智能小車畢業(yè)設(shè)計

1、普通本科畢業(yè)設(shè)計題目: 智能小車設(shè)計學(xué) 院 軟件與通信工程學(xué)院 學(xué)生姓名 李爾博 學(xué) 號 0083075 專 業(yè) 通信工程 屆 別 2012屆 指導(dǎo)教師 朱華貴 職 稱 副教授 二O一二 年 五 月39普通本科生畢業(yè)設(shè)計 誠信承諾書畢業(yè)設(shè)計題目智能小車設(shè)計學(xué)生姓名李爾博專業(yè)通信工程學(xué)號0083075指導(dǎo)老師朱華貴職稱副教授所在學(xué)院軟件與通信工程學(xué)院誠信承諾本人慎重承諾和聲明： 我承諾在畢業(yè)設(shè)計活動中遵守學(xué)校有關(guān)規(guī)定，恪守學(xué)術(shù)規(guī)范，在本人的畢業(yè)論文中未剽竊、抄襲他人的學(xué)術(shù)觀點(diǎn)、思想和成果，未篡改研究數(shù)據(jù)，如有違規(guī)行為發(fā)生，我愿承擔(dān)一切責(zé)任，接受學(xué)校的處理。學(xué)生（簽名）： 年 月 日摘 要智能作為

2、現(xiàn)代社會的新生產(chǎn)物，是未來的發(fā)展的一個重要方向，它可以按照預(yù)定的模式在特定的環(huán)境里自動的運(yùn)作，無需人為管理，便可以完成預(yù)期目標(biāo)。本設(shè)計主要體現(xiàn)多功能小車的智能模式，設(shè)計中的理論方案、分析方法及特色與創(chuàng)新點(diǎn)等對智能化機(jī)器人，智能家用電器等自動半自動機(jī)器人的設(shè)計與普及有一定的參考意義。整個智能小車設(shè)計主要以單片機(jī)為控制核心，通過無線遙控實現(xiàn)小車前后左右的移動，以及對小車功能模式的轉(zhuǎn)換；通過紅外線光電傳感器,實現(xiàn)小車的避障功能和循跡功能。設(shè)計采用對比選擇，模塊獨(dú)立，綜合處理的研究方法。結(jié)合實際情況對比方案優(yōu)劣選出最優(yōu)方案進(jìn)行設(shè)計。從最小系統(tǒng)到無線遙控，紅外循跡和避障，都嚴(yán)格按照科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)態(tài)度完成。通過

3、調(diào)試檢測各模塊，得到正確的信號輸出，實現(xiàn)其應(yīng)有的功能。最后將各個調(diào)試成功的模塊結(jié)合到小車的車體上，結(jié)合程序，通過單片機(jī)的控制，將各模塊有效整合在一起，達(dá)到所預(yù)期的目標(biāo)，完成最終設(shè)計與制作，能使小車在一定的環(huán)境中智能化運(yùn)轉(zhuǎn)?！娟P(guān)鍵詞】智能小車 避障 循跡 智能化AbstractIntelligence is an important direction for the future development as a new product of modern society. It can operate automatically in a specific environment accor

4、ding to the predetermined pattern and will be able to complete the intended target without users management. This excogitation mainly reflects multi-function car intelligent mode, the design of theory scheme and analytical method, features and innovations etc. which have some reference value on the

5、design and popularity of semiautomatic robot automatically such as intelligent robots, intelligent household appliances. This dissertation discusses mainly on the design of the intelligent car in single-chip processor as the control core. To realize the car moving around and transform the mode of th

6、e small car function, it uses wireless remote control; to realize the small car obstacle-avoidance function and comprehensively car tracing function, it uses the infrared sensor. This excogitation adopts the research methods of contrast selected, independent modules, comprehensive treatment method.

7、After the comparison between Pros and cons, the best program design will be elected combining with the actual situation. It is complete in accordance with the rigorous scientific attitude from the smallest systems to the wireless remote control, infrared tracking and ultrasonic obstacle avoidance. T

8、he right signal outputs can be gotten to achieve its function by the debugging detection module. Finally on the commissioning of the module into the bodywork of the car, with procedure and by single-chip processor control, it will be effectively integrated with the module, achieve the intended objec

9、tives, final design and production that can make cars intelligently operate in a certain circumstances.【Key words】Intelligent toy car; Obstacle avoidance; tracking; Intelligent目 錄1 緒論11.1 研究的背景和意義11.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11.3 研究的內(nèi)容和方法42 系統(tǒng)方案設(shè)計52.1 方案比較與選擇52.1.1 核心控制單元方案比較與選擇52.1.2 電機(jī)驅(qū)動單元方案比較與選擇52.1.3 循跡單元方案比較與選擇

10、62.1.4 避障單元方案比較與選擇62.1.5 遙控單元方案比較與選擇72.1.6 電源方案72.2 總體設(shè)計框圖83 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計93.1 最小系統(tǒng)電路93.2 電機(jī)驅(qū)動電路103.2.1 PWM調(diào)速原理103.2.2 L298工作原理113.3 循跡探測電路113.4 避障模塊檢測電路133.5 無線遙控控制電路143.5.1 超再生接收電路和無線電發(fā)射器工作原理143.5.2 超再生簡易無線電遙控器原理154 系統(tǒng)軟件設(shè)計184.1 電機(jī)控制子程序設(shè)計184.2 紅外循跡模塊子程序設(shè)計194.3 紅外避障模塊子程序設(shè)計204.4 無線遙控模塊子程序設(shè)計224.4.1 無線遙控模塊模

11、式判斷子程序224.4.2 無線遙控模塊方向控制模式子程序224.5主控制模塊主程序設(shè)計235 系統(tǒng)測試255.1電機(jī)驅(qū)動測試255.2紅外循跡測試255.3無線遙控測試266 總結(jié)與展望276.1總結(jié)276.2展望27參考文獻(xiàn)28致 謝29附 錄130附 錄232江西財經(jīng)大學(xué)普通本科畢業(yè)論文（設(shè)計）1 緒論本課題設(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：循跡功能，能按照路面的黑色軌跡行駛；自動避障功能，小車在行駛過程中能識別障礙物，做到準(zhǔn)確無誤的躲避障礙物；無線遙控功能，通過超再生簡易接收發(fā)器來控制小車的運(yùn)行模式，以及獨(dú)立控制小車的移動方向。1.1 研究的

12、背景和意義隨著計算機(jī)，微電子技術(shù)的快速發(fā)展，智能化技術(shù)的開發(fā)越來越快，智能程度也越來越高，應(yīng)用的范圍也得到了極大的擴(kuò)展。智能小車系統(tǒng)以迅猛發(fā)展的汽車電子技術(shù)為背景，涵蓋了電子，計算機(jī)，機(jī)械，傳感技術(shù)等多個學(xué)科。同時，當(dāng)今機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展日新月異，其應(yīng)用于考古，探測，國防等眾多領(lǐng)域。無人飛船，外星探測，智能化生產(chǎn)等等無不得益于機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展。一些發(fā)達(dá)國家已經(jīng)把機(jī)器人設(shè)計制作競賽作為創(chuàng)新教育的戰(zhàn)略手段。從某種意義上來說，機(jī)器人技術(shù)反映的是一個國家綜合技術(shù)實力的高低，而智能小車是機(jī)器人的雛形，它的控制系統(tǒng)的研究與制作將有助于推動智能機(jī)器人控制系統(tǒng)的發(fā)展1。隨著智能化技術(shù)的發(fā)展，對于智能化技術(shù)的研究

13、也越來越受關(guān)注。全國電子競賽與各省電子競賽幾乎每次都有智能小車方面的題目，全國各大高校也都重視該項目的研究，可見智能小車具有較大的研究意義。1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀智能車輛作為智能交通系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)，是許多高新技術(shù)綜合集成的載體。智能車輛駕駛是一種通用性術(shù)語，指全部或部分完成一項或多項駕駛?cè)蝿?wù)的綜合車輛技術(shù)。智能車輛的一個基本特征是在一定道路條件下實現(xiàn)全部或者部分的自動駕駛功能，下面簡單介紹國內(nèi)外智能小車研究的發(fā)展情況。（1）國外智能車輛研究現(xiàn)狀國外智能車輛的研究歷史較長，始于上世紀(jì)50年代。它的發(fā)展歷程大體可以分成三個階段：第一階段：20世紀(jì)50年代是智能車輛研究的初始階段。1954年美國Ba

14、rrett Electronics 公司研究開發(fā)了世界上第一臺自主引導(dǎo)車系統(tǒng)AGVS（Automated Guided Vehicle System）。該系統(tǒng)只是一個運(yùn)行在固定線路上的拖車式運(yùn)貨平臺，但它卻具有了智能車輛最基本得特征即無人駕駛2。早期研制AGVS的目的是為了提高倉庫運(yùn)輸?shù)淖詣踊?，?yīng)用領(lǐng)域僅局限于倉庫內(nèi)的物品運(yùn)輸。隨著計算機(jī)的應(yīng)用和傳感技術(shù)的發(fā)展，智能車輛的研究不斷得到新的發(fā)展。第二階段：從80年代中后期開始，世界主要發(fā)達(dá)國家對智能車輛開展了卓有成效的研究。在歐洲，普羅米修斯項目于1986年開始了在這個領(lǐng)域的探索。在美洲，美國于1995年成立了國家自動高速公路系統(tǒng)聯(lián)盟（NAH

15、SC），其目標(biāo)之一就是研究發(fā)展智能車輛的可能性，并促進(jìn)智能車輛技術(shù)進(jìn)入實用化。在亞洲，日本于1996年成立了高速公路先進(jìn)巡航/輔助駕駛研究會，主要目的是研究自動車輛導(dǎo)航的方法，促進(jìn)日本智能車輛技術(shù)的整體進(jìn)步。進(jìn)入80年代中期，設(shè)計和制造智能車輛的浪潮席卷全世界，一大批世界著名的公司開始研制智能車輛平臺。第三階段：從90年代開始，智能車輛進(jìn)入了深入、系統(tǒng)、大規(guī)模研究階段。最為突出的是，美國卡內(nèi)基.梅隆大學(xué)（Carnegie Mellon University）機(jī)器人研究所一共完成了Navlab系列的10臺自主車（Navlab1Navlab10）的研究，取得了顯著的成就2。目前，智能車輛的發(fā)展正處

16、于第三階段。這一階段的研究成果代表了當(dāng)前國外智能車輛的主要發(fā)展方向。在世界科學(xué)界和工業(yè)設(shè)計界中，眾多的研究機(jī)構(gòu)研發(fā)的智能車輛具有代表性的有：德意志聯(lián)邦大學(xué)的研究：1985年，第一輛VaMoRs智能原型車輛在戶外高速公路上以100km/h的速度進(jìn)行了測試，它使用了機(jī)器視覺來保證橫向和縱向的車輛控制。1988年，在都靈的PROMRTHEUS項目第一次委員會會議上，智能車輛維塔（VITA,7t）進(jìn)行了展示，該車可以自動停車、行進(jìn)，并可以向后車傳送相關(guān)駕駛信息。這兩種車輛都配備了UBM視覺系統(tǒng)3。這是一個雙目視覺系統(tǒng)，具有極高的穩(wěn)定性。荷蘭鹿特丹港口的研究：智能車輛的研究主要體現(xiàn)在工廠貨物的運(yùn)輸。荷蘭

17、的Combi road系統(tǒng)，采用無人駕駛的車輛來往返運(yùn)輸貨物，它行駛的路面上采用了磁性導(dǎo)航參照物，并利用一個光陣列傳感器去探測障礙。荷蘭南部目前正在討論工業(yè)上利用這種系統(tǒng)的問題，政府正考慮已有的高速公路新建一條專用的車道，采用這種系統(tǒng)將貨物從鹿特丹運(yùn)往各地。日本大阪大學(xué)的研究：大阪大學(xué)的Shirai實驗室所研制的智能小車，采用了航位推測系統(tǒng)（Dead Reckoning System），分別利用旋轉(zhuǎn)編碼器和電位計來獲取智能小車的轉(zhuǎn)向角，從而完成了智能小車的定位。另外，斯特拉斯堡實驗中心、英國國防部門的研究、美國卡內(nèi)基梅隆大學(xué)、奔馳公司、美國麻省理工學(xué)院、韓國理工大學(xué)對智能車輛也有較多的研究。（

18、2）國內(nèi)智能車輛研究現(xiàn)狀相比于國外，我國開展智能車輛技術(shù)方面的研究起步較晚，開始于20世紀(jì)80年代。而且大多數(shù)研究處在于針對某個單項技術(shù)研究的階段。雖然我國在智能車輛技術(shù)方面的研究總體上落后于發(fā)達(dá)國家，并且存在一定得技術(shù)差距，但是我們也取得了一系列的成果，主要有：中國第一汽車集團(tuán)公司和國防科技大學(xué)機(jī)電工程與自動化學(xué)院與2003年研制成功我國第一輛自主駕駛轎車。該自主駕駛轎車在正常交通情況下的高速公路上，行駛的最高穩(wěn)定速度為13km/h，最高峰值速度達(dá)170km/h，并且具有超車功能，其總體技術(shù)性能和指標(biāo)已經(jīng)達(dá)到世界先進(jìn)水平。南京理工大學(xué)、北京理工大學(xué)、浙江大學(xué)、國防科技大學(xué)、清華大學(xué)等多所院校

19、聯(lián)合研制了7B.8軍用室外自主車，該車裝有彩色攝像機(jī)、激光雷達(dá)、陀螺慣導(dǎo)定位等傳感器。計算機(jī)系統(tǒng)采用兩臺Sun10完成信息融合、路徑規(guī)劃，兩臺PC486完成路邊抽取識別和激光信息處理，8098單片機(jī)完成定位計算和車輛自動駕駛。其體系結(jié)構(gòu)以水平式結(jié)構(gòu)為主，采用傳統(tǒng)的“感知建模規(guī)劃執(zhí)行”算法，其直線跟蹤速度達(dá)到20km/h，避障速度達(dá)到5-10km/h。智能車輛研究也是智能交通系統(tǒng)ITS的關(guān)鍵技術(shù)。目前，國內(nèi)的許多高校和科研院所都在進(jìn)行ITS關(guān)鍵技術(shù)、設(shè)備的研究。隨著ITS研究的興起，我國已形成一支ITS技術(shù)研究開發(fā)的技術(shù)專業(yè)隊伍。并且各交通、汽車企業(yè)越來越加大了對ITS及智能車輛技術(shù)研發(fā)的投入，

20、整個社會的關(guān)注程度在不斷提高。交通部已將ITS研究列入“十五”科技發(fā)展計劃和2010年長期規(guī)劃。相信經(jīng)過相關(guān)領(lǐng)域的共同努力，我國ITS及智能車輛的技術(shù)水平一定會得到很大提高。可以預(yù)計，我國飛速發(fā)展的經(jīng)濟(jì)實力將為智能車輛的研究提供一個更加廣闊的前景。我們要結(jié)合我國國情，在某一方面或某些方面，對智能車進(jìn)行深入細(xì)致的研究，為它今后的發(fā)展及實際應(yīng)用打下堅實的基礎(chǔ)。1.3 研究的內(nèi)容和方法本課題研究的內(nèi)容主要有以下幾個方面：根據(jù)系統(tǒng)功能的要求，進(jìn)行系統(tǒng)的硬件與軟件的整體設(shè)計。選擇性價比最佳的器件來進(jìn)行硬件設(shè)計，采用模塊化的軟件設(shè)計方法，使程序結(jié)構(gòu)清晰，可讀性強(qiáng)。系統(tǒng)硬件方面設(shè)計包括：外圍電路的合理設(shè)計。

21、主要內(nèi)容有：核心控制模塊，電機(jī)驅(qū)動模塊，循跡模塊，避障模塊和遙控模塊的方案選擇與設(shè)計。系統(tǒng)軟件方面設(shè)計包括系統(tǒng)主程序，過程控制程序，外部中斷程序等。根據(jù)課題功能要求，本文采取以下研究步驟來實現(xiàn)：系統(tǒng)整體功能分析與可行性研究、劃分功能模塊、各功能模塊的電路原理設(shè)計、各功能模塊的軟件設(shè)計與調(diào)試、系統(tǒng)整體電路與軟件調(diào)試。在滿足各項性能指標(biāo)的前提下，不僅要考慮系統(tǒng)的易用性，還要降低成本，使其經(jīng)濟(jì)實用，確保在開發(fā)出的同類產(chǎn)品中具有競爭優(yōu)勢。2 系統(tǒng)方案設(shè)計2.1 方案比較與選擇根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計的要求來選擇符合要求的器件類型以及控制模式，本章主要討論核心控制單元，電機(jī)驅(qū)動單元，循跡單元，避障單元，測距單元和遙

22、控單元方案的比較與選擇。2.1.1 核心控制單元方案比較與選擇方案一：采用FPGA編程控制器實現(xiàn)。FPGA可以實現(xiàn)各種復(fù)雜的邏輯功能，規(guī)模大，密度高，它將所有器件集成于一塊芯片上，大大減小體積，提高了穩(wěn)定性。FPGA采用并行的輸入輸出方式，提高了系統(tǒng)的處理速度，適合作為大規(guī)模實時系統(tǒng)的控制核心。由檢測模塊輸出的信號并行輸入FPGA，F(xiàn)PGA通過程序設(shè)計控制小車作出相應(yīng)的動作，但由于本設(shè)計對數(shù)據(jù)處理的速度要求不高，F(xiàn)PGA的高速處理的優(yōu)勢得不到充分體現(xiàn)，并且由于其集成度高，使其成本偏高，同時由于芯片的引腳較多，實物硬件電路板布線復(fù)雜，加重了電路設(shè)計和實際焊接的工作。方案二：采用單片機(jī)編程控制器實

23、現(xiàn)。用ATMEL公司生產(chǎn)的AT89S52單片機(jī)作為系統(tǒng)控制器，在控制領(lǐng)域應(yīng)用非常廣泛，具有低電壓、低功耗、低價格、高性能、多功能、大存儲容量、較強(qiáng)的I/O功能以及較好的結(jié)構(gòu)兼容性等優(yōu)點(diǎn)，是小型控制系統(tǒng)的首選。而且單片機(jī)算術(shù)運(yùn)算功能強(qiáng)，軟件編程靈活、自由度大，可用軟件編程實現(xiàn)各種算法和邏輯控制。本系統(tǒng)屬于小型控制系統(tǒng)，用單片機(jī)作為控制芯片非常合適，因此采用方案二。2.1.2 電機(jī)驅(qū)動單元方案比較與選擇方案一：采用H型PWM全橋式驅(qū)動電路。通過PWM脈寬調(diào)制的方法，實現(xiàn)對小車速度的控制，這種調(diào)試方式的優(yōu)點(diǎn)是：調(diào)速特性優(yōu)良，調(diào)整平滑，調(diào)速范圍廣，能承受頻繁的負(fù)載沖擊。同時H型全橋式電路還可以保證進(jìn)行

24、簡單地實現(xiàn)轉(zhuǎn)速和方向控制，實現(xiàn)頻繁的快速啟動，制動和反轉(zhuǎn)，是現(xiàn)今一種廣泛采用的調(diào)速技術(shù)。方案二：采用繼電器控制電機(jī)。采用繼電器對電機(jī)的開、關(guān)進(jìn)行控制，通過開關(guān)的切換對小車的速度進(jìn)行調(diào)控。此方案的有點(diǎn)在于電路較為簡單，但其缺點(diǎn)是繼電器的響應(yīng)時間較長，且易損壞，壽命短，可靠性低。方案三：使用功率三極管組成的功率放大器控制電機(jī)。使用功率三極管作為功率放大器的輸出控制電機(jī)的電路結(jié)構(gòu)與原來簡單，成本較低，加速能力強(qiáng)，但其功率損耗大，特別當(dāng)?shù)退俅筠D(zhuǎn)距運(yùn)動時，通過電阻的電流大，發(fā)熱厲害，損耗大，不利于小車的長時間運(yùn)行。綜合以上三種方案的優(yōu)缺點(diǎn)，決定采用方案一。2.1.3 循跡單元方案比較與選擇方案一：采用光

25、敏電阻組成的光敏探測器。光敏電阻的阻值會隨周圍環(huán)境光線的變化而變化。當(dāng)光線照射在白色物體上時，光線反射強(qiáng)烈，當(dāng)光線照射在黑色物體上面時，光線反射較弱。因此可以通過光敏電阻來檢測行進(jìn)路上的黑線。但這種方案受光照影響較大，工作穩(wěn)定性高。方案二：采用反射式紅外光電傳感器。利用紅外線在不同顏色的物體表面上具有不同的反射特性，小車在行駛過程中不斷地向地面發(fā)射紅外光，當(dāng)紅外光遇到非黑色地面時發(fā)生漫反射，反射光被接收管接收，當(dāng)遇到黑色物質(zhì)是，紅外光被吸收，接收管接收不到紅外光4。單片機(jī)可以根據(jù)是否接收到反射回來的紅外光來確定黑線的位置，從而控制小車按黑線軌跡行走。反射性紅外光點(diǎn)傳感器的特點(diǎn)是尺寸小，使用方便

26、，工作狀態(tài)穩(wěn)定，外圍電路簡單，因此本方案易于實現(xiàn)，可靠性高。本設(shè)計采用方案二。2.1.4 避障單元方案比較與選擇考慮到在避障過程中小車車速及反應(yīng)速度的限制，小車應(yīng)在距障礙物15CM的范圍內(nèi)做出反應(yīng)，這樣在順利繞過障礙物后，可尋找到最佳的位置和方向。否則，如果范圍太大，則可能產(chǎn)生對障礙物的判斷失誤；范圍過小又很容易造成車身撞上障礙物或雖繞過障礙物卻無法實現(xiàn)理想定向。根據(jù)上述要求，提出以下方案：方案一：采用激光傳感器探測障礙物。該傳感器能非常準(zhǔn)確地測出障礙物的存在，但價格高，處理復(fù)雜，不符合該設(shè)計的要求5。方案二：采用紅外線避障傳感器。利用單片機(jī)來產(chǎn)生38KHz信號對紅外線發(fā)射管進(jìn)行調(diào)制發(fā)射，發(fā)射

27、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。方案三：采用超聲波傳感器探測障礙物。超聲波傳感器安裝于小車前端，在規(guī)定的檢測距離內(nèi)，當(dāng)探測到障礙物時，超聲波傳感器向單片機(jī)傳送信號，單片機(jī)檢測到該信號后，調(diào)整小車的方向，以控制小車準(zhǔn)確地繞過障礙物。同時，超聲波傳感器具有頻率高、波長短、繞射現(xiàn)象小，特別是方向性好、具有定向傳播等特點(diǎn)6。綜合以上三種方案，決定選擇方案二，主要原因是方案二易于實現(xiàn)，電路簡單，而方案三電路較為復(fù)雜，且控制難度較大。2.1.5 遙控單元方案比較與選擇方案一：使用紅外遙控控制小車

28、。紅外遙控的發(fā)射電路是采用紅外發(fā)光二極管來發(fā)出經(jīng)過調(diào)制的紅外光波；紅外接收電路由紅外接收二極管、三極管組成，它們將紅外發(fā)射器發(fā)射的紅外光轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電信號，再送后置放大器后發(fā)送到單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。方案二：使用無線遙控控制小車。無線遙控的發(fā)射機(jī)把控制的電信號先編碼，然后轉(zhuǎn)換成無線電波發(fā)送出去。接收機(jī)收到載有信息的無線電波接收，放大，解碼，得到原先的控制電信號，發(fā)送到單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，從而實現(xiàn)遙控功能。由于紅外線遙控不具有像無線電遙控那樣穿過障礙物去控制被控對象的能力，加上小車不是出于靜止?fàn)顟B(tài)，使用紅外遙控，接收器難以接收到發(fā)射器發(fā)射的信息，因而使用方案二。2.1.6 電源方案本設(shè)計采用的是直

29、流電機(jī)，直流電機(jī)輸出功率大，帶負(fù)載能力強(qiáng)，由于直流電機(jī)啟動瞬間電流很大，而且PWM驅(qū)動電流波動較大，會造成電壓不穩(wěn)，有毛刺等干擾，嚴(yán)重時可能造成單片機(jī)系統(tǒng)掉電。另外，考慮到電機(jī)耗電量比較大，因此采用雙電源供電，對電機(jī)驅(qū)動電路與單片機(jī)以及其周邊電路分別獨(dú)立供電，這樣可以消除電機(jī)驅(qū)動造成的干擾，提高系統(tǒng)穩(wěn)定性。2.2 總體設(shè)計框圖此系統(tǒng)是以單片機(jī)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，其中外部信號有三部分得到：紅外對管循跡模塊，紅外避障模塊，和無線遙控模塊。最后把處理結(jié)果傳遞給小車電機(jī)，使小車做出正確的反應(yīng)。系統(tǒng)組成框圖如圖2-1所示：紅外對管循跡模塊使用四個紅外對管檢測地面的黑線，

30、單片機(jī)通過四個紅外對管的高低電平變化控制小車的移動方向；紅外避障模塊將紅外避障傳感器固定于舵機(jī)之上，當(dāng)檢查到前方固定距離（15CM）之內(nèi)出現(xiàn)障礙物是，單片機(jī)控制舵機(jī)左轉(zhuǎn)90度和右轉(zhuǎn)90度檢測小車左右兩邊的障礙物狀況，然后通過單片機(jī)運(yùn)算得出最佳的運(yùn)動方向；無線遙控模塊采用超再生簡易無線電遙控模塊將遙控器的遙控信息通過接收器傳送到單片機(jī)中，實現(xiàn)小車的功能模式轉(zhuǎn)換，小車的無線遙控，控制行走。單片機(jī)控制系統(tǒng)循跡模塊無線控制避障模塊電機(jī)轉(zhuǎn)動電機(jī)驅(qū)動模塊圖2-1 總體設(shè)計框圖3 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計3.1 最小系統(tǒng)電路本系統(tǒng)采用AT89C51單片機(jī)作為中央處理器。其主要任務(wù)是在小車行走過程中不斷讀取傳感器采集

31、到的數(shù)據(jù)，將得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理后，來控制小車行走。AT89S51是一個低功耗，高性能CMOS 8位單片機(jī)，片內(nèi)含4k Bytes ISP(In-system programmable)的可反復(fù)擦寫1000次的Flash只讀程序存儲器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)制造，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存儲單元，功能強(qiáng)大的微型計算機(jī)的AT89S51可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7。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AT89S51的I/O端口對傳感器信號進(jìn)行實時判斷監(jiān)控來控制

32、步進(jìn)電機(jī)做出相應(yīng)的反映7。如圖3-1是較為常見的帶燒錄接口的單片機(jī)最小系統(tǒng)圖。圖3-1 單片機(jī)最小系統(tǒng)圖3.2 電機(jī)驅(qū)動電路直流電機(jī)驅(qū)動電路使用H型全橋式驅(qū)動電路。這種驅(qū)動電路可以很方便實現(xiàn)直流電機(jī)的四象限運(yùn)行，分別對應(yīng)正轉(zhuǎn)、正轉(zhuǎn)制動、反轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)制動。在本設(shè)計中電機(jī)驅(qū)動電路由集成驅(qū)動芯片L298構(gòu)成，并結(jié)合PWM波進(jìn)行調(diào)速。它的基本原理圖如圖3-2所示：圖3-2 電機(jī)驅(qū)動電路圖該驅(qū)動電路可以驅(qū)動兩路直流電機(jī)，使能端ENA、ENB為高電平時有效，控制方式及直流電機(jī)狀態(tài)圖如表3.1所示：表3.1 電機(jī)驅(qū)動控制方式及直流電機(jī)狀態(tài)ENAIN1IN2直流電機(jī)狀態(tài)0XX停止100制動101正轉(zhuǎn)110反轉(zhuǎn)1

33、11制動若要對直流電機(jī)進(jìn)行PWM調(diào)速，需設(shè)置IN1和IN2，確定電機(jī)的轉(zhuǎn)動方向，然后對使能端輸出PWM脈沖，即可實現(xiàn)調(diào)速。注意當(dāng)使能信號為0時，電機(jī)處于自由停止?fàn)顟B(tài)；當(dāng)使能信號為1，且IN1和IN2為00或11時，電機(jī)處于制動狀態(tài)，阻止電機(jī)轉(zhuǎn)動。3.2.1 PWM調(diào)速原理直流電機(jī)可以通過改變電機(jī)電樞電壓接通時間與通電周期的比值即占空比(/T)來控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速。這種方法稱為脈沖寬度調(diào)制即PWM控制8。直流電機(jī)得到的電壓波形如圖3-3所示。Tt1t2圖3-3 PWM控制波形圖電壓平均值描述為： ， （3.2.1）通電時間；T周期；占空比；由3.2.1式可知。當(dāng)電源電壓不變的情況下，電樞端電壓取決于

34、占空比的大小，改變占空比就可以改變端電壓的平均值。從而達(dá)到調(diào)速的目的。3.2.2 L298工作原理L298是雙H高電壓大電流功率集成電路。直接采用TTL邏輯電平控制?？梢则?qū)動繼電器、直流電動機(jī)、步迸電動機(jī)等電感性負(fù)載9。在此電路中（如圖3-2）L298連接保護(hù)電路根據(jù)單片機(jī)提供的邏輯電壓對電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動。具體驅(qū)動方式如下：當(dāng)使能端為高電平時，輸人端1N1（IN3）為高電平信號，IN2（IN4）為低電平信號時，電機(jī)正轉(zhuǎn)；輸人端IN1（IN3）為低電平信號，IN2（IN4）為高電平信號時，電機(jī)反轉(zhuǎn)；IN1（IN3）與IN2（IN4）相同時，電機(jī)快速停止。當(dāng)使能端為低電平時，電動機(jī)停止轉(zhuǎn)動。3.3 循

35、跡探測電路循跡探測電路根據(jù)反射接收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線發(fā)光二極管、一個紅外光敏三極管及其上拉電阻。如圖3-4所示。紅外發(fā)光二極管發(fā)射一定強(qiáng)度的紅外線照射物體，紅外光敏三極管在接收到反射回來的紅外線后導(dǎo)通，發(fā)出一個電平跳變信號。當(dāng)小車在非黑色地面行駛時，裝在車下的紅外發(fā)射管發(fā)射紅外線信號，經(jīng)反射后，被接收管接收，一旦接收管接收到信號，那么圖3-4中光敏三極管將導(dǎo)通，輸出低電平，經(jīng)LM339電壓比較器送單片機(jī)控制。當(dāng)小車行駛到黑色引導(dǎo)線上時，紅外線信號被黑色吸收后，光敏三極管截止，輸出高電平，從而實現(xiàn)了通過紅外線檢測信號的功能。將檢測到的信號送到單片機(jī)I/O口

36、，當(dāng)I/O口檢測到的信號為高電平時，表明紅外光被地上的黑色引導(dǎo)線吸收了，表明小車處在黑色的引導(dǎo)線上；同理，當(dāng)I/O口檢測到的信號為低電平時，表明小車行駛在白色地面上。即當(dāng)小車底部的某邊紅外線收發(fā)對管遇到黑帶時輸入電平為高電平，反之為低電平。圖3-4 循跡檢測電路電路中的可調(diào)電阻可調(diào)節(jié)靈敏度，以滿足小車在不同光度的環(huán)境中能夠?qū)ほE。由于接收對管裝在車底，發(fā)射距離的遠(yuǎn)近較難控制，調(diào)節(jié)可調(diào)電阻，靈敏度不高，因此采用在對管上套塑料管，屏蔽外界光的影響，靈敏度將大幅提升。在該電路中，加比較器LM339的目的是使模擬量轉(zhuǎn)化為開關(guān)量，便于處理。圖3-5 循跡探測器紅外對管排放位置圖（正面圖）（黑線寬度1.7c

37、m）為了保證小車沿黑線行駛，采用了四個檢測器并行排列，檢測器排列位置如圖3-5。在小車行走過程中，結(jié)合查詢方式，通過程序控制小車行走軌跡。如果2號紅外對管和3號紅外對管檢測到黑線，則單片機(jī)控制小車向前直走；如果2號紅外對管偏離黑線，3號紅外對管檢測到黑線，則單片機(jī)控制小車輕微左移；如果3號紅外對管偏離黑線，2號紅外對管檢測到黑線，則單片機(jī)控制小車輕微右移；如果2號和3號紅外對管偏離黑線，1號紅外對管檢測到黑線，則單片機(jī)控制小車向左移動；如果2號和3號紅外對管偏離黑線，4號紅外對管檢測到黑線，則單片機(jī)控制小車向左移動。 3.4 避障模塊檢測電路本模塊主要有兩部分組成，38KHz的紅外發(fā)射模塊和接

38、收比較模塊，采用38KHZ頻率段是能有效的排除可見光的干擾10，實現(xiàn)避障有效距離50CM左右，更好的完成對電機(jī)的控制。如圖3-11 紅外線避障電路原理圖。通過555芯片組成多諧振蕩器，根據(jù)F=1.43/(R1+2*R2)*C設(shè)計出38KHZ方波信號11。圖3-6 紅外避障原理圖接通電源后，電容C被充電，當(dāng)2腳VC上升到2VCC/3，使3腳V0為低電平，同時內(nèi)部三極管T導(dǎo)通，此時電容C通過R2和T放電，VC下降，當(dāng)VC下降到VCC/3時，V0翻轉(zhuǎn)為高電平。當(dāng)放電結(jié)束時，T截止，VCC通過R1、R2向電容C充電，上升到VCC/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

39、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(jī)控制。3.5 無線遙控控制電路3.5.1 超再生接收電路和無線電發(fā)射器工作原理超再生無線電遙控電路由無線電發(fā)射器和超再生檢波式接收器兩部分組成。無線電發(fā)射器：它是由一個能夠產(chǎn)生等幅度振蕩的高頻載頻振蕩器（頻率范圍一般為30450MHz）和一個產(chǎn)生低頻調(diào)制信號的低頻振蕩器組成的9。用來產(chǎn)生載頻振蕩和調(diào)制振蕩的電路一般有：多揩振蕩器、互補(bǔ)振蕩器和石英晶體振蕩器等。 低頻振蕩器產(chǎn)生的低頻調(diào)制波，一般為寬度一定的方波。如果是多路控制，則可以采用每一路寬度不同的方波，或是頻率不同的方波來調(diào)制高頻載波，組成一組組的己

40、調(diào)制波，作為控制信號向空中發(fā)射。如圖3-7所示。圖3-7 低頻振蕩器原理圖超再生檢波接收器：超再生檢波電路（如圖3-8）實際上是一個受間歇振蕩控制的高頻振蕩器，這個高頻振蕩器采用電容三點(diǎn)式振蕩器，振蕩頻率和發(fā)射器的發(fā)射頻率相一致12。而間歇振蕩又是在高頻振蕩的振蕩過程中產(chǎn)生的，反過來又控制著高頻振蕩器的振蕩和間歇。間歇振蕩的頻率是由電路的參數(shù)決定的（一般為1百幾百千赫）。如果頻率較低，則電路的抗干擾性能較好，但接收靈敏度較低。反之，如果頻率較高，接收靈敏度較好，但抗干擾性能變差。應(yīng)根據(jù)實際情況二者兼顧。圖3-8 超再生檢波接收器原理圖超再生檢波電路具有很高的增益，在未收到控制信號時，由于受外界

41、雜散信號的干擾和電路自身的熱搔動，會產(chǎn)生一種特有的噪聲（超噪聲），這個噪聲的頻率范圍為0.35kHz之間。在無信號時，超噪聲電平很高，經(jīng)濾波放大后輸出噪聲電壓，該電壓可作為電路一種狀態(tài)的控制信號，使繼電器吸合或斷開13。當(dāng)有控制信號到來時，電路揩振，超噪聲被抑制，高頻振蕩器開始產(chǎn)生振蕩。而振蕩過程建立的快慢和間歇時間的長短，受接收信號的振幅控制。當(dāng)接收信號振幅大時，起始電平高，振蕩過程建立快，每次振蕩間歇時間也短，得到的控制電壓也高；反之，當(dāng)接收到的信號的振幅小時，得到的控制電壓也低。這樣，在電路的負(fù)載上便得到了與控制信號一致的低頻電壓，這個電壓便是電路狀態(tài)的另一種控制電壓。如果是多通道遙控電

42、路，經(jīng)超再生檢波和低頻放大后的信號，還需經(jīng)選頻回路選頻，然后分別去控制相應(yīng)的控制回路。3.5.2 超再生簡易無線電遙控器原理超再生簡易無線電遙控器，它采用不經(jīng)調(diào)制的等幅高頻信號作為遙控指令。當(dāng)接收器收至發(fā)送的遙控指令后，繼電器釋放，而在未收到控制指令時，接收器的繼電器為吸合狀態(tài)。該電路結(jié)構(gòu)簡單、使用元件少，調(diào)試容易。其工作原理如下：發(fā)射器：如圖3-9，發(fā)射器由晶體管VT1、VT2、L1、C1、C2等組成電感三點(diǎn)式LC推挽振蕩器，其中R1、R2為偏流電阻，C5為電源濾波電容，C1、C2與L1組成并聯(lián)揩振回路，調(diào)揩為28MHz，并作為VT1、VT2的共同負(fù)載接入電路，C3、C4為耦合電容，由于強(qiáng)烈

43、的正反饋?zhàn)饔?，使振蕩器振蕩產(chǎn)生28MHz的等幅高頻振蕩信號。當(dāng)振蕩電流流經(jīng)L1時，由于互感作用，將高頻振蕩信號耦合至L2，并由天線向空中發(fā)射14。 圖3-9 超再生簡易無線電遙控器發(fā)射器原理圖接收器：如圖3-10，由晶體管VT1、L1、C4、C5、C6、R2等組成超再生檢波器。晶體管VT1及L1、C4、C5等構(gòu)成電容三點(diǎn)式振蕩器，振蕩頻率由L1、C4組成的并聯(lián)揩振網(wǎng)絡(luò)以及反饋電容C5的數(shù)值決定，其中C5還可調(diào)整反饋強(qiáng)度。當(dāng)收到發(fā)射器發(fā)送來的信號時，L1、C4并聯(lián)揩振回路揩振，振蕩器便開始振蕩。在振蕩建立的過程中，揩振回路L1、C4中的高頻電流經(jīng)過C5和VT1的極間電容向 C6充電，C6上的電壓

44、逐漸增高，這個電壓作為VT1的反向偏置電壓加在其發(fā)射結(jié)上，使VT1的直流工作點(diǎn)迅速下移，造成高頻振蕩減弱。當(dāng)C6上的電壓升高至使VT1的be間電壓小于導(dǎo)通電壓時，VT1截止，振蕩器停振。之后，C6經(jīng)R2放電，使VT1的發(fā)射結(jié)又獲得正向偏置，重新建立下一個振蕩過程，由此便形成了受間歇振蕩調(diào)制的高頻振蕩，這個間歇振蕩是由C6的充放電形成的，振蕩頻率約為120kHz左右14。在沒有收到發(fā)射機(jī)送來的高頻指令信號時，由于電路增益很高，外界雜散干擾和電路內(nèi)元件的熱騷動被放大，使電路呈現(xiàn)出很大的“超噪聲”。這個超噪聲從電阻 R2的上端輸出，經(jīng)DZL濾去高頻成分后得到約14mV的噪聲電壓。然后送入兩級低頻放大

45、級進(jìn)行放大，其中VT2等組成電壓放大級。R4、R5為偏置電阻，變壓器T為VT2的負(fù)載。由變壓器次級輸出的信號直接耦合至VT3的基極進(jìn)行丙類功率放大，這種放大器無基極直流偏置。R6為VT3的負(fù)載電阻，從 R6上取得被放大了的約2.5V左右的噪聲信號電壓、經(jīng)C8耦合，并由VD1、VD2倍壓整流和C12濾波后控制VT4導(dǎo)通使繼電器J吸合15。當(dāng)收到由發(fā)射器送來的28MHz的等幅高頻指令信號時，超再生檢波器中的“超噪聲”被抑制，因此超再生檢波器無噪聲電壓輸出。這時，VT4截止，繼電器釋放。圖3-10 超再生簡易無線電遙控器接收器原理圖4 系統(tǒng)軟件設(shè)計系統(tǒng)軟件設(shè)計是整個系統(tǒng)的靈魂，協(xié)調(diào)各個功能模塊正常工

46、作。軟件作為系統(tǒng)的靈魂，構(gòu)筑在硬件平臺上，完成各部分硬件的控制和協(xié)調(diào)。系統(tǒng)功能是由軟硬件共同實現(xiàn)的，由于軟件的可伸縮性，最終實現(xiàn)的系統(tǒng)功能差別可能很大。本系統(tǒng)軟件采用模塊化設(shè)計方法，不僅易于編程和調(diào)試，也可減小軟件故障率從而提高軟件的可靠性。同時，對軟件進(jìn)行全面測試也是檢驗錯誤排除故障的重要手段。本設(shè)計中，系統(tǒng)軟件設(shè)計主要包括電動機(jī)控制程序設(shè)計、循跡模塊程序設(shè)計、避障模塊程序設(shè)計和無線遙控程序設(shè)計。4.1 電機(jī)控制子程序設(shè)計電機(jī)控制子程序等待單片機(jī)發(fā)送指令，接受到指令后，判斷指令類型，從而控制驅(qū)動電機(jī)電路的輸出，控制小車的運(yùn)動狀態(tài)。流程圖如圖4-1所示：右轉(zhuǎn)左轉(zhuǎn)停止后退前進(jìn)開始初始化判斷是否收

47、到指令？YESNO判斷指令模式0X050X040X030X020X01圖4-1 電機(jī)控制子程序流程圖當(dāng)接收指令0x00：無數(shù)據(jù)，無PWM波，無方向信號。當(dāng)接收指令0x01：小車前進(jìn)，兩個電機(jī)驅(qū)動器給予相同的PWM波，相同的方向信號。當(dāng)接收指令0x02：小車后退，在前進(jìn)的基礎(chǔ)上改變方向信號。當(dāng)接收指令0x03：小車停止，無PWM波，無方向信號。當(dāng)接收指令0x04：小車左轉(zhuǎn)，左電機(jī)停止，右電機(jī)給PWM波和向前方向信號。當(dāng)接收指令0x05：小車右轉(zhuǎn)，右電機(jī)停止，左電機(jī)給PWM波和向前方向信號。4.2 紅外循跡模塊子程序設(shè)計紅外循跡模塊子程序主要采集外部電路紅外對管的信號進(jìn)行編譯處理，以便判斷小車的下

48、一步動作。流程圖如圖4-2所示：開始初始化接收外部信號信號處理信號判斷？送出左轉(zhuǎn)信號送出右轉(zhuǎn)信號送出直走信號無動作000011110110001000110001010011001000圖4-2 紅外循跡模塊子程序流程圖紅外循跡模塊子程序接收外圍紅外檢測電路信號，將接收到的信號進(jìn)行信息編碼，紅外檢測外圍電路紅外對管位置如圖3-5。當(dāng)紅外對管檢測到黑線時所在紅外對管輸出高電平，外圍電路紅外對管狀態(tài)進(jìn)行信號編碼后對應(yīng)表格如表4.1，將信號進(jìn)行處理編碼之后，判斷信號類型，當(dāng)信號為：0100，1100，1000時單片機(jī)送出左轉(zhuǎn)信號；當(dāng)信號為：0010，0011，0001時單片機(jī)送出右轉(zhuǎn)信號；當(dāng)信號為：

49、0110時單片機(jī)送出直走信號；當(dāng)信號為：0000，1111時無任何動作。表4.1 外圍電路紅外對管狀態(tài)進(jìn)行信號編碼后對應(yīng)表外圍紅外對管輸出狀態(tài)信號編碼結(jié)果外圍紅外對管輸出狀態(tài)信號編碼結(jié)果1號低2號低3號低4號低00001號低2號低3號高4號低00101號高2號高3號高4號高11111號低2號高3號高4號低01101號高2號低3號低4號低10001號低2號低3號高4號低00101號高2號高3號低4號低11001號低2號低3號低4號高00011號低2號高3號低4號低01004.3 紅外避障模塊子程序設(shè)計紅外避障模塊子程序流程圖如圖4-3所示。此子程序利用漫反射型紅外線光電傳感器檢測前方障礙物（通過

50、紅外避障模塊的電位器可以調(diào)節(jié)紅外傳感器的檢測距離）在定距（15cm）之內(nèi)便視為出現(xiàn)阻礙行動的障礙物，反之視為無阻礙行動的障礙物。此子程序通過單片機(jī)控制接收紅外避障傳感器的信息，當(dāng)前方無15cm內(nèi)障礙物時小車保持前進(jìn)狀態(tài)，若前方15cm內(nèi)出現(xiàn)障礙物則進(jìn)行以下程序：舵機(jī)控制紅外避障傳感器左轉(zhuǎn)90度進(jìn)行測距，舵機(jī)控制超聲波探測器右轉(zhuǎn)90度（初始方向上右轉(zhuǎn)）進(jìn)行測距，之后通過三個方向上15cm沒障礙物的具體情況進(jìn)行信息處理編碼，編碼方式如下表4.2。表4.2 紅外避障模塊外圍電路信息處理編碼表外圍電路障礙物探測結(jié)果信息編碼結(jié)果左邊無障礙物，前方無障礙物，右邊無障礙物000左邊有障礙物，前方有障礙物，右

51、邊有障礙物111左邊無障礙物，前方有障礙物，右邊無障礙物010左邊有障礙物，前方有障礙物，右邊無障礙物110左邊無障礙物，前方有障礙物，右邊有障礙物011將外部信息進(jìn)行編碼后，通過對信號的判斷，控制小車的移動方向：探測結(jié)果000，表明前方15cm內(nèi)無障礙物單片機(jī)送出“前進(jìn)”指令，小車保持前進(jìn)狀態(tài)；探測結(jié)果111，表明前方及左右兩邊15cm內(nèi)均有障礙物，單片機(jī)送出“后退”指令；探測結(jié)果010，表明前方15cm內(nèi)有障礙物左右兩邊均無障礙物，單片機(jī)送出“右轉(zhuǎn)”指令（左右均無障礙物默認(rèn)右轉(zhuǎn)）；探測結(jié)果110，表明前方及左邊15cm內(nèi)有障礙物，單片機(jī)送出“右轉(zhuǎn)”指令；探測結(jié)果011，表明前方及右邊15c

52、m內(nèi)有障礙物，單片機(jī)送出“左轉(zhuǎn)”指令。信息處理編碼信號判斷送出左轉(zhuǎn)信號送出后退信號送出右轉(zhuǎn)信號送出前進(jìn)信號011111010110000YESNO開始初始化接收信息是否處于設(shè)定距離之內(nèi)？控制舵機(jī)左轉(zhuǎn)進(jìn)行檢測，結(jié)果返回單片機(jī)控制舵機(jī)右轉(zhuǎn)進(jìn)行檢測，結(jié)果返回單片機(jī)圖4-3 超聲波避障模塊子程序流程圖4.4 無線遙控模塊子程序設(shè)計4.4.1 無線遙控模塊模式判斷子程序無線遙控模塊模式判斷子程序流程圖如圖4-4所示。此子程序使用超再生簡易無線電遙控器接收發(fā)器，通過單片機(jī)讀取接收器解碼后的信息，通過無線信息控制小車的“動作”。超再生簡易無線電遙控器發(fā)射器有四個按鈕：A，B，C，D經(jīng)過接收器解碼后分別通過四

53、個端口輸出（按鈕按下時對應(yīng)端口輸出高電平），各端口硬件上分別與P1.0，P1.1，P1.2，P1.3連接，讀取數(shù)據(jù)時將四個P口的數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)a中。通過a的值來判斷小車下部所要運(yùn)行的模式。當(dāng)a=0001時，小車停止一切動作；當(dāng)a=1000時，小車進(jìn)入無線遙控方向模式；當(dāng)a=0100時，小車進(jìn)入循跡模式；當(dāng)a=0010時，小車進(jìn)入避障模式。當(dāng)a為其他值時，小車保持當(dāng)前模式。保持當(dāng)前模式小車停止一切動作進(jìn)入無線遙控方向模式進(jìn)入循跡模式進(jìn)入避障模式a=0001a=1000a=0100a=0010Else開始初始化讀取無線模塊信息a信息a判斷圖4-4 無線遙控模塊模式判斷子程序流程圖4.4.2 無線遙控

54、模塊方向控制模式子程序本子程序中無線遙控模塊方向控制模式子程序流程圖如圖4-5所示，當(dāng)進(jìn)入此子程序后，再次通過讀取外部超再生簡易無線接收器的信息判斷小車的移動方向，當(dāng)a=1001時，即發(fā)射器的A，D鍵同時按下時，小車退出該模式。當(dāng)a!=1001時，該子程序進(jìn)行一下操作：將a與1000與相后賦予b，若b=1000，發(fā)出小車前進(jìn)信號，否則跳過該指令，直接進(jìn)入下一指令；將a與0001相與后賦予b，若b=0001，發(fā)出小車后退信號，否則跳過該指令，直接進(jìn)入下一指令；將a與0001相與后賦予b，若b=0001，發(fā)出小車后退信號，否則跳過該指令，直接進(jìn)入下一指令；將a與0100相與后賦予b，若b=0100

55、，發(fā)出小車右轉(zhuǎn)信號，否則跳過該指令，直接進(jìn)入下一指令；將a與0010相與后賦予b，若b=0010，發(fā)出小車左轉(zhuǎn)信號，否則跳過該指令，直接進(jìn)入下一指令。此步驟中，四個方向的移動具有疊加效果（“前進(jìn)指令”加“后退指令”除外）。返回?zé)o線遙控模塊子程序初始化YES前進(jìn)b=a&0001b=0001?后退開始讀取無線模塊信息是否退出模式：a=1001？b=a&1000b=1000?NOYESYESYESNOb=a&0100b=0100?右轉(zhuǎn)b=a&0010b=0010?左轉(zhuǎn)YESNONONO圖4-5 無線遙控模式方向控制模式子程序流程圖4.5主控制模塊主程序設(shè)計主控制模塊主程序流程圖如圖4-6，主要用于小車的總體控制，組合各個子程序模塊，實現(xiàn)小車的功能整合。在初始化各個變量后，讀取無線模塊信號，進(jìn)入模式判斷子程序，判斷所要進(jìn)入的模式。主要模式有：循跡模式，避障模式，無線控制方向模式，停止“動作”模式。再進(jìn)入各個模式之后，單片機(jī)將對各個模式所發(fā)出的電機(jī)控制指令進(jìn)行操作，通過電機(jī)控制模塊子程序控制電機(jī)的“行動”，從而控制小車的“行動”。開始初始化讀取無線模塊信號無線遙控模式判斷子程序電機(jī)控制模塊子程序圖