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目錄

1、引言

1.1智能小車的設(shè)計(jì)意義和作用………………………3

2、系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)……………………………………………4

3、硬件設(shè)計(jì)

3.1循線模塊……………………………………………5

4、軟件設(shè)計(jì)

4.1軟件調(diào)試平臺(tái)………………………………………7 4.2系統(tǒng)軟件流程………………………………………8 4.3系統(tǒng)軟件程序………………………………………9

5、調(diào)試及性能分析………………………………………12

6、設(shè)計(jì)總結(jié)………………………………………………13

7、作品實(shí)物圖……………………………………………14

8、參考文獻(xiàn)………………………………………………15

1、引言

1.1智能小車的設(shè)計(jì)意義和作用

智能小車是移動(dòng)式機(jī)器人的重要組成部分,介紹一種基于AT89S52單片機(jī)的智能小車。通過(guò)不斷檢測(cè)各個(gè)模塊傳感器的輸入信號(hào),根據(jù)內(nèi)置的程序分別控制小車左右兩個(gè)直流電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn),實(shí)現(xiàn)小車自動(dòng)識(shí)別路線,尋找光源,判斷并避開(kāi)障礙物,檢測(cè)道路上的鐵片、發(fā)出聲光信息并計(jì)數(shù)顯示,智能停車等功能。

作為20世紀(jì)自動(dòng)化領(lǐng)域的重大成就，機(jī)器人已經(jīng)和人類社會(huì)的生產(chǎn)、生活密不可分。因此為了使智能小車工作在最佳狀態(tài)，進(jìn)一步研究及完善其速度和方向的控制是非常有必要的。智能小車要實(shí)現(xiàn)自動(dòng)尋跡功能和避障功能就必須要感知導(dǎo)引線和障礙物，感知導(dǎo)引線相當(dāng)給機(jī)器人一個(gè)視覺(jué)功能。避障控制系統(tǒng)是基于自動(dòng)導(dǎo)引小車(avg—auto-guide vehicle)系統(tǒng)，基于它的智能小車實(shí)現(xiàn)自動(dòng)識(shí)別路線,判斷并自動(dòng)避開(kāi)障礙，選擇正確的行進(jìn)路線。使用傳感器感知路線和障礙并作出判斷和相應(yīng)的執(zhí)行動(dòng)作。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。可以實(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?？紤]使用價(jià)廉物美的紅外反射式傳感器來(lái)充當(dāng)。智能小車的執(zhí)行部分，是由直流電機(jī)來(lái)充當(dāng)?shù)?，主要控制小車的行進(jìn)方向和速度。

2、系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

AT89S52單片機(jī)作為總的控制核心，利用傳感器，在循線信號(hào)、尋光信號(hào)、檢測(cè)障礙物信號(hào)等的輸入作用下，控制電機(jī)采取相應(yīng)的動(dòng)作，從而調(diào)整小車做合適的選擇。同時(shí)，如果有檢測(cè)到金屬片的信號(hào)，則將該信號(hào)以聲光的形式表現(xiàn)出來(lái)并令數(shù)碼管計(jì)數(shù)顯示。主要有循線、尋光、避障、金屬檢測(cè)、數(shù)碼顯示、電機(jī)驅(qū)動(dòng)、電源、單片機(jī)控制等8大模塊，如2-1圖所示。

圖2-1 功能模塊圖

3、硬件設(shè)計(jì)

3.1循線模塊

循線模塊，循跡是指小車在白紙地板上循黑線行走通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)，可以根據(jù)黑帶和白紙對(duì)光線的發(fā)射系數(shù)不同，可以利用車底接收到的發(fā)射光的強(qiáng)弱來(lái)判斷“道路”黑帶。采用四個(gè)紅外光電管分別置于移動(dòng)智能小車前板底座的兩側(cè)，確保沿著黑線行駛。紅外光電管由一個(gè)發(fā)射管和一個(gè)接收管組成，安裝在同一面上。紅外光電管的工作原理是由發(fā)射管發(fā)射出的紅外線，經(jīng)檢測(cè)面反射后被接收管吸收，由于檢測(cè)面顏色的不同，對(duì)紅外線的吸收程度也不同，從而反映在接收管的阻值變化上。這種阻值變化通過(guò)外接通路就能轉(zhuǎn)換成單片機(jī)能夠識(shí)別的信號(hào)。由于紅外光電管發(fā)出的是紅外線，日光對(duì)小車的檢測(cè)不會(huì)產(chǎn)生影響，因而其抗干擾性能好，從而實(shí)現(xiàn)小車的循跡功能。但紅外探測(cè)器探測(cè)距離有限，一般最大不應(yīng)超過(guò)3cm。循跡功能如3-1，3-2圖所示。

圖 3-1 循跡功能圖

圖3-2循跡功能圖

本設(shè)計(jì)需要檢測(cè)小車的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，沿著路面黑線運(yùn)動(dòng)。采用發(fā)射取樣式，單光束紅外傳感器接收信號(hào)，電路在5V電壓下工作，根據(jù)該型號(hào)傳感器紅外發(fā)射管所需的工作降壓（紅外發(fā)射管的正向降壓在1-1.3V）和工作電流（紅外發(fā)射管的電流為2-10mA），選取負(fù)載電阻R=15千歐，紅外發(fā)射管負(fù)載電阻R=220歐。

4、軟件設(shè)計(jì)

4.1 軟件調(diào)試平臺(tái)

Keil for C51是美國(guó)Keil Software公司出品的C語(yǔ)言軟件開(kāi)發(fā)系統(tǒng)，與匯編相比，C語(yǔ)言在功能上、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護(hù)性上有明顯的優(yōu)勢(shì)，Keil C51軟件還提供了豐富的庫(kù)函數(shù)和功能強(qiáng)大的集成開(kāi)發(fā)調(diào)試工具，生成的目標(biāo)代碼效率非常高，且容易理解。

C51開(kāi)發(fā)中除了必要的硬件外，同樣離不開(kāi)軟件，我們寫(xiě)的源程序要變?yōu)镃51可以執(zhí)行的機(jī)器碼有兩種方法，一種是手工匯編，另一種是機(jī)器匯編，但現(xiàn)在已極少使用手工匯編。Keil提供了包括C編譯器、宏匯編、連接線、庫(kù)管理和一個(gè)功能強(qiáng)大的仿真調(diào)試器等在內(nèi)的完整開(kāi)發(fā)方案，通過(guò)一個(gè)集成開(kāi)發(fā)環(huán)境（uVision2）將這些部分組合在一起。如圖4-1所示。

圖4-1 Keil for C51開(kāi)發(fā)平臺(tái)

4.2系統(tǒng)軟件流程

系統(tǒng)軟件流程圖如圖4-2所示

圖4-2系統(tǒng)流程圖

4.3系統(tǒng)軟件程序

#include #define LED P1 //定義數(shù)據(jù)顯示端口

sbit D1=P2^0;//定義前方左側(cè)指示燈端口 sbit D2=P0^7;//定義前方側(cè)右指示燈端口 sbit ZIR=P3^5;//定義前方左側(cè)紅外探頭端口 sbit YIR=P3^6;//定義前方右側(cè)紅外探頭端口 sbit QIR=P3^7;//定義前方正前方紅外探頭端口 sbit M1A=P0^0;//定義左側(cè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)A端 sbit M1B=P0^1;//定義左側(cè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)B端 sbit M2A=P0^2;//定義右側(cè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)A端 sbit M2B=P0^3;//定義右側(cè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)B端 sbit SB1=P0^4;//定義語(yǔ)音識(shí)別傳感器端口 sbit MIC=P0^6;//定義蜂鳴器端口 void delay(unsigned int z){ while(z--);SB1=!SB1;

return;} void car(unsigned char a){ M1A=0;M2A=0;M1B=0;M2B=0;switch(a){ case 1:{M1A=1;M2A=1;break;};case 2:{M1B=1;M2B=1;D1=0;D2=0;break;};case 3:{M1B=1;M2A=1;D2=0;break;};case 4:{M1A=1;M2B=1;D1=0;break;};} } void main(){ car(1);while(1);{ D1=1;D2=1;LED=0x00;if(QIR==0){ car(2);delay(15000);car(1);} if(YIR==0&&ZIR==1){ car(3);delay(15000);if(YIR==0&&ZIR==1){ car(1);} } if(ZIR==0){ car(4);delay(15000);if(YIR==0&&ZIR==1)

{ car(1);} } if(YIR==0&&ZIR==0){ car(2);delay(30000);} } }

5、調(diào)試及性能分析

整機(jī)焊接完畢，首先對(duì)硬件進(jìn)行檢查聯(lián)線有無(wú)錯(cuò)誤，再逐步對(duì)各模塊進(jìn)行調(diào)試。首先寫(xiě)入電機(jī)控制小程序，控制其正反轉(zhuǎn)，停機(jī)均正常。加入避障子程序，小車運(yùn)轉(zhuǎn)正常，調(diào)整靈敏度達(dá)最佳效果。加入顯示時(shí)間子程序，顯示正常。鐵片檢測(cè)依靠接近開(kāi)關(guān)，對(duì)檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行處理并實(shí)時(shí)顯示和發(fā)出聲光信息，無(wú)異常狀況。路程顯示部分是對(duì)霍爾管脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)，為了盡量達(dá)到精確，車輪加裝小磁片。接著對(duì)黑帶檢測(cè)模塊調(diào)試，發(fā)現(xiàn)有時(shí)小車會(huì)跑出黑帶，經(jīng)判斷是因?yàn)榧t外線收發(fā)對(duì)管靈敏度不高，調(diào)整靈敏度后仍然達(dá)不到滿意效果，疑是受環(huán)境光影響，利用塑料套包圍紅外線收發(fā)后問(wèn)題解決。趨光電路主要由三個(gè)光敏電阻構(gòu)成，調(diào) 整三個(gè)光敏電阻的角度同時(shí)測(cè)試軟件，以最佳效果完成趨光功能。

整機(jī)綜合調(diào)試，上電后對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行初始化，接著控制電機(jī)使小車向前行駛，突然發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)即刻進(jìn)入外部中斷1，重復(fù)多次測(cè)試，結(jié)果都是自動(dòng)進(jìn)入該中斷。推斷是由剛上電時(shí)電機(jī)起動(dòng)所引起，為了避免上電瞬間的影響，在啟動(dòng)小車后延時(shí)幾毫秒，再開(kāi)外部中斷，結(jié)果問(wèn)題解決。允許的話應(yīng)采用雙電源供電，即電機(jī)和電路應(yīng)分開(kāi)供電，L293D與單片機(jī)之間采用隔離信號(hào)控制。這樣就不會(huì)出現(xiàn)小車啟動(dòng)時(shí)程序出錯(cuò)和數(shù)碼管顯示閃動(dòng)的問(wèn)題。在計(jì)程精度上，可用紅外線原理獲 得較高精度。

6、設(shè)計(jì)總結(jié)

通過(guò)本次實(shí)訓(xùn)設(shè)計(jì)，不僅是對(duì)我們課本所學(xué)知識(shí)的考查，更是對(duì)我們的自學(xué)能力和收集資料能力及動(dòng)手能力的考驗(yàn)，本次實(shí)訓(xùn)使我們對(duì)一個(gè)項(xiàng)目整體設(shè)計(jì)有了初步認(rèn)識(shí)。再有對(duì)電路板的制作有了一定的了解。并學(xué)會(huì)了使用keil軟件設(shè)計(jì)。本次實(shí)訓(xùn)使我們意識(shí)到實(shí)驗(yàn)的更重要性，在硬件制作和軟件調(diào)試過(guò)程中，出現(xiàn)了很多問(wèn)題，最終都

是通過(guò)實(shí)驗(yàn)的方法來(lái)解決的。還有以前對(duì)程序只是一個(gè)模糊的概念。通過(guò)這次實(shí)訓(xùn)極大的鍛煉了我們的思考和分析問(wèn)題能力。并對(duì)單片機(jī)有利益更深的認(rèn)識(shí)。

總之，實(shí)訓(xùn)過(guò)程中，無(wú)論是對(duì)學(xué)習(xí)方法還是理論知識(shí)，我們都有了新的認(rèn)識(shí)。受益匪淺。這將激勵(lì)我們今后再接再勵(lì)，不斷完善自己的理論知識(shí)提高實(shí)踐運(yùn)作能力。

8、作品實(shí)物圖

9、參考文獻(xiàn)

1）、《單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)》 2）、《周立功單片機(jī)》 3）、《單片機(jī)原理與應(yīng)用》

4）、《8051單片機(jī)程序設(shè)計(jì)與實(shí)例》 5）、《MCS-51單片機(jī)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)》