來控制速度，使其在一定的速度上運(yùn)行，實(shí)際上可以用PWM來調(diào)整速度，在直線上能以更快的速度運(yùn)行，在轉(zhuǎn)彎的時(shí)候降低速度來提高轉(zhuǎn)彎的準(zhǔn)確度?？傊?，此次研究基本的目的已經(jīng)達(dá)到，更強(qiáng)大、更穩(wěn)定、更豐富的功能可以在以后做深入的研究?；趩纹瑱C(jī)的智能循跡小車設(shè)計(jì)全文共49頁，當(dāng)前為第32頁。參考文獻(xiàn)基于單片機(jī)的智能循跡小車設(shè)計(jì)全文共49頁，當(dāng)前為第32頁。[1]畢萬新，李明.單片機(jī)原理與接口技術(shù).大連理工大學(xué)出版社,2009[2]王東鋒,王會(huì)良,董冠強(qiáng).單片機(jī)C語言應(yīng)用100例.電子工業(yè)出版社,2009[3]張軍,張淑英.傳感器原理及應(yīng)用.天津大學(xué)出版社,2004[4]顧群,蒲雙雷.基于單片機(jī)的智能小車避障循跡系統(tǒng)設(shè)計(jì).無錫科技職業(yè)學(xué)院,2012[5]朱濤.基于STC89C52單片機(jī)的智能循跡小車設(shè)計(jì).陜西理工學(xué)院,2011[6]陳飛鵬.基于STC89C52單片機(jī)智能小車設(shè)計(jì).吉林大學(xué),2012[7]董濤,劉進(jìn)英,蔣蘇.基于單片機(jī)的智能小車的設(shè)計(jì)與制作.連云港工貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，2009[8]郭志超,何愛龍.自動(dòng)循跡避障尋光智能小車硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì).新鄉(xiāng)學(xué)院學(xué)報(bào),2016[9]錢栢霆,李娟.基于單片機(jī)的循跡避障智能小車系統(tǒng)的設(shè)計(jì).電子制作,2015[10]謝富珍,戈林發(fā).基于51單片機(jī)的智能小車設(shè)計(jì).新余學(xué)院學(xué)報(bào),2015[11]張巖,裴曉敏,付韶彬.基于單片機(jī)的智能循跡小車設(shè)計(jì).遼寧石油化工大學(xué),2014[12]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.[13]肖文超,陳洋,張賽碩.基于51單片機(jī)的智能小車設(shè)計(jì)[J].工業(yè)控制計(jì)算機(jī),2016,(06):121-122.[14]金彥,胡威,劉陽,陳春玲.基于單片機(jī)的循跡噴藥小車設(shè)計(jì)[J].農(nóng)業(yè)科技與裝備,2016,(05):25-26.[15]卜文東,華凱,馬草原,白耀武,孫榮琛.基于紅外傳感器智能小車的設(shè)計(jì)[J].電子世界,2017,(03):134-136.[16]肖文超,陳洋,張賽碩.基于51單片機(jī)的智能小車設(shè)計(jì)[J].工業(yè)控制計(jì)算機(jī),2016,(06):121-122.[17]索南尖措,楊建,周歡歡,楊倩.基于STC89C52單片機(jī)的智能小車的設(shè)計(jì)[J].信息安全與技術(shù),2016,(04):67-69.基于單片機(jī)的智能循跡小車設(shè)計(jì)全文共49頁，當(dāng)前為第33頁。[18]王勇申,初俊博,孫恒震,郝政,韓特,劉崢.智能小車的設(shè)計(jì)與應(yīng)用[J].科技傳播,2016,(07):170-171.基于單片機(jī)的智能循跡小車設(shè)計(jì)全文共49頁，當(dāng)前為第33頁。[19]杜云,魏雅.基于單片機(jī)的智能小車設(shè)計(jì)制作與應(yīng)用[J].自動(dòng)化與儀器儀表,2016,(01):67-68.[20]謝富珍,戈林發(fā).基于51單片機(jī)的智能小車設(shè)計(jì)[J].新余學(xué)院學(xué)報(bào),2015,(04):6-9.[21]錢栢霆,李娟.基于單片機(jī)的循跡避障智能小車系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].電子制作,2015,(12):15.[22]LiXin,XiangQiang.DesignofIntelligentCarBasedonSingleChipProcessorSTC89C52.CollegeofElectricalInformation,SouthwestUniversityforNationalities,Chengdu610041,China.[23]Y.Q.Wang,G.Wang,

ADesignofIntelligentCarBasedonSTC89S52SingleChipMicrocomputer",AppliedMechanicsandMaterials,Vols.246-247,pp.666-670,2013基于單片機(jī)的智能循跡小車設(shè)計(jì)全文共49頁，當(dāng)前為第34頁。致謝基于單片機(jī)的智能循跡小車設(shè)計(jì)全文共49頁，當(dāng)前為第34頁。本次設(shè)計(jì)能夠順利完成，首先感謝姬靖老師及身邊同學(xué)的指導(dǎo)和幫助。通知我們學(xué)校的安排，讓我們和學(xué)校一直有保持良好的聯(lián)系；催促我們的進(jìn)度，讓我們的課程設(shè)計(jì)得以在指定的時(shí)間內(nèi)完成規(guī)定的任務(wù)。畢竟自身的見識(shí)遠(yuǎn)不及老師，從論文的選題到完成，每一步都有在姬靖老師的指導(dǎo)下完成，也占用了不少老師的時(shí)間，在此感謝姬靖老師的指導(dǎo)及同學(xué)的幫助。同時(shí)感謝我的室友們，謝謝你們，一起維系著整個(gè)宿舍的感情，一點(diǎn)也不比家庭要差的融洽及溫馨。基于單片機(jī)的智能循跡小車設(shè)計(jì)全文共49頁，當(dāng)前為第35頁。附錄基于單片機(jī)的智能循跡小車設(shè)計(jì)全文共49頁，當(dāng)前為第35頁。 //主程序#include<AT89x51.H>#include<intrins.h> #include<HJ-4WD_PWM.H> #defineLeft_1_ledP3_7 //左循跡傳感器 #defineRight_1_ledP3_6 //右循跡傳感器 #defineLeftIRBZP3_5 //左避障傳感器 #defineRightIRBZP3_4 //右避障傳感器 sbitIRIN=P3^3;unsignedcharcodeLedShowData[]={0x03,0x9F,0x25,0x0D,0x99,//定義數(shù)碼管顯示數(shù)據(jù)0x49,0x41,0x1F,0x01,0x19};//0,1,2,3,4,5,6,7,8,9unsignedcharcodeRecvData[]={0x19,0x46,0x15,0x43,0x44,0x40,0x0D,0x0E,0x00,0x0F};unsignedcharIRCOM[7];#defineShowPortP0//定義數(shù)碼管顯示端口unsignedchartemp=1;voidDelay1ms(unsignedinti){基于單片機(jī)的智能循跡小車設(shè)計(jì)全文共49頁，當(dāng)前為第36頁。unsignedcharj,k;基于單片機(jī)的智能循跡小車設(shè)計(jì)全文共49頁，當(dāng)前為第36頁。do{j=10;do{k=50;do{_nop_();}while(--k);}while(--j);}while(--i);}voiddelay_nus(unsignedinti)//延時(shí):i>=12,i的最小延時(shí)單12us{i=i/10;while(--i);}voiddelay_nms(unsignedintn)//延時(shí)nms{n=n+1;while(--n)delay_nus(900);//延時(shí)1ms,同時(shí)進(jìn)行補(bǔ)償}voiddelayms(unsignedcharx)//0.14mS延時(shí)程序{unsignedchari;//定義臨時(shí)變量基于單片機(jī)的智能循跡小車設(shè)計(jì)全文共49頁，當(dāng)前為第37頁。while(x--)//延時(shí)時(shí)間循環(huán)基于單片機(jī)的智能循跡小車設(shè)計(jì)全文共49頁，當(dāng)前為第37頁。{for(i=0;i<13;i++){}//14mS延時(shí)}}voidDelay()//定義延時(shí)子程序{unsignedintDelayTime=30000;//定義延時(shí)時(shí)間變量while(DelayTime--);//開始進(jìn)行延時(shí)循環(huán)return;//子程序返回}voidControlCar_yaokong(unsignedcharConType)//定義電機(jī)控制子程序 (紅外遙控單獨(dú)設(shè)置一個(gè)switchcase語句){stop();switch(ConType)//判斷用戶設(shè)定電機(jī)形式{case1://前進(jìn)//判斷用戶是否選擇形式1{stop(); //進(jìn)入前進(jìn)之前先停止一段時(shí)間防止電機(jī)反向電壓沖擊主板導(dǎo)致系統(tǒng)復(fù)位 Delay1ms(150);// LeftLed=0; run();break;}基于單片機(jī)的智能循跡小車設(shè)計(jì)全文共49頁，當(dāng)前為第38頁。case2://后退//判斷用戶是否選擇形式2基于單片機(jī)的智能循跡小車設(shè)計(jì)全文共49頁，當(dāng)前為第38頁。{stop(); //進(jìn)入后退之前先停止一段時(shí)間防止電機(jī)反向電壓沖擊主板導(dǎo)致系統(tǒng)復(fù)位Delay1ms(150);//LeftLed=1; back();//M2電機(jī)反轉(zhuǎn)break;}case3://右轉(zhuǎn)//判斷用戶是否選擇形式3{stop(); //進(jìn)入左轉(zhuǎn)之前先停止一段時(shí)間防止電機(jī)反向電壓沖擊主板導(dǎo)致系統(tǒng)復(fù)位 Delay1ms(150); rightrun();//M2電機(jī)正轉(zhuǎn) break;}case4://左轉(zhuǎn)//判斷用戶是否選擇形式4{stop(); //進(jìn)入右轉(zhuǎn)之前先停止一段時(shí)間防止電機(jī)反向電壓沖擊主板導(dǎo)致系統(tǒng)復(fù)位 Delay1ms(150);leftrun();//M1電機(jī)正轉(zhuǎn)//M2電機(jī)反轉(zhuǎn) break;}case8://停止//判斷用戶是否選擇形式8{stop();基于單片機(jī)的智能循跡小車設(shè)計(jì)全文共49頁，當(dāng)前為第39頁。 break;//退出當(dāng)前選擇基于單片機(jī)的智能循跡小車設(shè)計(jì)全文共49頁，當(dāng)前為第39頁。}}}voidRobot_Avoidance()//機(jī)器人避障子程序{ if(LeftIRBZ==1&&RightIRBZ==1) //LeftIRBZRightIRBZ { run();delay_nms(10); SB1=1; } else { if(LeftIRBZ==1&&RightIRBZ==0) //右邊檢測(cè)到紅外信號(hào) { rightrun();//右轉(zhuǎn)delay_nms(300); //停止300MS防止電機(jī)反相電壓沖擊導(dǎo)致系統(tǒng)復(fù)位 } if(RightIRBZ==1&&LeftIRBZ==0) //左邊檢測(cè)到紅外信號(hào) { 基于單片機(jī)的智能循跡小車設(shè)計(jì)全文共49頁，當(dāng)前為第40頁。 leftrun();//左轉(zhuǎn)基于單片機(jī)的智能循跡小車設(shè)計(jì)全文共49頁，當(dāng)前為第40頁。delay_nms(300); //停止300MS防止電機(jī)反相電壓沖擊導(dǎo)致系統(tǒng)復(fù)位 } if(RightIRBZ==0&&LeftIRBZ==0) //兩邊傳感器同時(shí)檢測(cè)到紅外 { SB1=0; stop();//停止delay_nms(300); //停止300MS防止電機(jī)反相電壓沖擊導(dǎo)致系統(tǒng)復(fù)位 back(); //調(diào)用電機(jī)后退函數(shù) delay_nms(300); //后退50毫秒 rightrun(); //調(diào)用電機(jī)右轉(zhuǎn)函數(shù) delay_nms(400); } } run(); }//機(jī)器人循跡子程序voidRobot_Traction()//機(jī)器人循跡子程序{//SB1=1;if(Left_1_led==0&&Right_1_led==0)//三個(gè)紅外檢測(cè)到黑線，就前進(jìn) Left_1_led Right_1_led{基于單片機(jī)的智能循跡小車設(shè)計(jì)全文共49頁，當(dāng)前為第41頁。run();//左側(cè)沒有信號(hào)時(shí)，開始向右轉(zhuǎn)一定的角度基于單片機(jī)的智能循跡小車設(shè)計(jì)全文共49頁，當(dāng)前為第41頁。delay_nms(10); SB1=0;}elseif(Left_1_led==0&&Right_1_led==1){rightrun();//右側(cè)檢測(cè)到黑線,開始向右轉(zhuǎn)一定的角度delay_nms(10);}elseif(Left_1_led==1&&Right_1_led==0){leftrun();//左側(cè)檢測(cè)到黑線,開始向左轉(zhuǎn)一定的角度 delay_nms(10);}elseif(Left_1_led==1&&Right_1_led==1){SB1=1; stop();//左側(cè)檢測(cè)到黑線,開始向左轉(zhuǎn)一定的角度 delay_nms(10);}}基于單片機(jī)的智能循跡小車設(shè)計(jì)全文共49頁，當(dāng)前為第42頁。voidmain()//主程序入口基于單片機(jī)的智能循跡小車設(shè)計(jì)全文共49頁，當(dāng)前為第42頁。{TMOD=0X01;TH0=0XFc; //1ms定時(shí)TL0=0X18;TR0=1;ET0=1;EA=1; //開總中斷//EX1=1;//同意開啟外部中斷1IT1=1;//設(shè)定外部中斷1為低邊緣觸發(fā)類型while(1)//程序主循環(huán){ if(P3_2==0)