機(jī)電專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)--基于單片機(jī)的智能循跡小車

1、<p><b>　　第1章 緒 論</b></p><p><b>　　1.1課題背景</b></p><p>　　目前 ，在企業(yè)生產(chǎn)技術(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，智能車輛以及在智能車輛基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)出來(lái)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)行智能車輛的研究和開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)。移動(dòng)機(jī)

2、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(wú)到有，數(shù)量不斷增多，智能車輛作為移動(dòng)機(jī)器人的一個(gè)重要分支也得到越來(lái)越多的關(guān)注。</p><p>　　智能小車

3、，是一個(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。</p><p>　　智能車輛也叫無(wú)人車輛，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)。它具有道路障礙自動(dòng)識(shí)別、自動(dòng)報(bào)警、自動(dòng)制動(dòng)、自動(dòng)保持安全距離、車速和巡航控制等功能。智能車輛的主要特點(diǎn)是在復(fù)雜的道路情況下，能自動(dòng)地操縱和駕駛車輛繞開(kāi)障礙物并

4、沿著預(yù)定的道路(軌跡)行進(jìn)。智能車輛在原有車輛系統(tǒng)的基礎(chǔ)上增加了一些智能化技術(shù)設(shè)備:</p><p>　　(1)計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)，主要完成對(duì)來(lái)自攝像機(jī)所獲取的圖像的預(yù)處理、增強(qiáng)、分析、識(shí)別等工作;</p><p>　　(2)攝像機(jī)，用來(lái)獲得道路圖像信息;</p><p>　　(3)傳感器設(shè)備，車速傳感器用來(lái)獲得當(dāng)前車速，障礙物傳感器用來(lái)獲得前方、側(cè)方、后方障礙物等信息

5、。</p><p>　　智能車輛技術(shù)按功能可分為三層，即智能感知/預(yù)警系統(tǒng)、車輛駕駛系統(tǒng)和全自動(dòng)操作系統(tǒng)團(tuán)。上一層技術(shù)是下一層技術(shù)的基礎(chǔ)。三個(gè)層次具體如下:</p><p>　　(1)智能感知系統(tǒng)，利用各種傳感器來(lái)獲得車輛自身、車輛行駛的周圍環(huán)境及</p><p>　　駕駛員本身的狀態(tài)信息，必要時(shí)發(fā)出預(yù)警信息。主要包括碰撞預(yù)警系統(tǒng)和駕駛員狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)。碰撞預(yù)警系統(tǒng)可

6、以給出前方碰撞警告、盲點(diǎn)警告、車道偏離警告、換道/并道警告、十字路口警告、行人檢測(cè)與警告、后方碰撞警告等.駕駛員狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)包括駕駛員打噸警告系統(tǒng)、駕駛員位置占有狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)等。</p><p>　　(2)輔助駕駛系統(tǒng)，利用智能感知系統(tǒng)的信息進(jìn)行決策規(guī)劃，給駕駛員提出駕駛建議或部分地代替駕駛員進(jìn)行車輛控制操作。主要包括:巡航控制、車輛跟蹤系統(tǒng)、準(zhǔn)確泊車系統(tǒng)及精確機(jī)動(dòng)系統(tǒng)。</p><p>

7、　　(3)車輛自動(dòng)駕駛系統(tǒng)，這是智能車輛技術(shù)的最高層次，它由車載計(jì)算機(jī)全部自動(dòng)地實(shí)現(xiàn)車輛操作功能。目前，主要發(fā)展用于擁擠交通時(shí)低速自動(dòng)駕駛系統(tǒng)、近距離車輛排隊(duì)駕駛系統(tǒng)等。</p><p>　　這種智能小車的主要應(yīng)用領(lǐng)域包括以下幾個(gè)方面:</p><p>　　(1)軍事偵察與環(huán)境探測(cè)</p><p>　　現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)對(duì)軍事偵察提出了更高的要求，世界各國(guó)普遍重視對(duì)軍事偵察的

8、建設(shè)，采取各種有效措施預(yù)防敵方的突然襲擊，并廣泛應(yīng)用先進(jìn)科學(xué)技術(shù)，不斷研制多用途的偵察器材和探測(cè)設(shè)備，在車上裝備攝像機(jī)、安全激光測(cè)距儀、夜視裝置和衛(wèi)星全球定位儀等設(shè)備，通過(guò)光纜操縱，完成偵察和監(jiān)視敵情、情報(bào)收集、目標(biāo)搜索和自主巡邏等任務(wù)，進(jìn)一步擴(kuò)大偵察的范圍，提高偵察的時(shí)效性和準(zhǔn)確性。</p><p>　　(2)探測(cè)危險(xiǎn)與排除險(xiǎn)情</p><p>　　在戰(zhàn)場(chǎng)上或工程中，常常會(huì)遇到各種各樣的

9、意外。這時(shí)，智能化探測(cè)小車就會(huì)發(fā)揮很好的作用。戰(zhàn)場(chǎng)上，可以使用智能車輛掃除路邊炸彈、尋找和銷毀地雷。民用方面，可以探測(cè)化學(xué)泄漏物質(zhì)，可以進(jìn)行地鐵滅火，以及在強(qiáng)烈地震發(fā)生后到廢墟中尋找被埋人員等。</p><p>　　(3)安全檢測(cè)受損評(píng)估</p><p>　　在工程建設(shè)領(lǐng)域，可對(duì)高速公路自動(dòng)巡跡，進(jìn)行道路質(zhì)量檢測(cè)和破壞分析檢測(cè);對(duì)水庫(kù)堤壩、海岸護(hù)岸堤、江河大壩進(jìn)行質(zhì)量和安全性檢測(cè)。在制造領(lǐng)

10、域，可用于工業(yè)管道中機(jī)械損傷，裂紋等缺陷的探尋，對(duì)輸油和輸氣管線的泄漏和破損點(diǎn)的查找和定位等。</p><p><b>　　(4)智能家居</b></p><p>　　在家庭中，可以用智能小車進(jìn)行家具、遠(yuǎn)程控制家中的家用電器，控制室溫等等。對(duì)這種小車的研究，將為未來(lái)環(huán)境探測(cè)術(shù)上的有力支持。</p><p>　　1.2課題研究的目的和意義<

11、/p><p>　　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(kāi)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(wú)人的方法來(lái)進(jìn)行實(shí)現(xiàn)，如機(jī)器人、遠(yuǎn)程監(jiān)控等。無(wú)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”。</p><p>　　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)

12、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。</p><p>　　通過(guò)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(guò)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(guò)程中，

13、加深對(duì)控制理論的理解和認(rèn)識(shí)。</p><p>　　1.3 本設(shè)計(jì)的內(nèi)容及意義</p><p>　　1.3.1 設(shè)計(jì)的內(nèi)容</p><p><b>　　路面檢測(cè)模塊</b></p><p><b>　　電源模塊為5V；</b></p><p>　　直流電機(jī)的驅(qū)動(dòng)模塊電路，及相應(yīng)

14、的驅(qū)動(dòng)程序；</p><p><b>　　控速模塊</b></p><p>　　循線功能電路及程序；</p><p><b>　　復(fù)位電路模塊</b></p><p>　　1.3.2 本設(shè)計(jì)的意義</p><p>　　隨著汽車工業(yè)的迅速發(fā)展，關(guān)于汽車的研究也就越來(lái)越受人關(guān)注

15、。全國(guó)電子大賽和省內(nèi)電子大賽幾乎每次都有智能小車這方面的題目，全國(guó)各高校也都很重視該題目的研究?？梢?jiàn)其研究意義很大。本設(shè)計(jì)就是在這樣的背景下提出的，本題目是結(jié)合科研項(xiàng)目而確定的設(shè)計(jì)類課題。本設(shè)計(jì)就采用了比較先進(jìn)的C51為控制核心， C51采用CHOMS工藝，功耗很低。該設(shè)計(jì)具有實(shí)際意義，可以應(yīng)用于考古、機(jī)器人、醫(yī)療器械等許多方面。尤其是在足球機(jī)器人研究方面具有很好的發(fā)展前景；在考古方面也應(yīng)用到了超聲波傳感器進(jìn)行檢測(cè)。所以本設(shè)計(jì)與實(shí)際相結(jié)

16、合，現(xiàn)實(shí)意義很強(qiáng)。智能小車國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀: 世界各國(guó)在智能微型車領(lǐng)域進(jìn)行了很多研究，己經(jīng)應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，在探測(cè)和軍事領(lǐng)域使用特別多。近年來(lái)，我國(guó)也開(kāi)展了很多研究工作，以滿足不同用途的需要。世界各國(guó)開(kāi)發(fā)、研制星球探測(cè)車系統(tǒng)己經(jīng)有了多年的歷史。美國(guó)和前蘇聯(lián)是從20世紀(jì)60年代末期開(kāi)始進(jìn)行月球表面探測(cè)任務(wù)的。美國(guó)曾在1966^-1968年間，向月球成功發(fā)射了兩次無(wú)人巡游探測(cè)器。1997年，由美國(guó)JPL(全稱JetPropulsion

17、 Laboratory，美國(guó)太空總署噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室)研制的Soj</p><p>　　單片機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域越來(lái)越廣泛，無(wú)論是在生活，生產(chǎn)上，單片機(jī)無(wú)處不在。ATMEL公司的AT89S51單片機(jī)可以廣泛應(yīng)用于計(jì)算機(jī)外部設(shè)備、工業(yè)實(shí)時(shí)控制、儀器儀表、通訊設(shè)備、家用電器等各個(gè)領(lǐng)域。AT89S51可以說(shuō)是單片機(jī)領(lǐng)域的主流產(chǎn)品 ，其應(yīng)用如此廣泛，所以有必要去學(xué)習(xí)和應(yīng)用該單片機(jī)，以滿足實(shí)際產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的需要，也是適應(yīng)社會(huì)智能化、自動(dòng)

18、化的趨勢(shì)。</p><p>　　通過(guò)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(guò)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(guò)程中，加深對(duì)控制理論的理解和認(rèn)識(shí)。</p><p>　　1.4 論文各部分的主要內(nèi)容<

19、/p><p>　　第一章對(duì)智能循跡小車的現(xiàn)狀、研究意義和設(shè)計(jì)要求進(jìn)行簡(jiǎn)單闡述。</p><p>　　第二章介紹了該智能循跡小車系設(shè)計(jì)方案比較和選擇，分析了各模塊的功能。</p><p>　　第三章闡述了智能小車系統(tǒng)的硬件電路的設(shè)計(jì)，其中包括單片機(jī)最小系統(tǒng)模塊電路、電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊電路、以及附帶的信號(hào)提示電路等。</p><p>　　第四章首先介紹了該

20、系統(tǒng)程序調(diào)試過(guò)程中所用到的程序調(diào)試軟件及其調(diào)試環(huán)境。</p><p>　　最后總結(jié)部分說(shuō)明了本論的主要內(nèi)容，舉出了在系統(tǒng)測(cè)試過(guò)程中所發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題，并提出了可能的解決方案。</p><p>　　第2章 智能循跡小車系統(tǒng)</p><p>　　2.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)任務(wù)與設(shè)計(jì)要求</p><p>　　2.1.1系統(tǒng)設(shè)計(jì)任務(wù)</p><

21、p>　　1.熟悉51單片機(jī)集成開(kāi)發(fā)環(huán)境，運(yùn)用C語(yǔ)言編寫工程文件；2.熟練應(yīng)用所選用單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、資源，以及軟硬件調(diào)試設(shè)備的基本方法；3.自行構(gòu)建基于單片機(jī)的最小系統(tǒng)，完成相關(guān)硬件電路的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)；4.了解電機(jī)、路面檢測(cè)的原理和實(shí)現(xiàn)方法。</p><p>　　2.1.2系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求</p><p>　　1.完成單片機(jī)最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)；2.完成外圍應(yīng)用電路（包括系統(tǒng)供電單元、運(yùn)動(dòng)控

22、制單元、循跡檢測(cè)單元）的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)；3.完成軟件對(duì)硬件檢測(cè)和調(diào)試工作；4.查閱國(guó)內(nèi)外的研究動(dòng)態(tài)和發(fā)展前沿信息，閱讀相關(guān)外文文獻(xiàn)。</p><p>　　2.2 系統(tǒng)方案論證</p><p>　　2.2.1 控制器方案論證</p><p>　　按照題目要求，控制器主要用于控制電機(jī)，通過(guò)相關(guān)傳感器對(duì)路面的軌跡信息進(jìn)行處理，并將處理信號(hào)傳輸給控制器，然后控制器做出相應(yīng)的

23、處理，實(shí)現(xiàn)電機(jī)的前進(jìn)和后退，保證在允許范圍類實(shí)現(xiàn)蹺蹺板的平衡。</p><p>　　方案一：可以采用ARM為系統(tǒng)的控制器，優(yōu)點(diǎn)是該系統(tǒng)功能強(qiáng)大，片上外設(shè)集成度搞密度高，提高了穩(wěn)定性，系統(tǒng)的處理速度也很高，適合作為大規(guī)模實(shí)時(shí)系統(tǒng)的控制核心。</p><p>　　方案二：采用AT89S52作為系統(tǒng)控制的方案。AT89S52單片機(jī)算術(shù)運(yùn)算功能強(qiáng)，軟件編程靈活、自由度大，功耗低、體積小、技術(shù)成熟，

24、成本也比ARM低。</p><p>　　考慮到性價(jià)比問(wèn)題，本設(shè)計(jì)選擇 用AT89S52單片機(jī)做控制器。</p><p>　　2.2.2 供電單元方案論證</p><p>　　方案一：采用單電源供電，通過(guò)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。</p>

25、;<p>　　方案二：采用雙電源供電，通過(guò)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(lái)，唯一的缺點(diǎn)就是會(huì)增加小車的重量。</p><p>　　綜合以上的優(yōu)缺點(diǎn)，本設(shè)計(jì)決定采用第二種方案。</p><p>　　2.2.3 運(yùn)動(dòng)單元方案論證</p><p>　　方案一：采用直流電機(jī)，配合LM

26、293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。電路如圖2-1：</p><p>　　圖2-1 直流電機(jī)+LM293組合電路原理</p><p>　　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

27、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。如圖2-2：</p><p>　　圖2-2 步進(jìn)電機(jī)+LM298組合電路原理</p><p>　　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(kāi)關(guān)狀態(tài)，精確調(diào)整電機(jī)

28、轉(zhuǎn)速。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(kāi)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2-3所示。</p><p>　　圖2-3電機(jī)驅(qū)動(dòng)原理簡(jiǎn)圖</p><p>　　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。</p><

29、;p>　　2.2.4 循跡單元方案論證</p><p>　　方案一：用光敏電阻組成光敏探測(cè)器</p><p>　　用光敏電阻組成光敏探測(cè)器，光敏電阻的阻值可以跟隨周圍環(huán)境光線的變化而變化。當(dāng)光線照射到白線上面時(shí)，光線發(fā)射強(qiáng)烈，光線照射到黑線上面時(shí)，光線發(fā)射較弱。因此光敏電阻在白線和黑線上方時(shí)，阻值會(huì)發(fā)生明顯的變化。將阻值的變化值經(jīng)過(guò)比較器就可以輸出高低電平。但是這種方案受光照影響很大

30、，不能夠穩(wěn)定的工作。</p><p>　　方案二：采用RPR220型光電對(duì)管。</p><p>　　RPR220是一種一體化反射型光電探測(cè)器，其發(fā)射器是一個(gè)砷化鎵紅外發(fā)光二極管，而接收器是一個(gè)高靈敏度，硅平面光電三極管。</p><p>　　綜上所述，我們采用方案二。</p><p>　　2.3 系統(tǒng)總體方案</p><p

31、>　　經(jīng)過(guò)對(duì)方案的設(shè)計(jì)要求的分析和方案論證，采用51單片機(jī)控制平臺(tái)，經(jīng)過(guò)紅外傳感模塊檢測(cè)路面的信息，控制運(yùn)動(dòng)模塊的電機(jī)運(yùn)動(dòng)方式，近而控制這個(gè)智能小車系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)。系統(tǒng)框圖如圖2-4。</p><p>　　圖2-4 系統(tǒng)總體框圖</p><p>　　第3章 智能循跡小車硬件部分</p><p>　　3.1 系統(tǒng)硬件電路介紹</p><p>

32、　　智能小車采用AT89S51單片機(jī)進(jìn)行智能控制， 開(kāi)始由手動(dòng)啟動(dòng)小車， 并復(fù)位。當(dāng)有紅外遙控信號(hào)時(shí)，根據(jù)信號(hào)進(jìn)入相應(yīng)的行駛狀態(tài)，在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中由紅外光電傳感器檢測(cè)，通過(guò)單片機(jī)控制小車進(jìn)行循跡，系統(tǒng)的自動(dòng)循跡功能通過(guò)紅外線傳感器正前方檢測(cè)，由單片機(jī)控制實(shí)現(xiàn) 在小車行駛過(guò)程中，通過(guò)接收的信號(hào)脈沖控制直流電機(jī)，以提高系統(tǒng)的靜動(dòng)態(tài)性能。系統(tǒng)功能原理圖如圖3-1所示。</p><p>　　運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)電路包括供電電路、電機(jī)驅(qū)動(dòng)

33、和控制電路兩部分。</p><p>　　圖3-1 系統(tǒng)功能原理圖</p><p>　　供電電路：運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)供電采用雙電源分別對(duì)電機(jī)和控制器供電。考慮到小車是個(gè)不斷運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，采用干電池供電。總的供電系統(tǒng)是有9V的大功率電池儲(chǔ)能，經(jīng)過(guò)電壓轉(zhuǎn)換單元。由一個(gè)9V轉(zhuǎn)為5V對(duì)控制單元供電；另一個(gè)9V電池直接對(duì)電機(jī)的供電端連接。供電部分的分析將在后面3.3節(jié)結(jié)合整個(gè)系統(tǒng)的供電電路進(jìn)行詳細(xì)介紹。<

34、;/p><p>　　電機(jī)驅(qū)動(dòng)和控制電路：通過(guò)51單片機(jī)，控制端口對(duì)直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向來(lái)對(duì)電機(jī)進(jìn)行控制。</p><p>　　3.2 單片機(jī)最小系統(tǒng)</p><p>　　單片機(jī)最小系統(tǒng)由復(fù)位電路、時(shí)鐘振蕩電路、數(shù)據(jù)采集接口和電機(jī)控制接口組成，單片機(jī)最小系統(tǒng)圖如圖3-2所示。</p><p><b>　　圖3-2</b><

35、;/p><p>　　圖3-2 單片機(jī)最小系統(tǒng)</p><p>　　3.2.1 單片機(jī)使用資源規(guī)劃</p><p>　　由于51單片機(jī)具有比較強(qiáng)大的系統(tǒng)資源，本系統(tǒng)在設(shè)計(jì)時(shí)充分利用了它的自身特性，并進(jìn)行合理規(guī)劃。見(jiàn)表3-3。</p><p>　　表3-3 單片機(jī)資源分配表</p><p>　　3.2.2 單片機(jī)功能模塊介紹&

36、lt;/p><p>　　單片機(jī)本電路的控制核心，它接收傳感器測(cè)得的信號(hào)，并控制電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)與停止。傳感器的輸入有兩根信號(hào)線，接單片機(jī)的P3.6與P3.7引腳。傳入放入信號(hào)為高低電平，在小車沒(méi)有走到黑線上時(shí)，輸入都為低電平，此時(shí)單片機(jī)會(huì)驅(qū)動(dòng)兩個(gè)電機(jī)同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)，不需要轉(zhuǎn)彎，當(dāng)某端輸入高電平時(shí)，表明小車的相應(yīng)一側(cè)一走到黑線上，單片機(jī)便使改側(cè)的電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，另一側(cè)的繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，直到兩側(cè)都不走到黑線上，程序采用輪詢的方式，可以及時(shí)的

37、檢測(cè)到是否走到黑線上。</p><p>　　3.3 供電單元介紹</p><p>　　高性能的電源管理系統(tǒng)對(duì)于電子系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行是至關(guān)重要的。作為智能車源，電源模塊為系統(tǒng)的控制器，執(zhí)行機(jī)構(gòu)，傳感器等各個(gè)模塊提供可靠的工作電壓。設(shè)計(jì)中，除了需要考慮電壓范圍和電流容量等基本參數(shù)之外，還要在電源轉(zhuǎn)換效率、降低噪聲、防止干擾和電路簡(jiǎn)單等方面進(jìn)行優(yōu)化，電源管理模塊的功能是對(duì)電池進(jìn)行分配和電壓調(diào)節(jié)，為其

38、他各個(gè)模塊的正常工作提供可靠的工作電壓。</p><p>　　3.3.1系統(tǒng)供電單元介紹</p><p>　　智能車控制系統(tǒng)中，不同電路模塊需要的工作電壓和電流容量各不相同。芯片需要提供5V的工作電壓，而電機(jī)所需的電壓為9V，本設(shè)計(jì)中用到的是9V的電源供電，然后通過(guò)三端穩(wěn)壓器LM7805將電壓變換為5V電壓供給電路系統(tǒng)。電源系統(tǒng)的電路圖如圖3-4所示。</p><p&g

39、t;　　圖3-4穩(wěn)壓電源轉(zhuǎn)換電路</p><p>　　3.3.2穩(wěn)壓芯片簡(jiǎn)介</p><p>　　三端穩(wěn)壓集成電路lm7805　電子產(chǎn)品中，常見(jiàn)的三端穩(wěn)壓集成電路有正電壓輸出的lm78 ×× 系列和負(fù)電壓輸出的lm79××系列。顧名思義，三端IC是指這種穩(wěn)壓用的集成電路，只有三條引腳輸出，分別是輸入端、接地端和輸出端。它的樣子象是普通的三極管，TO-

40、 220 的標(biāo)準(zhǔn)封裝，也有l(wèi)m9013樣子的TO-92封裝。</p><p>　　圖3-5 lm7805樣品</p><p>　　用lm78/lm79系列三端穩(wěn)壓IC來(lái)組成穩(wěn)壓電源所需的外圍元件極少，電路內(nèi)部還有過(guò)流、過(guò)熱及調(diào)整管的保護(hù)電路，使用起來(lái)可靠、方便，而且價(jià)格便宜。該系列集成穩(wěn)壓IC型號(hào)中的lm78或lm79后面的數(shù)字代表該三端集成穩(wěn)壓電路的輸出電壓，如lm7806表示輸出電壓為

41、正6V，lm7909表示輸出電壓為負(fù)9V。 </p><p>　　因?yàn)槿斯潭煞€(wěn)壓電路的使用方便，電子制作中經(jīng)常采用。在實(shí)際應(yīng)用中，應(yīng)在三端集成穩(wěn)壓電路上安裝足夠大的散熱器（當(dāng)然小功率 的條件下不用）。當(dāng)穩(wěn)壓管溫度過(guò)高時(shí)，穩(wěn)壓性能將變差，甚至損壞。 當(dāng)制作中需要一個(gè)能輸出1.5A以上電流的穩(wěn)壓電源，通常采用幾塊三端穩(wěn)壓電路并聯(lián)起來(lái)，使其最大輸出電流為N個(gè)1.5A，但應(yīng)用時(shí)需注意：并聯(lián)使用的集成穩(wěn)壓電路應(yīng)采用同

42、一廠家、同一批號(hào)的產(chǎn)品，以保證參數(shù)的一致。另外在輸出電流上留有一定的余量，以避免個(gè)別集成穩(wěn)壓電路失效時(shí)導(dǎo)致其他電路的連鎖燒毀。</p><p>　　3.4 運(yùn)動(dòng)單元介紹</p><p>　　本系統(tǒng)采用9V直流電動(dòng)機(jī)作為智能玩具車的動(dòng)力源。用電機(jī)驅(qū)動(dòng)專用芯片L298作為電機(jī)的驅(qū)動(dòng)。L298N是SGS公司的產(chǎn)品，內(nèi)部包含4通道邏輯驅(qū)動(dòng)電路。是一種二相和四相電機(jī)的專用驅(qū)動(dòng)器，即內(nèi)含二個(gè)H橋的高電

43、壓大電流雙全橋式驅(qū)動(dòng)器，接收標(biāo)準(zhǔn)TTL邏輯電平信號(hào)，可驅(qū)動(dòng)46V、2A以下的電機(jī)。電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊硬件電路圖如圖3-6所示。</p><p>　　圖3-6 電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊硬件電路圖</p><p>　　3.5 循跡單元介紹</p><p>　　3.5.1 循跡單元工作原理</p><p>　　循跡是指小車在白色地板上循黑線行走通常采取的方法是紅外探

44、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(guò)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(lái)的紅外光為依據(jù)來(lái)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(guò)3cm。循跡功能如圖3-7所示</p><p

45、>　　圖3-7 循跡功能圖</p><p>　　本設(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)射管所需的工作壓降（紅外發(fā)射管的正向壓降在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R1=2.2KΩ，紅外發(fā)射管負(fù)載電阻R2=220Ω。調(diào)節(jié)電位

46、器使檢測(cè)信號(hào)能被識(shí)別。 </p><p>　　3.5.2 LM393比較器簡(jiǎn)介</p><p>　　比較器是將一個(gè)模擬電壓信號(hào)與一個(gè)基準(zhǔn)電壓相比較的電路。比較器的兩路輸入為模擬信號(hào)，輸出則為二進(jìn)制信號(hào)，當(dāng)輸入電壓的差值增大或減小時(shí)，其輸出保持恒定。因此，也可以將其當(dāng)作一個(gè)1位模/數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）。對(duì)路面檢測(cè)的電路設(shè)計(jì)就是通過(guò)電位器設(shè)定一個(gè)閾值，以此確定是否有光反射。并且以此閾值為標(biāo)準(zhǔn)，向

47、單片機(jī)輸入滿足TTL電平的數(shù)字信號(hào)。如圖3-8所示。</p><p>　　圖3-8 LM393芯片示意圖</p><p>　　第4章 智能循跡小車軟件部分</p><p>　　4.1 軟件調(diào)試平臺(tái)</p><p>　　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

48、性、可維護(hù)性上有明顯的優(yōu)勢(shì)，因而易學(xué)易用。Keil C51軟件提供豐富的庫(kù)函數(shù)和功能強(qiáng)大的集成開(kāi)發(fā)調(diào)試工具，全Windows界面。另外重要的一點(diǎn)，只要看一下編譯后生成的匯編代碼，就能體會(huì)到Keil for C51生成的目標(biāo)代碼效率非常之高，多數(shù)語(yǔ)句生成的匯編代碼很緊湊，容易理解。在開(kāi)發(fā)大型軟件時(shí)更能體現(xiàn)高級(jí)語(yǔ)言的優(yōu)勢(shì)。下面詳細(xì)介紹Keil for C51開(kāi)發(fā)系統(tǒng)各部分功能和使用。</p><p>　　C51開(kāi)發(fā)中

49、除必要的硬件外，同樣離不開(kāi)軟件，我們寫的源程序要變?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，目前已極少使用手工匯編的方法了。隨著C51開(kāi)發(fā)技術(shù)的不斷發(fā)展，從普遍使用匯編語(yǔ)言到逐漸使用高級(jí)語(yǔ)言開(kāi)發(fā)，單片機(jī)的開(kāi)發(fā)軟件也在不斷發(fā)展，Keil軟件除了致力于單片機(jī)的編程開(kāi)發(fā)平臺(tái)外，還針對(duì)目前最流行C51開(kāi)發(fā)項(xiàng)目出品了Keil for 51軟件平臺(tái)以及支持在線調(diào)試的串口燒寫。</p><p>　　

50、從近年來(lái)各仿真機(jī)廠商紛紛宣布全面支持Keil即可看出。Keil提供了包括C編譯器、宏匯編、連接器、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）將這些部份組合在一起。如圖4-1所示。</p><p>　　圖4-1 Keil for 51 開(kāi)發(fā)平臺(tái)截圖</p><p>　　KEIL for C51 編譯平臺(tái)對(duì)51單片機(jī)的器件選型設(shè)置。如圖4-2

51、所示。</p><p>　　圖4-2 MCU選型設(shè)置</p><p>　　4.2 系統(tǒng)軟件流程 </p><p>　　系統(tǒng)軟件流程圖如圖4-3所示。</p><p>　　圖4-3 系統(tǒng)流程圖</p><p>　　4.3 系統(tǒng)軟件程序</p><p>　　#include<reg51.h

52、> //包含單片機(jī)寄存器的頭文件 </p><p>　　#include<intrins.h> //包含延時(shí)子程序的頭文件 </p><p>　　//宏定義 </p><p>　　#define uchar unsigned char //無(wú)符號(hào)八位字符型數(shù)據(jù) </p>

53、<p>　　#define uint unsigned int //無(wú)符號(hào)16位整形數(shù)據(jù) </p><p>　　#define ulong unsigned long //無(wú)符號(hào)三十二位長(zhǎng)整型 </p><p>　　//狀態(tài)定義 </p><p>　　uchar go=0xFA; //111

54、1_1010 前進(jìn) </p><p>　　uchar back=0xF5; //1111_0101 后退 </p><p>　　uchar left=0xFE; //1111_1110 左轉(zhuǎn) </p><p>　　uchar right=0xFB; //1111_1011 右轉(zhuǎn) </p><p>　　//延時(shí)函數(shù)

55、 </p><p>　　void delay()</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　uint i,j;</b></p><p>　　for(i=0;i<500;i++)</p><p>　　for(j=0;j<800;j++

56、);</p><p><b>　　}</b></p><p>　　//啟動(dòng)軟件看門狗WDTRST 防止程序跑飛增加系統(tǒng)的穩(wěn)定性 </p><p>　　sfr WDTRST=0xA6; //看門狗寄存器0xA6 </p><p>

57、　　//喂狗程序 </p><p>　　void FeedDog()</p><p><b>　　{</b></p><p>　　WDTRST=0x1e; //給寄存器裝值 </p><p>　　WDTRST=0xe1;</p><p><b>　

58、　}</b></p><p>　　//定時(shí)器初始化程序 </p><p>　　void Initial()</p><p><b>　　{</b></p><p>　　TMOD=0x01; //定時(shí)器0工作在方式1 </p><p>　　TH0=0xf0;

59、 //高八位裝值1111——0000</p><p>　　TL0=0xf0; //第八位裝值1111_0000 </p><p>　　TR0=1; //啟動(dòng)定時(shí)器 </p><p>　　ET0=1; // 定時(shí)器中斷允許 </p><p>　　EA=1 ; //開(kāi)放總中斷 </p>

60、<p><b>　　}</b></p><p>　　//主程序 </p><p>　　//對(duì)傳感器輸入信號(hào)進(jìn)行輪詢并決定當(dāng)前小車行駛方式 </p><p>　　void main()</p><p><b>　　{</b></p><p

61、>　　FeedDog(); //剛?cè)胫鞒绦蛭挂淮喂?</p><p>　　Initial(); //定時(shí)器初始化 </p><p>　　P1=0xFF; //端口初始化用于控制電機(jī) </p><p>　　P3=0xFF; //傳感器狀態(tài)接收 </p><

62、p>　　while(1) //對(duì)傳感器輸入信號(hào)不斷地進(jìn)行查詢 </p><p><b>　　{</b></p><p>　　if(P3 == 0x7F)//0111_1111</p><p>　　P1=left; //執(zhí)行左轉(zhuǎn)指令 </p><p>　　else if(

63、P3 == 0xBF)//1011_1111</p><p>　　P1=right; //執(zhí)行右轉(zhuǎn)指令 </p><p><b>　　else</b></p><p>　　P1=go; //否則就向前行駛 </p><p><b>　　}</b></p&g

64、t;<p><b>　　}</b></p><p>　　//定時(shí)器中斷函數(shù)執(zhí)行喂狗定時(shí)器重裝初值 </p><p>　　void timer0() interrupt 1 //使用中斷 </p><p><b>　　{</b></p><

65、p><b>　　TH0=0xf0;</b></p><p>　　TL0=0xf0; //定時(shí)器重載初值高八位第八位 </p><p>　　FeedDog();//每過(guò)一定時(shí)間喂下狗，不然程序會(huì)自動(dòng)復(fù)位</p><p>　　4.4 循跡處理軟件流程</p><p>　　在白色背景中有一條

66、黑色的線，小車就是要沿著這條黑線行走，通過(guò)判斷反射式光電傳感器所接收到的反射光來(lái)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(shuō)明循線的原理。光電傳感器與黑線位置關(guān)系示意圖如圖4-4所示。</p><p>　　圖4-4 光電傳感器與黑線位置關(guān)系示意圖</p><p>　　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(jiàn)表4-1。&

67、lt;/p><p>　　表4-1 光敏傳感器狀態(tài)真值表</p><p>　　通過(guò)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(guò)控制電機(jī)輸出來(lái)實(shí)現(xiàn)左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)、直行運(yùn)動(dòng)。檢測(cè)部分函數(shù)說(shuō)明</p><p>　　while(1) //對(duì)傳感器輸入信號(hào)不斷地進(jìn)行查詢 </p><p><b>　　{<

68、/b></p><p>　　if(P3 == 0x7F)//0111_1111</p><p>　　P1=left; //執(zhí)行左轉(zhuǎn)指令 </p><p>　　else if(P3 == 0xBF)//1011_1111</p><p>　　P1=right; //執(zhí)行右轉(zhuǎn)指令 </p>&

69、lt;p><b>　　else</b></p><p>　　P1=go; //否則就向前行駛 </p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　第5章 系統(tǒng)測(cè)試</b></p><p>　　為了測(cè)試智能小車系統(tǒng)的正常運(yùn)動(dòng)情況，

70、設(shè)計(jì)場(chǎng)景，對(duì)智能循跡小車系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試。</p><p>　　5.1 測(cè)試場(chǎng)景介紹</p><p>　　設(shè)計(jì)采用環(huán)形的黑色軌道，對(duì)小車進(jìn)行實(shí)際測(cè)試。設(shè)計(jì)測(cè)試圖如圖5-1所示。</p><p>　　圖5-1測(cè)試場(chǎng)景及參數(shù)</p><p>　　5.2 實(shí)際測(cè)試結(jié)果</p><p>　　系統(tǒng)測(cè)試過(guò)程中，采取順時(shí)針和逆時(shí)針兩個(gè)方

71、向的測(cè)試方法，以此來(lái)檢測(cè)智能小車左右轉(zhuǎn)的效果。經(jīng)過(guò)順時(shí)針、逆時(shí)針各5次，每次2圈的實(shí)際測(cè)試，測(cè)試數(shù)據(jù)結(jié)果如表5-1。(其中—表示為無(wú)效數(shù)據(jù))</p><p>　　表5-1智能循跡小車測(cè)試結(jié)果</p><p><b>　　5.3測(cè)試結(jié)果分析</b></p><p>　　由表5-1可以發(fā)現(xiàn)，系統(tǒng)在順時(shí)針運(yùn)動(dòng)時(shí)，主要執(zhí)行右轉(zhuǎn)和直行這兩種運(yùn)動(dòng)控制；在逆

72、時(shí)針運(yùn)動(dòng)時(shí)，主要執(zhí)行左轉(zhuǎn)和直行這兩種運(yùn)動(dòng)控制。在每組測(cè)試過(guò)程中，逆時(shí)針的運(yùn)動(dòng)時(shí)間相對(duì)順時(shí)針的運(yùn)動(dòng)時(shí)間較長(zhǎng)，則可大致得出結(jié)論：左轉(zhuǎn)控制的響應(yīng)時(shí)間慢于右轉(zhuǎn)控制。</p><p>　　另外，起點(diǎn)位于彎道的運(yùn)行時(shí)間要長(zhǎng)于起點(diǎn)位于直道的運(yùn)行時(shí)間。導(dǎo)致這個(gè)現(xiàn)象出現(xiàn)的原因是由于彎道的曲率變化給小車的循跡調(diào)整帶來(lái)了比較大的影響，對(duì)應(yīng)消耗的調(diào)整時(shí)間也比起于直道的測(cè)試過(guò)程要長(zhǎng)些。</p><p><b&

73、gt;　　結(jié) 論</b></p><p>　　加入了高新技術(shù)的智能循跡小車產(chǎn)品越來(lái)越多，使得智能循跡小車的發(fā)展呈現(xiàn)多循跡小車作為現(xiàn)代玩具產(chǎn)業(yè)的核心的一部分，更需要不斷應(yīng)用現(xiàn)代先進(jìn)的技術(shù)開(kāi)發(fā)出更新穎的產(chǎn)品。</p><p>　　本設(shè)計(jì)主要是把傳統(tǒng)智能循跡小車系統(tǒng)和可編程電子器件結(jié)合起來(lái)設(shè)計(jì)智能循跡小車系統(tǒng)，并通過(guò)人工智能算法實(shí)現(xiàn)一定的智能化的方法。論文介紹了該設(shè)計(jì)的總體思想和

74、一些用到的基本的原理及系統(tǒng)的硬件、軟件設(shè)計(jì)?，F(xiàn)將本文主要工作總結(jié)如下：</p><p>　　（1）本設(shè)計(jì)使用模塊化的設(shè)計(jì)方法。各個(gè)功能在硬件和軟件的設(shè)計(jì)上都實(shí)現(xiàn)了模塊化。各個(gè)功能部件同時(shí)存在，小車在運(yùn)行的過(guò)程中只有一個(gè)功能模塊發(fā)揮作用，其余功能處屏敝狀態(tài)；在各個(gè)功能之間可通過(guò)人工切換。</p><p>　?。?）本設(shè)計(jì)的創(chuàng)新之處在于把一個(gè)人工智能算法（A*算法）引入小車的設(shè)計(jì)中，實(shí)現(xiàn)控制小

75、車的作用。這只是一個(gè)簡(jiǎn)單的智能算法，但有這樣的基礎(chǔ)之后，就可以把更多的智能算法用于玩具的開(kāi)發(fā)，這也是小車智能化的一個(gè)重要方法。</p><p>　?。?）系統(tǒng)經(jīng)過(guò)測(cè)試，雖然存在著一定的問(wèn)題，但能夠?qū)崿F(xiàn)小車的循跡功能、尋光功能，基本上能實(shí)現(xiàn)小車的路徑規(guī)劃功能。</p><p>　　該智能玩具小車系統(tǒng)還存在一些不完善和需要改進(jìn)的地方，可以有以下幾處需要改進(jìn)和完善：</p><

76、;p>　?。?）在小車尋找最短路徑的功能中，雖然通過(guò)A星算法能夠找到并標(biāo)示出最短路徑中的一條，但小車在根據(jù)這條路徑從起點(diǎn)到終點(diǎn)的過(guò)程中，由于路面磨擦不同等因素的影響，小車不能按預(yù)定的角度旋轉(zhuǎn)。在這種情況下可以增加舵機(jī)，控制舵機(jī)來(lái)達(dá)到智能玩具車按照預(yù)定角度轉(zhuǎn)向的功能。</p><p>　　（2）小車所行走的區(qū)域有可能并不是一個(gè)表格，但在程序中已經(jīng)將該區(qū)域簡(jiǎn)為了一張表格并固定地存放在了程序中，這樣如果想改變區(qū)域

77、中障礙物的位置必須改在程序中改變存放的表格，即一個(gè)二維數(shù)組?？梢愿倪M(jìn)為：用一個(gè)攝象頭把小車所要行走的區(qū)域拍攝下來(lái)然后經(jīng)過(guò)圖像的處理，把區(qū)域變成一張表格，再用一個(gè)二維數(shù)組來(lái)表示這張表格，這就可以使小車在行走之前自動(dòng)改變程序中的“地圖”，而不需要每一次都人為改變。用這種方法改進(jìn)，也使A星算法的應(yīng)用范圍變廣了。</p><p>　?。?）可以在該智能循跡小車中添加更多的有趣的功能。在小車系統(tǒng)中加上光電傳感器讓小車可以實(shí)

78、現(xiàn)避障功能，還可以在玩具小車上安裝喇叭讓小車播放音樂(lè)等，這樣小車更具有智能的特點(diǎn)，而且有更多的娛樂(lè)和學(xué)習(xí)的特性。</p><p>　?。?）該智能循跡小車系統(tǒng)具有循線、追光和路徑判斷的功能。但這些功能都是用單獨(dú)的程序?qū)崿F(xiàn)的，每運(yùn)行一個(gè)功能就需要重新下載程序。對(duì)于這個(gè)問(wèn)題，可以用多路開(kāi)關(guān)與單片機(jī)的I/O口相連，通過(guò)檢測(cè)開(kāi)關(guān)信號(hào)進(jìn)行智能循跡小車功能的選擇。</p><p>　　微控制器（如本設(shè)

79、計(jì)中用到的51單片機(jī)）運(yùn)于智能循的開(kāi)發(fā)中，通過(guò)各種傳感器的應(yīng)用和程序的設(shè)計(jì)將有許多更具智能化、更加多樣的玩具面世。</p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　本論文是在張華老師的指導(dǎo)下完成的。在智能小車系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、調(diào)試及論文的寫作過(guò)程中，他給予了無(wú)數(shù)的指導(dǎo)和大力的支持。他不僅教了我知識(shí)還教了我治學(xué)的態(tài)度，那就是嚴(yán)謹(jǐn)，把知識(shí)變?yōu)榧河?，棄其糟粕留?/p>

80、精華，用自己的方式去解決問(wèn)題，而不是人云亦云。由于對(duì)硬件這方面比較感興趣，尤其對(duì)單片機(jī)這塊。張老師可謂我的啟蒙老師，他那套獨(dú)特的編程分析理念對(duì)我的影響頗為深刻，那就是軟件與硬件分離、功能獨(dú)立、功能分層、分時(shí)處理與實(shí)時(shí)處理、充分利用C語(yǔ)言的宏定義。這改變了我以前編程時(shí)想到哪編到哪沒(méi)有一點(diǎn)思緒的編程方式，編程前理出框架這一理念對(duì)我經(jīng)后的學(xué)習(xí)必有很大幫助。由于剛接觸單片機(jī)，問(wèn)題特別多，從硬件的認(rèn)識(shí)到軟件的理解，都碰到了不少的問(wèn)題。每次張老師和

81、院凱學(xué)長(zhǎng)總是悉心的指導(dǎo)并提出了很多寶貴的意見(jiàn)和建議，張老師還通過(guò)授課的方式教會(huì)了我們很多知識(shí)，在他循循善誘的悉心教誨、無(wú)微不至的關(guān)懷和指導(dǎo)下，我對(duì)基于單片機(jī)智能循跡小車的設(shè)置理念和運(yùn)作過(guò)程都了解得非常清楚。對(duì)我論文的完成也提供了不小的幫助。在此再次向張老師和院凱學(xué)長(zhǎng)表示忠心的感謝。</p><p>　　在畢業(yè)設(shè)計(jì)中，我學(xué)會(huì)了對(duì)本專業(yè)所學(xué)的一些理論知識(shí)的應(yīng)用，學(xué)會(huì)了在應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題和解決問(wèn)題的方法，加深了對(duì)專業(yè)知識(shí)

82、的撐握和理解，所取得的這些進(jìn)步都與老師們的仔細(xì)、耐心指導(dǎo)分不開(kāi)。他們的嚴(yán)謹(jǐn)、細(xì)心、勤奮的工作態(tài)度也給我留下了深刻印象，對(duì)我以后的學(xué)習(xí)工作有很好的指導(dǎo)作用。在此，對(duì)老師表示衷心的感謝。</p><p>　　在系統(tǒng)設(shè)計(jì)、調(diào)試階段，得到了陳文湘同學(xué)、蔡汝斌同學(xué)等一些同學(xué)的幫助，在這里也表示感謝。在畢業(yè)設(shè)計(jì)的過(guò)程中和同學(xué)們的討論也使我受益匪淺。</p><p>　　也感謝學(xué)院及工程技術(shù)中心的老師和

83、領(lǐng)導(dǎo)為我提供的良好的畢業(yè)設(shè)計(jì)環(huán)境使我完成畢業(yè)設(shè)計(jì)。在畢業(yè)之際也感謝輔導(dǎo)員朱愛(ài)榮老師四年來(lái)在生活中給予的關(guān)心和幫助。</p><p>　　最后，感謝所有幫助過(guò)我的老師和同學(xué)們，感謝給我論文進(jìn)行評(píng)閱和指導(dǎo)老師們。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 段穎康，基于光電傳感器自動(dòng)尋跡智能小車位置信息采集模塊設(shè)計(jì)論文

84、. 新特器件應(yīng)用，2004.12.</p><p>　　[2] Richard Barnett(著)、周俊杰（譯）.嵌入式C編程與ATMEL AVR[M].北京： 清華大學(xué)出版社,2003.9.</p><p>　　[3]黃迪明.軟件技術(shù)基礎(chǔ)[M].成都：高等教育出版社,電子科技大學(xué)出版社,2006.12.</p><p>　　[4] 孔令淑，劉濤，基于MC9S12

85、XS128單片機(jī)的智能循跡小車的硬件設(shè)計(jì)論文.技術(shù)研發(fā)，2005.7.</p><p>　　[5] 安巖，自動(dòng)循跡智能小車的設(shè)計(jì)論文. 蘇州科技學(xué)院學(xué)報(bào)，2004.1.</p><p>　　[6]馬忠梅，李月香.單片機(jī)內(nèi)部資源的C語(yǔ)言編程[J].微計(jì)算應(yīng)用，1997，（03).</p><p>　　[7] 郭亮，譚立偉，基于單片機(jī)的新型智能小車研制設(shè)計(jì)論文.西南交通

86、大學(xué)，2003.9.</p><p>　　[8]譚浩強(qiáng).C程序設(shè)計(jì)（第三版）[M].北京：清華大學(xué)出版社，2005，7.</p><p>　　[9] 董 濤 , 劉進(jìn)英 , 蔣 蘇基于單片機(jī)的智能小車的設(shè)計(jì)與制作論文. 計(jì)算機(jī)測(cè)量與控制. 2009. 2. 2.</p><p>　　[10]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[J].計(jì)算機(jī)測(cè)量與

87、控制，2009，（2）380頁(yè)—382頁(yè).</p><p>　　[11]王娟娟,曹凱.基于柵格法的機(jī)器人路徑規(guī)劃[J].農(nóng)業(yè)裝備與車輛工程，2009，（4），14—17頁(yè).</p><p>　　[12]楊兵,劉偉杰.一種基于可視圖的機(jī)器人避障路徑規(guī)劃[J].電腦知識(shí)與技術(shù)，2009，（2）434頁(yè)—435頁(yè).</p><p>　　[13]張兆惠.基于微控制器的智能車

88、系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)研[DB/OL]. 計(jì)算機(jī)測(cè)量與控制. 2006.3.</p><p>　　http://dlib.edu.cnki.net/kns50/Navigator.aspx?ID=245,2008-12.</p><p>　　[14]Pnic.A*路徑規(guī)劃初探[J].農(nóng)業(yè)裝備與車輛工程，2008，（4），39頁(yè)-43頁(yè).</p><p>　　[15] 游雨云,丁

89、志勇,智能小車單片機(jī)控制直流電機(jī)方案與設(shè)計(jì)論文.技術(shù)研發(fā)，2006.3.</p><p>　　[16] 王應(yīng)軍，趙晨萍，劉文闖，基于AT80C51單片機(jī)的智能小車設(shè)計(jì)論文. 福建電腦，2009.12.</p><p>　　[17] Věnceslav F.Direct digital frequency synthesizers[M].USA:Wiley,1999.</p>

90、<p>　　[18] Dmitri Dolgov.AI for Automonos Robotic Cars[J].2008,(3).</p><p>　　[19] E.Horowitz,Pitman.Fundamentals of Data structures[M].1997.</p><p><b>　　附錄1</b></p><p

91、>　　該最小系統(tǒng)的電路原理圖板圖以及其他的外部擴(kuò)展電路原理圖。如附圖1。</p><p>　　附圖1 系統(tǒng)電路原理圖</p><p><b>　　附錄2</b></p><p><b>　　最終PCB板圖：</b></p><p>　　該最小系統(tǒng)的最終PCB板圖以及其他的外部擴(kuò)展電路部分，考慮