基于89C51單片機(jī)的智能循跡小車畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、基于89c51單片機(jī)的智能循跡小車摘 要：本設(shè)計(jì)采用stc89c51單片機(jī)作為智能小車的控制核心，利用灰度光電傳感器qit檢測(cè)黑帶，采用l298n驅(qū)動(dòng)電路完成驅(qū)動(dòng)并由單片機(jī)輸出的pwm波控制速度。關(guān)鍵詞： 智能、stc89c51、l298n、灰度傳感器qitabstract：this design uses stc89c51 microcontroller as the control core of intelligent .vehicle,using gray photoelectric sensor qit detection black belt,using the l298n dri

2、ve circuit for driving and controlling the speed of completion by singlechip output pwm wavekeywords: intelligent, stc89c51,l298n,qit image senso目 錄第一章 緒 論11.1智能小車的研究背景及目的11.2智能小車的意義1第二章 方案設(shè)計(jì)與論證1 2.1控制器模塊方案1 2.2電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊方案2 2.3循跡模塊方案3 2.4電源模塊方案4第三章智能小車硬件設(shè)計(jì)4 3.1單片機(jī)電路的設(shè)計(jì)4 3.2單片機(jī)的功能特性描述5 3.3時(shí)鐘電路設(shè)計(jì)5 3.4復(fù)位電

3、路設(shè)計(jì)6 3.5循跡模塊的設(shè)計(jì)7 3.6傳感器模塊的設(shè)計(jì)8 3.7電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)9第四章 機(jī)器人小車軟件設(shè)計(jì)10 4.1 總體結(jié)構(gòu)框圖10 4.2總體程序流程圖11結(jié)束語12參考文獻(xiàn)14附錄14張婷：基于89c51單片機(jī)的智能循跡小車設(shè)計(jì)基于89c51單片機(jī)的智能循跡小車摘 要：本設(shè)計(jì)采用stc89c51單片機(jī)作為智能小車的控制核心，利用灰度光電傳感器qit檢測(cè)黑帶，采用l298n驅(qū)動(dòng)電路完成驅(qū)動(dòng)并由單片機(jī)輸出的pwm波控制速度。關(guān)鍵詞： 智能、stc89c51、l298n、灰度傳感器qitabstract：this design uses stc89c51 microcontroller

4、 as the control core of intelligent vehicle, using gray photoelectric sensor qit detection black belt, using the l298n drive circuit for driving and controlling the speed of completion by singlechip output pwm wave keywords: intelligent, stc89c51,l298n,qit image senso第一章 緒 論1.1智能小車的研究背景及目的目前 ，在企業(yè)生產(chǎn)技

5、術(shù)不斷提高、對(duì)自動(dòng)化技術(shù)要求不斷加深的環(huán)境下，智能小車以及在智能小車基礎(chǔ)上開發(fā)出來的產(chǎn)品已成為自動(dòng)化物流運(yùn)輸、柔性生產(chǎn)組織等系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備。世界上許多國(guó)家都在積極進(jìn)行智能小車的研究和開發(fā)設(shè)計(jì)。移動(dòng)機(jī)器人是機(jī)器人學(xué)中的一個(gè)重要分支，出現(xiàn)于20世紀(jì)06年代。當(dāng)時(shí)斯坦福研究院(sri)的nils nilssen和charles rosen等人，在1966年至1972年中研制出了取名shakey的自主式移動(dòng)機(jī)器人，目的是將人工智能技術(shù)應(yīng)用在復(fù)雜環(huán)境下，完成機(jī)器人系統(tǒng)的自主推理、規(guī)劃和控制。從此，移動(dòng)機(jī)器人從無到有，數(shù)量不斷增多，智能小車作為移動(dòng)機(jī)器人的一個(gè)重要分支也得到越來越多的關(guān)注。 智能小車，是一

6、個(gè)集環(huán)境感知、規(guī)劃決策，自動(dòng)行駛等功能于一體的綜合系統(tǒng)，它集中地運(yùn)用了計(jì)算機(jī)、傳感、信息、通信、導(dǎo)航及白動(dòng)控制等技術(shù)，是典型的高新技術(shù)綜合體1.2智能小車的意義 目前，國(guó)內(nèi)外的許多大學(xué)及研究機(jī)構(gòu)都在積極投入人力、財(cái)力研制開發(fā)針對(duì)特殊條件下的安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。其中包括研究使用遠(yuǎn)程、無人的方法來進(jìn)行實(shí)現(xiàn)，如機(jī)器人、遠(yuǎn)程監(jiān)控等。無線傳輸?shù)陌l(fā)展使得測(cè)量變得相對(duì)簡(jiǎn)單而且使得處理數(shù)據(jù)的速度變得很快甚至可以達(dá)到實(shí)時(shí)處理”。 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

7、擇正確的行進(jìn)路線，并檢測(cè)到障礙物自動(dòng)躲避。 通過構(gòu)建智能小車系統(tǒng)，培養(yǎng)設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制系統(tǒng)的能力。在實(shí)踐過程中，熟悉以單片機(jī)為核心控制芯片，設(shè)計(jì)小車的檢測(cè)、驅(qū)動(dòng)和顯示等外圍電路，采用智能控制算法實(shí)現(xiàn)小車的智能循跡。靈活應(yīng)用機(jī)電等相關(guān)學(xué)科的理論知識(shí)，聯(lián)系實(shí)際電路設(shè)計(jì)的具體實(shí)現(xiàn)方法，達(dá)到理論與實(shí)踐的統(tǒng)一。在此過程中，加深對(duì)控制理論的理解和認(rèn)識(shí)。第二章 方案設(shè)計(jì)與論證2.1控制器模塊方案根據(jù)設(shè)計(jì)要求，我認(rèn)為此設(shè)計(jì)屬于多輸入量的復(fù)雜程序控制問題。據(jù)此，擬定了以下兩種方案并進(jìn)行了綜合的比較論證，具體如下：方案一：選用一片cpld（如epm7128lc84-15）作為系統(tǒng)的核心部件，實(shí)現(xiàn)控制與處理的功能

8、。cpld具有速度快、編程容易、資源豐富、開發(fā)周期短等優(yōu)點(diǎn)，可利用vhdl語言進(jìn)行編寫開發(fā)。但cpld在控制上較單片機(jī)有較大的劣勢(shì)。同時(shí)，cpld的處理速度非常快，而小車的行進(jìn)速度不可能太高，那么對(duì)系統(tǒng)處理信息的要求也就不會(huì)太高，在這一點(diǎn)上，mcu就已經(jīng)可以勝任了。若采用該方案，必將在控制上遇到許許多多不必要增加的難題。為此，我們不采用該種方案，進(jìn)而提出了第二種設(shè)想。方案二：采用單片機(jī)作為整個(gè)系統(tǒng)的核心，用其控制行進(jìn)中的小車，以實(shí)現(xiàn)其既定的性能指標(biāo)。充分分析我們的系統(tǒng)，其關(guān)鍵在于實(shí)現(xiàn)小車的自動(dòng)控制，而在這一點(diǎn)上，單片機(jī)就顯現(xiàn)出來它的優(yōu)勢(shì)控制簡(jiǎn)單、方便、快捷。這樣一來，單片機(jī)就可以充分發(fā)揮其資源

9、豐富、有較為強(qiáng)大的控制功能及可位尋址操作功能、價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)。因此，這種方案是一種較為理想的方案。針對(duì)本設(shè)計(jì)特點(diǎn)多開關(guān)量輸入的復(fù)雜程序控制系統(tǒng)，需要擅長(zhǎng)處理多開關(guān)量的標(biāo)準(zhǔn)單片機(jī)，而不能用精簡(jiǎn)i/o口和程序存儲(chǔ)器的小體積單片機(jī)，d/a、a/d功能也不必選用。根據(jù)這些分析,我選定了51單片機(jī)作為本設(shè)計(jì)的主控裝置，51單片機(jī)具有功能強(qiáng)大的位操作指令，i/o口均可按位尋址，程序空間多達(dá)8k，對(duì)于本設(shè)計(jì)也綽綽有余，更可貴的是51單片機(jī)價(jià)格非常低廉。在綜合考慮了傳感器、兩部電機(jī)的驅(qū)動(dòng)等諸多因素后，我們決定采用一片單片機(jī)，充分利用stc89c51單片機(jī)的資源。2.2電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊方案方案一：采用直流電機(jī)，配合

10、lm293驅(qū)動(dòng)芯片組合。優(yōu)點(diǎn)在于硬件電路的設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單。當(dāng)外加額定直流電壓時(shí)，轉(zhuǎn)速幾乎相等。這類電機(jī)用于錄音機(jī)、錄相機(jī)、唱機(jī)或激光唱機(jī)等固定轉(zhuǎn)速的機(jī)器或設(shè)備中。也用于變速范圍很寬的驅(qū)動(dòng)裝置。容易受到外部因素干擾，影響穩(wěn)定的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩輸出。 方案二：采用步進(jìn)電機(jī)，配合lm298驅(qū)動(dòng)芯片組合。步進(jìn)電機(jī)可以實(shí)現(xiàn)精確的轉(zhuǎn)腳輸出，只要施加合適的脈沖序列，電機(jī)可以按照人們的預(yù)定的速度或方向進(jìn)行連續(xù)的轉(zhuǎn)動(dòng)，便于控速，但是軟件程序的編寫較直流電機(jī)稍顯復(fù)雜。但是lm298芯片的硬件電路比較復(fù)雜。 方案三： 采用直流電機(jī)配合由雙極性管組成的h橋電路。用單片機(jī)控制晶體管使之工作在占空比可調(diào)的開關(guān)狀態(tài)，精確調(diào)整電機(jī)轉(zhuǎn)速。

11、這種電路由于工作在管子的飽和截止模式下，效率非常高；h橋電路保證了可以簡(jiǎn)單地實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速和方向的控制；電子開關(guān)的速度很快，穩(wěn)定性也很高，是一種廣泛采用的調(diào)速技術(shù)，其電路原理簡(jiǎn)圖如圖2-1所示。圖2-1電機(jī)驅(qū)動(dòng)原理簡(jiǎn)圖綜合3種方案的優(yōu)缺點(diǎn)，鑒于本系統(tǒng)設(shè)計(jì)體積較小，自身重量較輕，對(duì)電機(jī)功率輸出要求不高，決定選擇方案3。2.3循跡模塊方案方案一: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。方案二：采用兩只qti灰度傳感器 (如圖2.2

12、)，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。(參考文獻(xiàn)3)方案三：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。通過比較，我選取第二種方案來實(shí)現(xiàn)循跡。圖2.2qti灰度傳感器 2.4電源模塊方案方案

13、一：采用單電源供電，通過單電源同時(shí)對(duì)單片機(jī)和直流電機(jī)進(jìn)行供電，此方案的優(yōu)點(diǎn)是，減少機(jī)身的重量，操作簡(jiǎn)單，其缺點(diǎn)是，這樣會(huì)使單片機(jī)的波動(dòng)變大，影響單片機(jī)的性能，穩(wěn)定性比較弱。方案二：采用雙電源供電，通過兩個(gè)獨(dú)立的電源分別對(duì)單片機(jī)和直流電機(jī)進(jìn)行供電，此方案的優(yōu)點(diǎn)是，減少波動(dòng)，穩(wěn)定性比較好，可以讓小車更好的運(yùn)作起來，唯一的缺點(diǎn)就是會(huì)增加小車的重量。由于該小車的耗電量比較小，為了方便，我選擇了方案二來實(shí)現(xiàn)供電。第三章智能小車硬件設(shè)計(jì)3.1單片機(jī)電路的設(shè)計(jì)一個(gè)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì)包含兩部分內(nèi)容：一是系統(tǒng)擴(kuò)展，即單片機(jī)內(nèi)部的功能單元，如rom、ram、i/o、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、中斷系統(tǒng)等不能滿足應(yīng)用

14、系統(tǒng)的要求時(shí)，必須在片外進(jìn)行擴(kuò)展，選擇適當(dāng)?shù)男酒?，設(shè)計(jì)相應(yīng)的電路；二是系統(tǒng)的配置，即按照系統(tǒng)功能要求配置外圍設(shè)備，如鍵盤、顯示器、a/d、d/a轉(zhuǎn)換器等。3.2單片機(jī)的功能特性描述 單片機(jī)又稱單片微控制器,它不是完成某一個(gè)邏輯功能的芯片,而是把一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)集成到一個(gè)芯片上。概括的講：一塊芯片就成了一臺(tái)計(jì)算機(jī)。它的體積小、質(zhì)量輕、價(jià)格便宜。單片機(jī)內(nèi)部也有和電腦功能類似的模塊，比如cpu，內(nèi)存，并行總線，還有和硬盤作用相同的存儲(chǔ)器件。 單片機(jī)是一種集成電路芯片，采用超大規(guī)模集成電路技術(shù)把具有數(shù)據(jù)處理能力的中央處理器cpu隨機(jī)存儲(chǔ)器ram、只讀存儲(chǔ)器rom、多種i/o口和中斷系統(tǒng)、定時(shí)器/計(jì)時(shí)器等

15、功能（可能還包括顯示驅(qū)動(dòng)電路、脈寬調(diào)制電路、模擬多路轉(zhuǎn)換器、a/d轉(zhuǎn)換器等電路）集成到一塊硅片上構(gòu)成的一個(gè)小而完善的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。 本課題選擇了stc公司的生產(chǎn)的stc89c51單片機(jī)。stc89c51是采用8051核的isp（in system programming）在系統(tǒng)可編程芯片，最高工作時(shí)鐘效率為80mhz，片內(nèi)含8k bytes的可反復(fù)擦寫1000次的flash只讀程序存儲(chǔ)器，器件兼容標(biāo)準(zhǔn)mcs-51指令系統(tǒng)及80c51引腳結(jié)構(gòu)，芯片內(nèi)集成了通用8位中央處理器和isp flash存儲(chǔ)單元，具有在系統(tǒng)可編程（isp）特性，配合pc端的控制程序即可將用戶的程序代碼下載進(jìn)單片機(jī)內(nèi)部，省去了

16、購(gòu)買通用編程器，而且速度更快。 特點(diǎn)：增強(qiáng)型1t流水線/精簡(jiǎn)指令集結(jié)構(gòu)8051 cpu（1） 工作電壓：3.45.5v（5v單片機(jī)）/2.03.8v（3v單片機(jī)）（2） 工作頻率范圍：0-35mhz，相當(dāng)于普通8051的0420mhz實(shí)際工作頻率可達(dá)48mhz（3） 用戶應(yīng)用程序空間12k/10k/8k/6k/4k/2k字節(jié)（4） 片上集成512字節(jié)ram（5） 通用i/0口（27/23個(gè)），復(fù)位后為：準(zhǔn)雙向口/弱上拉（普通8051 傳統(tǒng)i/0口）可設(shè)置成四種模式：準(zhǔn)雙向口/弱上拉，推挽/強(qiáng)上拉，僅為輸入/高阻，開漏每個(gè)i/0口驅(qū)動(dòng)能力均可達(dá)到20ma，但整個(gè)芯片最大不得超過55ma3.3時(shí)鐘

17、電路設(shè)計(jì)常見的單片機(jī)的時(shí)鐘產(chǎn)生方法有兩種：內(nèi)部時(shí)鐘方式和外部時(shí)鐘方式。大部分系統(tǒng)的時(shí)鐘電路設(shè)計(jì)是采用的內(nèi)部方式，即利用芯片內(nèi)部的振蕩電路來實(shí)現(xiàn)。stc89c51單片機(jī)內(nèi)部有一個(gè)用于構(gòu)成振蕩器的高增益反相放大器，它的引腳xtal1和xtal2分別是此放大器的輸入端和輸出端，這個(gè)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(gè)自激振蕩器。外接晶體諧振器以及電容c1和c2構(gòu)成并聯(lián)的諧振電路，接在放大器的反饋回路中，這就構(gòu)成了其內(nèi)部的時(shí)鐘電路。雖然對(duì)外接電容的值沒有特別嚴(yán)格的要求，但是電容的大小會(huì)影響震蕩器頻率的高低、震蕩器的穩(wěn)定性、起振的速度和振蕩器的溫度，從而影響到整個(gè)控制系統(tǒng)的穩(wěn)定。因此，考慮到

18、系統(tǒng)電路的穩(wěn)定性，設(shè)計(jì)中使用了值為12mhz的晶體振蕩器，選擇了30pf的陶瓷電容，如圖3-1所示。在焊接電路板時(shí)，為了更好地保證震蕩器穩(wěn)定和可靠地工作，我將晶體振蕩器和電容安裝在了單片機(jī)芯片的旁邊，以減少寄生電容，影響震蕩器。圖3-1時(shí)鐘電路3.4復(fù)位電路設(shè)計(jì)復(fù)位是由外部的復(fù)位電路來實(shí)現(xiàn)的。片內(nèi)復(fù)位電路是復(fù)位引腳rst通過一個(gè)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(gè)機(jī)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(dòng)復(fù)位和按鈕復(fù)位兩種方式。所謂上電復(fù)位，是指計(jì)算機(jī)加電瞬間，要在rst引腳出現(xiàn)大于10ms的正脈沖，使單片機(jī)進(jìn)入復(fù)位狀態(tài)。按鈕復(fù)位是指用戶按下“復(fù)位”按鈕，使單片

19、機(jī)進(jìn)入復(fù)位狀態(tài)5。如圖3-2所示，這是本次設(shè)計(jì)中使用的按鈕復(fù)位，它是一種實(shí)用復(fù)位電路電路。上電時(shí)，+5v電源立即對(duì)單片機(jī)芯片供電，同時(shí)經(jīng)電阻r對(duì)電容c3充電。c3上電壓建立的規(guī)程就產(chǎn)生一定寬度的負(fù)脈沖，經(jīng)反向后，rst上出現(xiàn)正脈沖使單片機(jī)實(shí)現(xiàn)了上電復(fù)位。按鈕按下時(shí)，rst上同樣出現(xiàn)高電平，實(shí)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(jī)一致，則可以與單片機(jī)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(dòng)能力，電容c1，c2起慮波作用，防止干擾竄入復(fù)位端產(chǎn)生誤動(dòng)作。圖3-2手動(dòng)復(fù)位電路3.5循跡模塊的設(shè)計(jì) 循跡是指小車在白色地板上循黑線行走通

20、常采取的方法是紅外探測(cè)法,紅外探測(cè)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(diǎn),在小車行駛過程中不斷地向地面發(fā)射紅外光,當(dāng)紅外光遇到白色紙質(zhì)地板時(shí)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 ,單片機(jī)就是否收到反射回來的紅外光為依據(jù)來確定黑線的位置和小車的行走路線 ,從而實(shí)現(xiàn)小車的循跡功能。紅外探測(cè)器探測(cè)距離有限一般最大不應(yīng)超過3cm。 本次設(shè)計(jì)需要檢測(cè)小車的運(yùn)行狀態(tài)，沿著路面黑線運(yùn)動(dòng)。采用反射取樣式，單光束紅外傳感器接收信號(hào)，再分別用運(yùn)放lm393比較電壓信號(hào)進(jìn)行放大。圖3-5的電路在5v電壓下工作，根據(jù)該型號(hào)傳感器紅外發(fā)射管

21、所需的工作壓降（紅外發(fā)射管的正向壓降在11.3v）和工作電流（紅外發(fā)射管的電流為210ma），選取負(fù)載電阻r1=2.2k，紅外發(fā)射管負(fù)載電阻r2=220。調(diào)節(jié)電位器使檢測(cè)信號(hào)能被識(shí)別。3-3循跡模塊原理圖3.6傳感器模塊的設(shè)計(jì) 利用紅外線在不同顏色的表面特征，具有不同的反射性能，汽車行駛過程中接收地面的紅外光。當(dāng)紅外光遇到白色路線，地板發(fā)生漫反射，安裝在小型車的反射光接收器接收；如果是遇到黑色路線，紅外光將被黑線吸收，安裝在小車上的接收管沒有收到紅外光?？刂破鲿?huì)根據(jù)是否收到反射的紅外光為判斷依據(jù)來確定的黑線的位置和小車的路線。紅外探測(cè)器距離通常是不應(yīng)超過15厘米的。紅外發(fā)射和接收紅外線感應(yīng)器，

22、可以使自己或直接使用集成紅外探頭。調(diào)整左右傳感器之間的距離，兩探頭距離約等于黑線寬度最合適，選擇寬度為35厘米的黑線。該傳感器的靈敏度是可調(diào)的，傳感器有時(shí)遇到黑線卻不能送出相應(yīng)的信號(hào)，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小可改變靈敏度。另外，傳感器的放置也是有講究的，有兩種方法，一種是兩個(gè)都是放置在黑線內(nèi)側(cè)緊貼黑線邊緣，第二種是都放置在黑線的外側(cè)，同樣緊貼黑線邊緣。本設(shè)計(jì)采用第二種方法。市面上有很多紅外傳感器，在這里我選用qti灰度傳感器。圖 3.3 qti 傳感器原理圖3.7電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)電機(jī)驅(qū)動(dòng)采用h橋式驅(qū)動(dòng)電路，l298n內(nèi)部集成了h橋式驅(qū)動(dòng)電路，從而可以采用l298n電路來驅(qū)

23、動(dòng)電機(jī)。通過單片機(jī)給予l298n電路pwm信號(hào)來控制小車的速度，起停。其引腳圖如3.5。圖3.5 l298n引腳圖機(jī)器人小車采用了分立元件構(gòu)成直流電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電路配合四組直流減速電機(jī)使用，通過單片機(jī)系統(tǒng)直接控制電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路，達(dá)到控制機(jī)器人小車前進(jìn)，后退左右轉(zhuǎn)向。如圖3-6所示，l289n型號(hào)驅(qū)動(dòng)電路，in為輸入單片機(jī)信號(hào)端，out為輸出信號(hào)端，兩者波形一致，out只是對(duì)in的放大，從而達(dá)到驅(qū)動(dòng)電機(jī)的目的，以m1/m3電機(jī)為例，當(dāng)使能端a輸入1，in1輸入1，in2輸入0時(shí)，out1輸出1，小車前進(jìn)；當(dāng)使能端a輸入1，in1輸入0，in2輸入1時(shí)，out2輸出1，小車后退；當(dāng)使能端a輸入1，in1

24、輸入1，in2輸入1時(shí)，out1輸出1，out2輸出1，小車停止；當(dāng)使能端a輸入1，in1輸入0，in2輸入0時(shí)，out1輸出0，out2輸出0，小車停止。圖3-6電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊電第4章 機(jī)器人小車軟件設(shè)計(jì)4.1 總體結(jié)構(gòu)框圖光電傳感器所接收到的反射光來判斷小車所應(yīng)行走的方向。以三個(gè)反射式光電傳感器為例進(jìn)行說明循線的原理。光電傳感器與黑線位置關(guān)系示意圖如圖4-1所示。 復(fù)位電路 qic灰度傳感器stc89c51時(shí)鐘電路電機(jī)驅(qū)動(dòng)電源電路4.2總體程序流程圖 圖4.1 光電傳感器與黑線位置關(guān)系示意圖檢測(cè)環(huán)節(jié)中一共有6個(gè)這樣的傳感的紅外檢測(cè)單元，實(shí)現(xiàn)組合式的控制方向的檢測(cè)。6個(gè)光敏傳感電路組合功能見表

25、4-2。表4-2 光敏傳感器狀態(tài)真值表傳感器號(hào)小車狀態(tài)左x右y1號(hào)2號(hào)正常行駛11右轉(zhuǎn)01左轉(zhuǎn)10脫離引導(dǎo)線00通過循環(huán)檢測(cè)輸入端口的檢測(cè)值，判斷目前巡線所處的位置，并且通過控制電機(jī)輸出來實(shí)現(xiàn)左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)、直行運(yùn)動(dòng)。在白色背景中有一條黑色的線，小車就是要沿著這條黑線行走.程序見附錄開始 前進(jìn)否掃描i/0口，是否檢測(cè)到黑線左/右轉(zhuǎn)是左/右側(cè)檢測(cè)到黑線結(jié)束語 通過本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，使我了解到小車的循跡原理，系統(tǒng)的學(xué)習(xí)了51單片機(jī)系統(tǒng)的工作原理及使用方法。此方案選擇的器件比較簡(jiǎn)單，實(shí)際中也很容易實(shí)現(xiàn)。經(jīng)過多次測(cè)試，結(jié)果表明在一定的弧度范圍內(nèi)，小車能夠沿著黑線軌跡行進(jìn)，達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)。本系統(tǒng)能夠基本滿足設(shè)計(jì)

26、要求。但由于本人經(jīng)驗(yàn)?zāi)芰τ邢?，本論文中或多或少?huì)存在一些缺點(diǎn)，所設(shè)計(jì)的軟硬件難免存在一些不足，還懇請(qǐng)各位老師和同學(xué)給予批評(píng)和指正這次課題設(shè)計(jì)，不僅是對(duì)我們課本所學(xué)知識(shí)的鞏固和考察，更是對(duì)我的自學(xué)能力和收集資料能力以及動(dòng)手能力的考驗(yàn)。過本次課程設(shè)計(jì)，極大的鍛煉了我的獨(dú)立思考能力，分析問題能力和實(shí)踐能力，并對(duì)單片機(jī)有了一個(gè)更加深的認(rèn)識(shí)。總之，在設(shè)計(jì)的過程中，無論是對(duì)于學(xué)習(xí)方法還是理論知識(shí)，我們都有里新的認(rèn)識(shí)，受益匪淺，這將激勵(lì)我在今后再接再厲，不斷完善自己的理論知識(shí)，提高實(shí)踐動(dòng)手能力。 致 謝在本文的撰寫過程中，周偉老師作為我的指導(dǎo)老師，他治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)，學(xué)識(shí)淵博，視野廣闊，為我營(yíng)造了一種良好的學(xué)術(shù)氛圍

27、。置身其間，耳濡目染，潛移默化，使我不僅接受了全新的思想觀念，樹立了明確的學(xué)術(shù)目標(biāo)，領(lǐng)會(huì)了基本的思考方式，掌握了通用的研究方法，而且還明白了許多待人接物與為人處世的道理。其嚴(yán)以律己、寬以待人的崇高風(fēng)范，樸實(shí)無華、平易近人的人格魅力，與無微不至、感人至深的人文關(guān)懷，令人如沐春風(fēng)，倍感溫馨。正是由于他在百忙之中多次審閱全文，對(duì)細(xì)節(jié)進(jìn)行修改，并為本文的撰寫提供了許多中肯而且寶貴的意見，本文才得以成型。在此特向周老師致以衷心的謝意！向他無可挑剔的敬業(yè)精神、嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真的治學(xué)態(tài)度、深厚的專業(yè)修養(yǎng)和平易近人的待人方式表示深深的敬意。參考文獻(xiàn)1張鐵.機(jī)器人學(xué).華南理工大學(xué)出版社.20012蔡自興.機(jī)器人學(xué).清華

28、大學(xué)出版社.2009.3丁學(xué)恭.機(jī)器人控制研究.浙江大學(xué)出版社.20064蔡自興.機(jī)器人學(xué)的發(fā)展趨勢(shì)與發(fā)展戰(zhàn)略.高技術(shù)通信.2001,115蔡自興.智能控制及移動(dòng)機(jī)器人研究進(jìn)展.中南大學(xué)學(xué)報(bào).20056王田苗.走向產(chǎn)業(yè)化的先進(jìn)機(jī)器人技術(shù).中國(guó)制造業(yè)信息化，2005,107孫迪生，王炎.機(jī)器人控制技術(shù).機(jī)械工業(yè)出版社，19978蔡自興，姚莉.人工智能及其在決策系統(tǒng)中的應(yīng)用.國(guó)防科技大學(xué)出版社，20069 王晶,翁顯耀,梁業(yè)宗 自動(dòng)尋跡小車的傳感器模塊設(shè)計(jì).武漢理工大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院湖北武漢10王文華基于80c51單片機(jī)的智能小車設(shè)計(jì)j山西電子技術(shù)，2010(4)：910附錄#include / io

29、 定義#define lmotor p1_3 /左邊電機(jī)使用p1_3 口#define rmotor p1_2 /右邊電機(jī)使用p1_2 口#define startled p1_4/常數(shù)定義#define lfwdfast 2000 /左邊電機(jī)前進(jìn)，快#define lfwdslow 1600 /左邊電機(jī)前進(jìn)，慢#define lstop 1500 /左邊電機(jī)停止#define lrevslow 1400 /左邊電機(jī)倒退，慢#define lrevfast 1000 /左邊電機(jī)倒退，快#define rfwdfast 1000 /右邊電機(jī)前進(jìn)，快#define rfwdslow 1400 /右邊電機(jī)前進(jìn)，慢#define rstop 1500 /右邊電機(jī)停止#define rrevslow 1600 /右邊電機(jī)倒退，慢#define rrevfast 2000 /右邊電機(jī)倒退，快unsigned char pulses;unsigned char bdata linebits;sbit lbleft = linebits1;sbit lbright = linebits0;void go_fwd() /機(jī)器人前進(jìn)lmotor = 1;delay_nus(lf