智能循跡避障小車(chē)講課教案

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1、智能循跡避障小車(chē) 精品文檔 智能循跡避障小車(chē) 目錄 摘要 引言 第一章緒論 1.1 智能小車(chē)的背景 1.2 智能小車(chē)的現(xiàn)狀 第二章 設(shè)計(jì)方案 2.1 設(shè)計(jì)任務(wù) 2.2 方案及軌道選擇 2.3 智能小車(chē)元件介紹 第三章硬件設(shè)計(jì) 3.1 總體設(shè)計(jì) 3.2 驅(qū)動(dòng)電路 3.3 信號(hào)檢測(cè)模塊 3.4 主控線路 第四章軟件設(shè)計(jì) 4.1 主程序模塊 4.2 電機(jī)驅(qū)動(dòng)程序 4.3 循跡模塊 4.4 避障模塊 第五章制作安裝與調(diào)試 作品總結(jié) 致謝 摘要 利用紅外對(duì)管檢測(cè)黑線與障礙物，并以 STC89C5訃片機(jī)為控制芯片控制電動(dòng)小 汽車(chē)的速度及轉(zhuǎn)向，從而實(shí)

2、現(xiàn)自動(dòng)循跡避障的功能。具中小車(chē)驅(qū)動(dòng)由 L298N動(dòng) 電路完成，速度由單片機(jī)輸出的 PWMfcf空制。 關(guān)鍵詞：智能小車(chē)；STC89C52I片機(jī)；L298N紅外對(duì)管 引言 2004年1月3日和1月24日肩負(fù)著人類(lèi)探測(cè)火星使命的“勇氣”號(hào)和“機(jī) 遇”號(hào)在火星不同區(qū)域著陸，并于 2004年4月5日和2004年4月26日相繼 通過(guò)所有“考核標(biāo)準(zhǔn)”?；鹦擒?chē)能夠在火星上自主行駛：當(dāng)火星車(chē)發(fā)現(xiàn)值得探 測(cè)的目標(biāo)，它會(huì)驅(qū)動(dòng)六個(gè)輪子向目標(biāo)行駛；在檢測(cè)到前進(jìn)方向上的障礙后，火 星車(chē)會(huì)去尋找可能的最佳路徑。 據(jù)悉，中國(guó)的登月計(jì)劃分三步進(jìn)行：第一 步，發(fā)射太空實(shí)驗(yàn)室和尋找貴重元素的月球軌道飛行器；第二步，實(shí)現(xiàn)

3、太空機(jī) 器人登月；第三步，載人登月。隨著“神舟”系列飛船和“嫦娥”月球探測(cè)衛(wèi) 星的成功發(fā)射，第一步接近成熟；第二步中太空機(jī)器人登月計(jì)劃中的太空機(jī)器 人應(yīng)該能在月球上自主行駛，進(jìn)行相關(guān)探測(cè)。因此對(duì)于我國(guó)來(lái)說(shuō)，類(lèi)似于美國(guó) “勇氣”號(hào)和“機(jī)遇”號(hào)火星車(chē)的智能車(chē)技術(shù)研究也顯得迫在眉睫。 目前， 城市交通的安全問(wèn)題己引起各國(guó)政府有關(guān)部門(mén)的高度重視和全民的關(guān)注，專(zhuān) 家、學(xué)者在分析城市交通事故的原因時(shí)，普遍認(rèn)為事故原因主要包括：人員素 質(zhì)、運(yùn)輸車(chē)輛、道路環(huán)境和管理法規(guī)等四個(gè)方面，而車(chē)輛性能的提高即研發(fā)高 性能的智能汽車(chē)是其中很重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。美國(guó)研究認(rèn)為，包括智能汽車(chē)研究 在內(nèi)的智能運(yùn)輸系統(tǒng)對(duì)國(guó)家社

4、會(huì)經(jīng)濟(jì)和交通運(yùn)輸有著巨大的影響，其意義和價(jià) 值在于：大量減少公路交通堵塞和擁擠，降低汽車(chē)的油耗，可使城市交通堵塞 和擁擠造成的損失分別減少25%-40%左右，大大提高了公路交通的安全性及 運(yùn)輸效率，促進(jìn)了交通運(yùn)輸業(yè)的繁榮發(fā)展。通過(guò)智能汽車(chē)的進(jìn)一步研究與發(fā) 展，將使汽車(chē)變得“聰明”起來(lái)，從根本上改變現(xiàn)行汽車(chē)的信息采集處理、信 息交換、行車(chē)導(dǎo)航與定位、車(chē)輛控制、汽車(chē)安全保證等技術(shù)方案與體系結(jié)構(gòu)。 駕駛智能汽車(chē)在很大程度上可減輕駕駛員的負(fù)擔(dān)和提高交通安全性，若配合城 市交通控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)合理分配交通流，實(shí)現(xiàn)交通順暢，甚至可實(shí)現(xiàn)智能汽車(chē) 單片機(jī)智能循跡小車(chē)畢業(yè)論文 2 的自動(dòng)駕駛。正是基于上述優(yōu)點(diǎn)，

5、國(guó) 際上正在形成包括智能汽車(chē)在內(nèi)的智能車(chē)輛研究、設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)的熱潮。 隨著 汽車(chē)工業(yè)的迅速發(fā)展，關(guān)于汽車(chē)的研究也就越來(lái)越受人關(guān)注。全國(guó)電子大賽幾 乎每次都有智能小車(chē)這方面的題目，全國(guó)各高校也都很重視該題目的研究?？?見(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。設(shè)計(jì)的智能小車(chē)能夠 實(shí)時(shí)顯示速度、狀態(tài)，具有自動(dòng)尋跡功能。 本文基于單片機(jī)控制的設(shè)計(jì)思 想，選用廉價(jià)的光電反射傳感器，采用專(zhuān)用電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片驅(qū)動(dòng)電機(jī)，通過(guò) PWMS速，從而達(dá)到智能控制的目的,實(shí)現(xiàn)了小車(chē)的智能尋跡,整個(gè)系統(tǒng)功 能全面在我國(guó)，吉林大學(xué)智能車(chē)輛課題組長(zhǎng)期從事智能車(chē)輛自主導(dǎo)航機(jī)理及關(guān) 鍵技術(shù)研究。中國(guó)第一汽車(chē)集團(tuán)公司和國(guó)

6、防科技大學(xué)機(jī)電工程與自動(dòng)化學(xué)院于 2003年7月研制成功我國(guó)第一輛自主駕駛轎車(chē)。另外，我國(guó)清華大學(xué)、北京理 工大學(xué)等單位也正在研發(fā)智能車(chē)輛。汽車(chē)自主駕駛技術(shù)是集模式識(shí)別、智能控 制、計(jì)算機(jī)科學(xué)和汽車(chē)操縱動(dòng)力等多門(mén)學(xué)科于一體的綜合性技術(shù)，汽車(chē)自主駕 駛功能水平的高低常被用來(lái)作為衡量一個(gè)國(guó)家控制技術(shù)水平的重要標(biāo)準(zhǔn)之一。 智能車(chē)輛的相關(guān)技術(shù)，也將促進(jìn)輪式機(jī)器人的研究。智能小車(chē)，也就是輪式機(jī) 器人，最適合在那些人類(lèi)無(wú)法工作的環(huán)境中工作，該技術(shù)可以應(yīng)用于無(wú)人駕駛 機(jī)動(dòng)車(chē)，無(wú)人生產(chǎn)線，倉(cāng)庫(kù)，服務(wù)機(jī)器人等領(lǐng)域。 以下列舉了機(jī)器人的一些應(yīng)用，所有這些用途正逐步滲入到工業(yè)和社會(huì)的各個(gè) 層面：在產(chǎn)品檢測(cè)方面，

7、對(duì)零部件、線路板及其它類(lèi)似產(chǎn)品的檢測(cè)是機(jī)器人比 較常見(jiàn)的應(yīng)用。一般說(shuō)來(lái)，檢測(cè)系統(tǒng)中還集成有其他一些設(shè)備，它們是視覺(jué)系 統(tǒng)、X射線裝置、超聲波探測(cè)儀或其他類(lèi)似儀器。在瓦斯、地壓檢測(cè)方面，瓦 斯和沖擊地壓是井下作業(yè)中的兩個(gè)不安全的自然因素，一旦發(fā)生突然事故，是 相當(dāng)危險(xiǎn)和嚴(yán)重的。但瓦斯和沖擊地壓在形成突發(fā)事故之前，都會(huì)表現(xiàn)出種種 跡象，如巖石破裂等。采用帶有專(zhuān)用新型傳感器的移動(dòng)式機(jī)器人，連續(xù)監(jiān)視采 礦狀態(tài)，以便及早發(fā)現(xiàn)事故突發(fā)的先兆，采取相應(yīng)的預(yù)防措施。在智能輪椅領(lǐng) 域，隨著社會(huì)的發(fā)展和人類(lèi)文明程度的提高，人們特別是殘疾人愈來(lái)愈需要運(yùn) 用現(xiàn)代高新技術(shù)來(lái)改善他們的生活質(zhì)量和生活自由度。智能輪椅主要有

8、口令識(shí) 別與語(yǔ)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。 在危險(xiǎn)環(huán)境下，機(jī)器人非常適合在危險(xiǎn)的環(huán)境中使用。在這些險(xiǎn)惡的環(huán)境下工 作，人類(lèi)必需采取嚴(yán)密的保護(hù)措施。而機(jī)器人可以進(jìn)入或穿過(guò)這些危險(xiǎn)區(qū)域進(jìn) 行維護(hù)和探測(cè)工作，且不需要得到像對(duì)人一樣的保護(hù)。在水下、太空及遠(yuǎn)程環(huán) 境下，機(jī)器人也可以用于水下、太空及遠(yuǎn)程的服務(wù)和探測(cè)。雖然尚沒(méi)有人被送 往火星，但已有許多太空漫游車(chē)在火星登陸并對(duì)火星進(jìn)行探測(cè)。如美國(guó)的“勇 氣”號(hào)和“機(jī)遇”號(hào)的主要任務(wù)是在火星上探水，它們已分別在其著陸區(qū)域附 近找到火星上過(guò)去曾有過(guò)水的證據(jù)。 在智能車(chē)輛領(lǐng)域，智能小車(chē)自動(dòng)行駛功 能的研究

9、將有助于智能車(chē)輛的研究。智能車(chē)輛駕駛?cè)蝿?wù)的自動(dòng)完成將給人類(lèi)社 會(huì)的進(jìn)步帶來(lái)巨大的影響，例如能切實(shí)提高道路網(wǎng)絡(luò)的利用率、降低車(chē)輛的燃 油消耗量，尤其是在改進(jìn)道路交通安全等方面提供了新的解決途徑。 人類(lèi)在認(rèn)識(shí)自然、改造自然、推動(dòng)社會(huì)進(jìn)步的過(guò)程中，不斷地創(chuàng)造出各種各樣 為人類(lèi)服務(wù)的工具，其中許多具有劃時(shí)代的意義。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(lèi)社會(huì)的生產(chǎn)、生活密不可分。因此為了使智能小車(chē) 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。 根據(jù)題目的要求，確定如下方案：在小車(chē)底盤(pán)上，加裝光電傳感器，實(shí) 現(xiàn)對(duì)小車(chē)的速度、運(yùn)行狀況的實(shí)時(shí)測(cè)量，并將測(cè)量數(shù)據(jù)傳送至單

10、片機(jī)進(jìn)行處 理，然后由單片機(jī)根據(jù)所檢測(cè)的各種數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)對(duì)小電動(dòng)車(chē)的智能控制。 第一章緒論 1.1 智能小車(chē)的背景 智能小車(chē)作為現(xiàn)代的新發(fā)明，是以后的發(fā)展方向，他可以按照預(yù)先設(shè)定的模式 在一個(gè)環(huán)境里自動(dòng)的運(yùn)作，不需要人為的管理，可應(yīng)用于科學(xué)勘探等等的用 途。智能小車(chē)能夠?qū)崟r(shí)顯示時(shí)間、速度、里程，具有自動(dòng)尋跡、尋光、避障功 能，可程控行駛速度、準(zhǔn)確定位停車(chē)，遠(yuǎn)程傳輸圖像等功能。智能循跡小車(chē)是 一種基于單片機(jī)控制的簡(jiǎn)易自動(dòng)尋跡小車(chē)系統(tǒng)，包括小車(chē)系統(tǒng)構(gòu)成軟硬件設(shè)計(jì) 方法。小車(chē)以AT89C51為控制核心，用單片機(jī)產(chǎn)生PWM波，控制小車(chē)速度。 利用紅外光電傳感器對(duì)路面黑色軌跡進(jìn)行檢測(cè)，并將路面檢測(cè)信

11、號(hào)反饋給單片 機(jī)。單片機(jī)對(duì)采集到的信號(hào)予以分析判斷，及時(shí)控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)以調(diào)整小車(chē)轉(zhuǎn)向，從 而使小車(chē)能夠沿著黑色軌跡自動(dòng)行駛，實(shí)現(xiàn)小車(chē)自動(dòng)循跡尋跡的目的。具技術(shù)關(guān) 鍵是單片機(jī)對(duì)傳感器的控制及對(duì)其反饋信息處理后對(duì)電機(jī)的精確控制。我們?cè)?車(chē)身上安裝了紅外傳感器，動(dòng)作指示燈，以及反應(yīng)小車(chē)運(yùn)行時(shí)間的計(jì)時(shí)顯示模 塊。小車(chē)的每一個(gè)動(dòng)作都會(huì)有相應(yīng)的指示燈。 1 ,小車(chē)能夠靈敏檢測(cè)路面情況 并做出準(zhǔn)確的判斷。2,小車(chē)采用前輪驅(qū)動(dòng)，前輪左右兩邊各有一個(gè)電機(jī)驅(qū) 動(dòng)，通過(guò)調(diào)整前面兩個(gè)輪子的轉(zhuǎn)速啟停而達(dá)到控制轉(zhuǎn)向的目的，后輪是萬(wàn)向輪 起支撐的作用，將循跡傳感器裝在車(chē)體的中間和左右輪前，當(dāng)車(chē)身左邊的傳感 器檢測(cè)到黑線

12、時(shí)，主控芯開(kāi)控制左輪減速，車(chē)身向左修正車(chē)萬(wàn)右邊的花感一 器檢測(cè)到黑線時(shí)，主控芯片控制右輪減速，車(chē)身向右修正。從而實(shí)現(xiàn)循跡功 能。3,對(duì)的各個(gè)不同的運(yùn)動(dòng)速度和方向，小車(chē)都有相應(yīng)的指示燈顯示。 4, 小車(chē)能夠自動(dòng)記錄運(yùn)行時(shí)間，并利用數(shù)碼管進(jìn)行顯示。 5 ,核心控制部分采用 可在線編程的89S51單片機(jī)，可以在不增加系統(tǒng)硬件的情況下方便地對(duì)系統(tǒng)進(jìn) 行二次開(kāi)發(fā)。具有很好的拓展功能 1.2 智能小車(chē)的現(xiàn)狀 現(xiàn)智能小車(chē)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(kù)庫(kù)、避崖等基本功能，這幾節(jié)的電子設(shè)計(jì)大 賽智能小車(chē)又在向聲控系統(tǒng)發(fā)展。比較出名的飛思卡爾智

13、能小車(chē)更是走在前列。 本文介紹了一種基于51單片機(jī)的小車(chē)尋跡系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用四組高靈敏度的光 電對(duì)管，對(duì)路面黑色軌跡進(jìn)行檢測(cè)，并利用單片機(jī)產(chǎn)生 PWMt控制小車(chē)速 度。測(cè)試結(jié)果表明，該系統(tǒng)能夠平穩(wěn)跟蹤給定的路徑。整個(gè)系統(tǒng)基于普通玩具 小車(chē)的機(jī)械結(jié)構(gòu)，并利用了小車(chē)的底盤(pán)、前后輪電機(jī)及其自動(dòng)復(fù)原裝置，能夠 平穩(wěn)跟蹤路面黑色軌跡運(yùn)行。 第二章設(shè)計(jì)方案 2.1、 設(shè)計(jì)任務(wù) 要求： (1)車(chē)輛從起跑線出發(fā)，開(kāi)始直線行走一段時(shí)間。當(dāng)遇到黑線時(shí)，小車(chē)自動(dòng)檢 測(cè)黑線并沿著黑線自動(dòng)行進(jìn)。黑線走完之后，直線行走。然后遇到障礙物，通 過(guò)檢測(cè)障礙物離自己的距離來(lái)判斷自己是前進(jìn)、后退還是左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)，最終達(dá) 到

14、繞過(guò)障礙物的目的。 (2)小車(chē)能夠自動(dòng)記錄，自動(dòng)顯示行駛時(shí)間，從而判斷是否符合要求。( 1602 必須安裝在小車(chē)上)。 2.2 方案的選擇 (1)小車(chē)控制單元的選擇 主控部分是整個(gè)小車(chē)的大腦，是整個(gè)小車(chē)運(yùn)行的核心部件，起著控制小車(chē)所有 運(yùn)行狀態(tài)的作用。通常選用單片機(jī)作為小車(chē)的核心控制單元，本文以 STC公司 的STC89c5印片機(jī)為例予以介紹。STC89c52g一款擁有8K RAM 32個(gè)I/O 口的單片機(jī)，它還擁有豐富的處理功能，為小車(chē)的功能擴(kuò)展提供了相當(dāng)大的空 問(wèn)，只要按照該單片機(jī)的要求對(duì)其編制程序就可以實(shí)現(xiàn)很多不同的功能。此 外，STC是國(guó)產(chǎn)單片機(jī)，價(jià)格便宜，性?xún)r(jià)比更 高。

15、 （2）小車(chē)驅(qū)動(dòng)單元的選擇 小車(chē)驅(qū)動(dòng)電機(jī)一般不使用現(xiàn)成的玩具小車(chē)上的配套直流電機(jī)，而使用減速電 機(jī)，因?yàn)槠潋?qū)動(dòng)力更強(qiáng)，優(yōu)于普通直流電機(jī)?？紤]到小車(chē)必須能夠前進(jìn)、倒 退、停止，并能靈活轉(zhuǎn)向，在左右兩輪各裝一個(gè)電機(jī)分別進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。當(dāng)左輪電 機(jī)轉(zhuǎn)速高于右輪電機(jī)轉(zhuǎn)速時(shí)小車(chē)向右轉(zhuǎn)，反之則向左轉(zhuǎn)。為了能控制車(chē)輪的轉(zhuǎn) 速，可以采取PWMB速法，即由單片機(jī)的IOB8、IOB9輸出一系列頻率固定的方 波，再通過(guò)功率放大來(lái)驅(qū)動(dòng)電機(jī)，在單片機(jī)中編程改變輸出方波的占空比就可 以改變加到電機(jī)上的平均電壓，從而可以改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速。左右輪兩個(gè)電機(jī)轉(zhuǎn) 速的配合就可以實(shí)現(xiàn)小車(chē)的前進(jìn)、倒退、轉(zhuǎn)彎等功能。用單片機(jī)控制電機(jī)的時(shí)

16、候，需要加驅(qū)動(dòng)電路，為電機(jī)提供足夠大的驅(qū)動(dòng)電流。使用不同的電機(jī)，具驅(qū) 動(dòng)電路也不同，我們應(yīng)該根據(jù)實(shí)際需求選擇合適的驅(qū)動(dòng)電路，通常有以下幾種 萬(wàn)案： 萬(wàn)案1: 用三極管電流放大驅(qū)動(dòng)電路。三極管是一種常見(jiàn)的電子元器件，價(jià)格便宜，也 很實(shí)用。但是，它僅能驅(qū)動(dòng)單個(gè)單片機(jī)并且要求所驅(qū)動(dòng)電流不大，而且用三極 管搭建驅(qū)動(dòng)電路也很麻煩。 Zu tk 2: 用電機(jī)的專(zhuān)用芯片來(lái)驅(qū)動(dòng)電機(jī)。專(zhuān)用驅(qū)動(dòng)芯片雖說(shuō)價(jià)格稍微貴了一點(diǎn)，但是， 專(zhuān)用芯片可同時(shí)操作多可電機(jī)，且電路連接簡(jiǎn)單，穩(wěn)定性好。是一種比較好的 驅(qū)動(dòng)電路。 考慮到電機(jī)的穩(wěn)定性及便捷性，我們選擇了 L298芯片作為驅(qū)動(dòng)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電 路。 軌跡選擇：

17、方案一、使用簡(jiǎn)易光電傳感器結(jié)合外圍電路探測(cè)。 光電傳感器實(shí)際效果并不理想，對(duì)行駛過(guò)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(guò)程極易出現(xiàn)問(wèn)題，而且容易 因?yàn)樵摬考斐烧麄€(gè)系統(tǒng)的不穩(wěn)定。 方案二、利用兩只光電開(kāi)關(guān)。 分別置于軌道的兩側(cè)，根據(jù)其接受到白線的先后來(lái)控制小車(chē)轉(zhuǎn)向來(lái)調(diào)整車(chē)向， 但測(cè)試表明，如果兩只光電開(kāi)關(guān)之間的距離很小，則約束了速度 ，如果著重于小 車(chē)速度的提升，則隨著車(chē)速的提升，則勢(shì)必要求兩只光電開(kāi)關(guān)之間的距離加 大，從而使得小車(chē)的行駛路線脫離軌道幅度較大，小車(chē)將無(wú)法快速完成準(zhǔn)確的 導(dǎo)向從而有可能導(dǎo)致尋跡失敗。 方案三、用四只光電開(kāi)關(guān)。一只置于

18、軌道中間，兩只置于軌道外側(cè)，當(dāng)小車(chē)脫 離軌道時(shí)，即當(dāng)置于中間的一只光電開(kāi)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(kāi)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，雖然小車(chē)在尋跡過(guò)程中有一定的左右 搖擺（因?yàn)樗?gòu)小車(chē)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)決定了光電開(kāi)光之間的距離到達(dá)不了精確計(jì)算 值1厘米），但只要控制好行駛速度就可保證車(chē)身基本上接近靠邊行駛。綜合 循跡的準(zhǔn)確性和行車(chē)的速度，我們選擇了方案三。并采用了 ST168光電管。因 為ST168采用高發(fā)射功率紅外光、電二極管和高靈敏光電晶體管組成，采用非 接觸式檢測(cè)方式。ST168的檢測(cè)距離很小，一般為8~15

19、毫米，因?yàn)?毫米以下 是它的檢測(cè)盲區(qū)，而大于15毫米則很容易受干擾。經(jīng)過(guò)多次測(cè)試、比較，發(fā)現(xiàn) 把傳感器安裝在距離檢測(cè)物表面 10毫米時(shí)，檢測(cè)效果最好。 傳感器的安裝 正確選擇檢測(cè)方法和傳感器件是決定循跡效果的重要因素，而且正確的器 件安裝方法也是循跡電路好壞的一個(gè)重要因素。從簡(jiǎn)單、方便、可靠等角度出 發(fā)，同時(shí)在底盤(pán)裝設(shè)4個(gè)紅外探測(cè)頭，進(jìn)行兩級(jí)方向糾正控制，將大大提高其 循跡的可靠性，具體位置分布如圖1所示。圖中循跡傳感器全部在一條直線 上。其中X1與Y1為第一級(jí)方向控制傳感器，X2與Y2為第二級(jí)方向控制傳感 器，并且黑線同一邊的兩個(gè)傳感器之間的寬度不得大于黑線的寬度。小車(chē)前進(jìn) 時(shí)，始終保持（

20、如圖3中所示的行走軌跡黑線）在*1和Y1這兩個(gè)第一級(jí)傳感器 之間，當(dāng)小車(chē)偏離黑線時(shí)，第一級(jí)傳感器就能檢測(cè)到黑線，把檢測(cè)的信號(hào)送給 小車(chē)的處理、控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)發(fā)出信號(hào)對(duì)小車(chē)軌跡予以糾正。第二級(jí)方向 探測(cè)器實(shí)際是第一級(jí)的后備保護(hù)，它的存在是考慮到小車(chē)由于慣性過(guò)大會(huì)依舊 偏離軌道，再次對(duì)小車(chē)的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行糾正，從而提高了小車(chē)循跡的可靠性。 圖1紅外探頭的分布圖 顯示模塊選擇 萬(wàn)案1: 采用LED顯示，LED常見(jiàn)且價(jià)格便宜，但是僅能顯示數(shù)字和簡(jiǎn)單的字母，且 外部電路比較復(fù)雜，需要專(zhuān)門(mén)的驅(qū)動(dòng)電路實(shí)現(xiàn)。 Zu tk 2: 采用LCD1602a示，1602是市面上價(jià)格適中的顯示器件，不僅僅能 顯示數(shù)

21、字還能顯示字母和特殊符號(hào)，且支持背光解決了一半 LCD顯示不夠清晰 的問(wèn)題，且有3.3低電壓產(chǎn)品，更大的解決了功耗問(wèn)題 萬(wàn)案二 采用LCD12864示，12864顯示效果清晰，且可以顯示更多信息，支持中文字 庫(kù)，有很好的人及交換功能，能顯示更多更清楚的信息。但是 12864顯示器市 場(chǎng)上價(jià)格比較昂貴，且功耗很大，在開(kāi)背光的情況下耗電非常之大，不易于使 用在移動(dòng)設(shè)備上。 方案選擇 使用LCD160州僅價(jià)格適中，且功耗很低，用擁有較好的人機(jī)交互價(jià)值。且在 此方案中僅顯示小車(chē)需要采集的數(shù)據(jù)即可，所以本系統(tǒng)采用了低功耗的 1602顯 zKWro 2.3 智能小車(chē)元件介紹 收集于網(wǎng)絡(luò)，

22、如有侵權(quán)請(qǐng)聯(lián)系管理員刪除 精品文檔 (1) 正面圖示 該系統(tǒng)采用四組高靈敏度的光電對(duì)管，對(duì)路面黑色軌跡進(jìn)行檢測(cè)，并利用單 片機(jī)產(chǎn)生PWMt控制小車(chē)速度。測(cè)試結(jié)果表明，該系統(tǒng)能夠平穩(wěn)跟蹤給定 的路徑。整個(gè)系統(tǒng)基于普通玩具小車(chē)的機(jī)械結(jié)構(gòu)，并利用了小車(chē)的底盤(pán)、前 后輪電機(jī)及其自動(dòng)復(fù)原裝置，能夠平穩(wěn)跟蹤路面黑色軌跡運(yùn)行。 主控部分是整 個(gè)小車(chē)的大腦，是整個(gè)小車(chē)運(yùn)行的核心部件，起著控制小車(chē)所有運(yùn)行狀態(tài)的作用。通常 選用單片機(jī)作為小車(chē)的核心控制單元，本文以 STC公司的STC89c52單片機(jī)為例予以介 紹。STC89c52是一款擁有8K RAM 32個(gè)I/O 口的單片機(jī)，它還擁有

23、豐富的處理功能， 為小車(chē)的功能擴(kuò)展提供了相當(dāng)大的空間，只要按照該單片機(jī)的要求對(duì)其編制程序就可以 實(shí)現(xiàn)很多不同的功能。 (2)尾輪安裝 (3)尾輪固定板(確保焊接穩(wěn)定) 收集于網(wǎng)絡(luò)，如有侵權(quán)請(qǐng)聯(lián)系管理員刪除 (4)電機(jī)固定(用螺絲刀跟鉗子上好即可) (5)循跡傳感器安裝(注意正負(fù)極的焊接，切忌焊反) (6)單片機(jī)智能小車(chē)

24、核心控制板 循逃，避障3P排針靠右 指示燈 邊焊接 電機(jī)驅(qū)動(dòng)輸 出接口 注意缺 □方 向?與 底板叁 印一致 情，陣式換鍵 靠跡避模切按 C51單片機(jī)■他小車(chē) 焊接排阻注意方向.有一點(diǎn) 單片機(jī)ic座.可以用 修君 的位苴與單片機(jī)方向相同 STC0gC52和AT89S52單片機(jī) STC89C5： lATa9S52/AT89C52/ATBC5： (7)元件散圖

25、 (8)電路板圖示 — ?? 呂■■ 沖 A M 4F ( 皿s|@e船 ODDO —WWOZS D o 0 X 智能循跡避障小車(chē)I 長(zhǎng):63MM O 0。301回 舊①戶(hù)宓望OO j循跡避障oca O 』f P5 GND —wse寸胭 X0 XD 04 IC1 QS T 卜 RH si p? D5 0

26、S2 STC89C52 AT89S51/AT89S52/AT89C52/AT89C52 IC2 P3 O 貞慶）儲(chǔ)1單片機(jī)智能小車(chē)核q督學(xué)板CXE6Q 第三章硬件設(shè)計(jì) 1、如圖 K htt K 汴：i Tf 31： 院*1 忙XI.力的模摭 電戲 回，智能小平系統(tǒng)框圖 It箸川臣加獷河一 山 =>8-卬-一 LLr-brrL 口i!.1!F?EV1FLPI.- — ■疑需淳皿密筋薄 o I ? s L F r n ■ t- r r rM r- ?爐演工?黑溫Hr 陽(yáng)口桎 W * X1AM BJjiUPP F1工 FSCJMZ 卜

27、135 Fi?TItiai f齊用I H Finn F..bW ^-*11 K4AC- niAUi ^W - 中」 單片機(jī)最小系統(tǒng)能夠運(yùn)行的必要條件是：（1）電源，（2）晶振電路，（3）復(fù) 位電路。 2、LCD顯示電路 本次選用的1602液晶顯示屏最主要的是顯示小車(chē)運(yùn)行時(shí)間。我們將 1602的液 品的D0~D7R據(jù)口接至IJ單片機(jī)的P0 口；然后將讀寫(xiě)選擇端（R/W直接接地； 液晶顯示對(duì)比度調(diào)節(jié)端（VO接一個(gè)10K的電位器，最后與

28、電源正極相連。 3、循跡模塊：紅外檢測(cè)的方法 4、避障模塊：采用紅外光電避障。該小車(chē)在前進(jìn)的過(guò)程中能夠檢測(cè)到前方障 礙并自動(dòng)避開(kāi)，達(dá)到避障的效果。利用位置器檢測(cè)道路上的障礙， 通過(guò)采集數(shù)據(jù) 并處理后由單片機(jī)產(chǎn)生PWMft驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)對(duì)車(chē)進(jìn)行轉(zhuǎn)向和行動(dòng)控制， 控慢速 行駛，以及自動(dòng)停車(chē) 四、軟件設(shè)計(jì) 1 .主程序框圖： 0.. 月就 （停止 2 .循跡框圖： 開(kāi)始 7 九 =小車(chē)進(jìn)入循跡模式后，即開(kāi)始不停地掃描與探測(cè)器連接的單片機(jī) I/O 口，一旦 檢測(cè)到某個(gè)I/O 口有信號(hào)，即進(jìn)入判斷處理程序（switch ）,先確定4個(gè)探測(cè)器 中的哪一個(gè)探測(cè)到

29、了黑線，如果InfraredML（左面第一級(jí)傳感器）或者 InfraredSL（左面第二級(jí)傳感器）探測(cè)到黑線，即小車(chē)左半部分壓到黑線，車(chē)身 向右偏出，此時(shí)應(yīng)使小車(chē)向左轉(zhuǎn)；如果是 InfraredMR（右面第一級(jí)傳感 器）或 InfraredSR（右面第二級(jí)傳感器）探測(cè)到了黑線，即車(chē)身右半部壓住黑線，小車(chē) 向左偏出了軌跡，則應(yīng)使小車(chē)向右轉(zhuǎn)。在經(jīng)過(guò)了方向調(diào)整后，小車(chē)再繼續(xù)向前 行走，并繼續(xù)探測(cè)黑線重復(fù)上述動(dòng)作。由于第二級(jí)方向控制為第一級(jí)的后備， 則兩個(gè)等級(jí)間的轉(zhuǎn)向力度必須相互配合。第二級(jí)通常是在超出第一級(jí)的控制范 圍的情況下發(fā)生作用，它也是最后一層保護(hù)，所以它必須要保證小車(chē)回到正確 軌跡上來(lái)，

30、則通常使第二級(jí)轉(zhuǎn)向力度大于第一級(jí)，即 level2>level1（level1 level2為小車(chē)轉(zhuǎn)向力度，其大小通過(guò)改變單片機(jī)輸出的占空比的大小來(lái)改 變），具體數(shù)值在實(shí)地實(shí)驗(yàn)中得到。   能小車(chē)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(chē)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?；谏鲜鲆?，傳感檢測(cè)部分考慮到小車(chē)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

31、傳感器來(lái)充當(dāng)。智能小車(chē)的執(zhí)行部分，是由直 流電機(jī)來(lái)充當(dāng)?shù)模饕刂菩≤?chē)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 機(jī)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。考慮到實(shí)際情況， 本文選擇第二種方案。CPU使用STC89C52單片機(jī)，配合軟件編程實(shí)現(xiàn)。 六?發(fā)展前景 智能小車(chē)的巡線和避障功能在生產(chǎn)生活中都有著廣泛的用途?？梢杂迷诖?的生產(chǎn)車(chē)間的物流系統(tǒng)中，按照預(yù)先設(shè)定的路線來(lái)傳輸貨物自動(dòng)躲避障礙功能 從而使工作更加安全和效率更高。 自第一臺(tái)工業(yè)

32、機(jī)器人誕生以來(lái)，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(guó)防等領(lǐng)域。近年來(lái)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(guò)程 中，制造能替代人勞動(dòng)的機(jī)器一直是人類(lèi)的夢(mèng)想，智能小車(chē)可以作為機(jī)器人的典 型代表。 電子技術(shù)的飛速發(fā)展，對(duì)自動(dòng)化要求越來(lái)越高，智能汽車(chē)檢測(cè)并完 成特殊的任務(wù)將成為以后的一個(gè)新的發(fā)展方向。在危險(xiǎn)或不利于人工作業(yè)的環(huán) 境下，利用智能小車(chē)替代人工作業(yè)完成特殊任務(wù)，避免人員傷亡，更可減少經(jīng) 濟(jì)損失。在世界科學(xué)界和工業(yè)設(shè)計(jì)界中，國(guó)內(nèi)智能車(chē)輛研究由于起步晚，以及 經(jīng)濟(jì)條件的制約，在智能車(chē)輛研究領(lǐng)域與發(fā)達(dá)國(guó)家有一定的差距，目

33、前開(kāi)展這 方面研究工作的主要包括一些大學(xué)和科研單位。 隨著汽車(chē)工業(yè)的迅速發(fā)展，具與電子信息產(chǎn)業(yè)的融合速度也顯著提高，汽車(chē)開(kāi) 始向電子化、多媒體化和智能化方向發(fā)展，使其不僅作為一種代步工具、同時(shí) 能具有交通、娛樂(lè)、辦公和通訊等多種功能。關(guān)于汽車(chē)的研究也就越來(lái)越受人 關(guān)注。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(chē)這方面的題目，全 國(guó)各高校也都很重視該題目的研究，可見(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，為了適應(yīng)機(jī)電一體化的發(fā)展在汽車(chē)智能化方向的發(fā)展要求， 提出簡(jiǎn)易智能小車(chē)的構(gòu)想。目的在于：通過(guò)獨(dú)立設(shè)計(jì)并制作一輛具有簡(jiǎn)單智能 化的簡(jiǎn)易小車(chē)，獲得項(xiàng)目整體設(shè)計(jì)的能力，并掌握多通道多樣

34、化傳感器綜合控 制的方法，設(shè)計(jì)的智能電動(dòng)小車(chē)能夠具有循跡避障等功能。車(chē)輛導(dǎo)航的方法， 促進(jìn)日本智能車(chē)輛的整體進(jìn)步。進(jìn)入 80年代中期，設(shè)計(jì)和制造智能車(chē)輛的浪潮 席卷了全世界，一大批世界著名的公司開(kāi)始研制智能車(chē)輛平臺(tái)。第三階段：從 90年代開(kāi)始，智能車(chē)輛進(jìn)入到了深入系統(tǒng)、大規(guī)模的研究階段。最為突出的 是，美國(guó)卡內(nèi)基-梅隴大學(xué)機(jī)器人研究所一共完成了 Navlab系列的自主車(chē)的研 究，取得了顯著的成就。 目前，智能車(chē)輛的發(fā)展正處于第三階段，這一階段的研究成果代表了當(dāng)前國(guó)外 智能車(chē)輛的主要發(fā)展方向。 國(guó)內(nèi)智能車(chē)輛的現(xiàn)狀研究 相比于國(guó)外，我國(guó)開(kāi)展智能車(chē)輛技術(shù)方面的研究起步較晚，開(kāi)始于 20世紀(jì)8

35、0 年代，而且大多數(shù)研究尚處于針對(duì)某個(gè)單項(xiàng)技術(shù)研究的階段。雖然我國(guó)在智能 車(chē)輛技術(shù)方面的研究總體上落后于發(fā)達(dá)國(guó)家，并且存在一定的技術(shù)差距，但是 我國(guó)也取得了一系列的成果，主要有：中國(guó)第一汽車(chē)集團(tuán)公司和國(guó)防科技大學(xué) 機(jī)電工程與自動(dòng)化學(xué)院于2003年研制成功了我國(guó)第一輛自主駕駛轎車(chē)。該自主 駕駛轎車(chē)的正常交通情況下的高速公路上，形式的最高穩(wěn)定速度為為 12km/h, 最高峰值速度可達(dá)170km/h,并且具有超車(chē)功能，其總體技術(shù)性能和指標(biāo)已經(jīng) 達(dá)到了世界先進(jìn)水平。 上海交通大學(xué)應(yīng)用現(xiàn)代控制理論設(shè)計(jì)出了一種自動(dòng)駕駛汽車(chē)模型，該模型在汽 車(chē)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)建模的基礎(chǔ)之上，設(shè)計(jì)了自動(dòng)駕駛的專(zhuān)項(xiàng)系統(tǒng)，它能根

36、據(jù)玩到 的彎曲變化程度實(shí)時(shí)的計(jì)算出車(chē)輛的轉(zhuǎn)向盤(pán)角度，控制車(chē)輛按照預(yù)設(shè)道路行 駛。 吉林大學(xué)設(shè)計(jì)并制造了一輛用 CCDM別地面鋪設(shè)的條狀路標(biāo)導(dǎo)航的智能車(chē)輛， 車(chē)輛由圖像識(shí)別、行駛、轉(zhuǎn)向、制動(dòng)、避障和其他輔助系統(tǒng)組成。目前，該車(chē) 可以穩(wěn)定的跟蹤直線、弧線、S型線等軌跡自動(dòng)行駛，車(chē)速可達(dá) 20kmi在國(guó)家 科工委和國(guó)家862計(jì)劃的資助下，清華大學(xué)計(jì)算機(jī)系智能技術(shù)與系統(tǒng)國(guó)家重點(diǎn) 實(shí)驗(yàn)室自1988年開(kāi)始研制的THM源列移動(dòng)機(jī)器人取得了很大的成功。它兼有 面向高速公路和一般道路的功能，目前已經(jīng)能夠在校園的非結(jié)構(gòu)化道路環(huán)境 下，進(jìn)行道路跟蹤和避障自主行駛。 智能車(chē)輛研究也是智能交通系統(tǒng)ITS的關(guān)鍵技術(shù)。

37、目前。國(guó)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(guó)已形 成了一支ITS技術(shù)研究開(kāi)發(fā)的專(zhuān)業(yè)技術(shù)隊(duì)伍。并且各個(gè)交通、汽車(chē)企業(yè)越來(lái)越 加大了對(duì)ITS及智能車(chē)輛技術(shù)研發(fā)的投入，整個(gè)社會(huì)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(jì)劃和 2010年長(zhǎng)期規(guī)劃。相信經(jīng)過(guò) 相關(guān)領(lǐng)域的共同努力，我國(guó)ITS及智能車(chē)輛的技術(shù)水平一定會(huì)得到很大的提 高。 智能小車(chē)采用前輪驅(qū)動(dòng)，前輪左右兩邊各用一個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，調(diào)制前面兩個(gè)輪子 的轉(zhuǎn)速起停從而達(dá)到控制轉(zhuǎn)向的目的，后輪是萬(wàn)象輪，起支撐的作用。將循跡 光電對(duì)管分別裝在車(chē)體下的左右。當(dāng)車(chē)身下左邊的傳感器檢測(cè)到黑

38、線時(shí)，主控 芯片控制左輪電機(jī)停止，車(chē)向左修正，當(dāng)車(chē)身下右邊傳感器檢測(cè)到黑線時(shí)，主 控芯片控制右輪電機(jī)停止，車(chē)向右修正。 避障的原理和循線一樣，在車(chē)身右邊裝一個(gè)光電對(duì)管，當(dāng)其檢測(cè)到障礙物時(shí)， 主控芯片給出信號(hào)報(bào)警并控制車(chē)子倒退，轉(zhuǎn)向，從而避開(kāi)障礙物。 擬解決的關(guān)鍵問(wèn)題： (1)單片機(jī)最小系統(tǒng)與電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)，以及電路板的焊制。 (2)循跡模塊和避障模塊程序的編寫(xiě)，以及軟硬件的調(diào)制。 六作品總結(jié) 這個(gè)避障循跡小車(chē)使我們自己設(shè)計(jì)硬件、自己編輯軟件制作的。在制作的過(guò) 程中，我們遇到了許多困難，在困難中也學(xué)到了許多知識(shí)，亦得到了許多樂(lè) 趣。在這個(gè)過(guò)程中，我懂得了，遇到困難不要退縮，只有

39、迎難而上，方能成就 大事。同時(shí)，在學(xué)習(xí)的過(guò)程中，要注意細(xì)節(jié)。所謂細(xì)節(jié)決定成敗，便是如此。 就像我們編輯軟件的時(shí)候，出現(xiàn)過(guò)這樣一個(gè)問(wèn)題，在現(xiàn)實(shí)時(shí)間這個(gè)模塊中，我 們用定時(shí)器來(lái)定時(shí)，50ms一次中斷，同時(shí)定義一個(gè)變量count ,每次中斷 count者B自力口一次，然后用if(count==20)來(lái)判斷時(shí)間，但結(jié)果卻是幾十秒才加 一次，我們花了近一天的時(shí)間沒(méi)有想出結(jié)果，最后在學(xué)長(zhǎng)的幫助下將判斷時(shí)間 的語(yǔ)句改為if(count>=20),結(jié)果與自己想的一模一樣了。所以我們?cè)谝院蟮?學(xué)習(xí)過(guò)程中一定要注重理論知識(shí)，不要把事情想得太簡(jiǎn)單了，這樣才可以提高 我們的能力。 參考文獻(xiàn)：《51單片C語(yǔ)言教程》

40、郭天祥 《C程序設(shè)計(jì)》 譚浩強(qiáng)《全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽培訓(xùn)系列教 程》 高吉 附錄 STC89C5印片機(jī)介紹：?jiǎn)纹瑱C(jī)是指一個(gè)集成在一塊芯片上的完整計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。 盡管他的大部分功能集成在一塊小芯片上，但是它具有一個(gè)完整計(jì)算機(jī)所需要 的大部分部件：CPU內(nèi)存、內(nèi)部和外部總線系統(tǒng)，目前大部分還會(huì)具有外存。 同時(shí)集成諸如通訊接口、定時(shí)器，實(shí)時(shí)時(shí)鐘等外圍設(shè)備。而現(xiàn)在最強(qiáng)大的單片 機(jī)系統(tǒng)甚至可以將聲音、圖像、網(wǎng)絡(luò)、復(fù)雜的輸入輸出系統(tǒng)集成在一塊芯片 上。 單片機(jī)也被稱(chēng)為微控制器(Microcontroler ),是因?yàn)樗钤绫挥迷诠? 業(yè)控制領(lǐng)域。單片機(jī)由芯片內(nèi)僅有 CPUW專(zhuān)用處理器發(fā)展而來(lái)。最早

41、的設(shè)計(jì)理 念是通過(guò)將大量外圍設(shè)備和 CPU1成在一個(gè)芯片中，使計(jì)算機(jī)系統(tǒng)更小，更容 易集成進(jìn)復(fù)雜的而對(duì)提及要求嚴(yán)格的控制設(shè)備當(dāng)中。 INTEL的Z80是最早按照 這種思想設(shè)計(jì)出的處理器，從此以后，單片機(jī)和專(zhuān)用處理器的發(fā)展便分道揚(yáng) 鍍。 早期的單片機(jī)都是8位或4位的。其中最成功的是INTEL的8031,因 為簡(jiǎn)單可靠而性能不錯(cuò)獲得了很大的好評(píng)。此后在 8031上發(fā)展出了 MCS5保列 單片機(jī)系統(tǒng)?；谶@一系統(tǒng)的單片機(jī)系統(tǒng)直到現(xiàn)在還在廣泛使用。隨著工業(yè)控 制領(lǐng)域要求的提高，開(kāi)始出現(xiàn)了 16位單片機(jī)，但因?yàn)樾詢(xún)r(jià)比不理想并未得到很 廣泛的應(yīng)用。90年代后隨著消費(fèi)電子產(chǎn)品大發(fā)展，單片機(jī)技術(shù)得到了巨大的

42、提 高。隨著INTEL i960系列特別是后來(lái)的ARMS歹的廣?S應(yīng)用，32位單片機(jī)迅 速取代16位單片機(jī)的高端地位，并且進(jìn)入主流市場(chǎng)。而傳統(tǒng)的 8位單片機(jī)的性 能也得到了飛速提高，處理能力比起 80年代提高了數(shù)百倍。目前，高端的 32 位單片機(jī)主頻已經(jīng)超過(guò)300MHz性能直追90年代中期的專(zhuān)用處理器，而普通 的型號(hào)出廠價(jià)格跌落至1美元，最高端的型號(hào)也只有10美元。當(dāng)代單片機(jī)系統(tǒng) 已經(jīng)不再只在裸機(jī)環(huán)境下開(kāi)發(fā)和使用，大量專(zhuān)用的嵌入式操作系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用 在全系列的單片機(jī)上。而在作為掌上電腦和手機(jī)核心處理的高端單片機(jī)甚至可 以直接使用專(zhuān)用的 Windows和Linux操作系統(tǒng)。 單片機(jī)比專(zhuān)用處

43、理器更適合 應(yīng)用于嵌入式系統(tǒng)，因此它得到了最多的應(yīng)用。事實(shí)上單片機(jī)是世界上數(shù)量最 多的計(jì)算機(jī)?，F(xiàn)代人類(lèi)生活中所用的幾乎每件電子和機(jī)械產(chǎn)品中都會(huì)集成有單 片機(jī)。手機(jī)、電話、計(jì)算器、家用電器、電子玩具、掌上電腦以及鼠標(biāo)等電腦 配件中都配有1-2部單片機(jī)。而個(gè)人電腦中也會(huì)有為數(shù)不少的單片機(jī)在工作。 汽車(chē)上一般配備40多部單片機(jī)，復(fù)雜的工業(yè)控制系統(tǒng)上 甚至可能有數(shù)百臺(tái)單 片機(jī)在同時(shí)工作！單片機(jī)的數(shù)量不僅遠(yuǎn)超過(guò) PC機(jī)和其他計(jì)算的綜合，甚至比人 類(lèi)的數(shù)量還要多。 單片機(jī)又稱(chēng)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)。

44、它的體積小、質(zhì)量輕、價(jià)格便宜、為學(xué)習(xí)、應(yīng)用和開(kāi)發(fā)提供了便利 條件。同時(shí)，學(xué)習(xí)使用單片機(jī)是了解計(jì)算機(jī)原理與結(jié)構(gòu)的最佳選擇。 單片機(jī) 內(nèi)部也用和電腦功能類(lèi)似的模塊，比如 CPU內(nèi)存，并行總線，還有和硬盤(pán)作 用相同的存儲(chǔ)器件，不同的是它的這些部件性能都相對(duì)我們的家用電腦弱很 多，不過(guò)價(jià)錢(qián)也是低的，一般不超過(guò) 10元即可…… 用它來(lái)做一些控制電器一 類(lèi)不是很復(fù)雜的工作足矣了。我們現(xiàn)在用的全自動(dòng)滾筒洗衣機(jī)、排煙罩、 VCD 等等的家電里面都可以看到它的身影！它主要是作為控制部分的核心部 件。 它是一種在線式實(shí)時(shí)控制計(jì)算機(jī)，在線式就是現(xiàn)場(chǎng)控制，需要的是有 較強(qiáng)的抗干擾能力，較低的成本，這也是和離線式

45、計(jì)算機(jī)的（比如家用 P。的 主要區(qū)別。 單片機(jī)是靠程序的，并且可以修改。通過(guò)不同的程序?qū)崿F(xiàn)不同 的功能，尤其是特殊的獨(dú)特的一些功能，這是別的器件需要費(fèi)很大力氣才能做 到的，有些則是花大力氣也很難做到的。一個(gè)不是很復(fù)雜的功能要是用美國(guó) 50 年代開(kāi)發(fā)的74系列，或者60年代的CD4000g列這些純硬件來(lái)搞定的話，電路 一定是一塊大PCB!但是如果要是用美國(guó)70年代成功投放市場(chǎng)的系列單片 機(jī)，結(jié)果就會(huì)有天壤之別！只因?yàn)閱纹瑱C(jī)的通過(guò)你編寫(xiě)的程序可以實(shí)現(xiàn)高智 能，高效率，以及高可靠性！ 由于單片機(jī)對(duì)成本是敏感的，所以目前占統(tǒng) 治地位的軟件還是最低級(jí)匯編語(yǔ)言，它是除了二進(jìn)制機(jī)器碼以上最低級(jí)的語(yǔ)言

46、 了，既然這么低級(jí)為什么還要用呢？很多高級(jí)的語(yǔ)言已經(jīng)達(dá)到了可視化編程的 水平為什么不用呢？原因很簡(jiǎn)單，就是單片機(jī)沒(méi)有家用計(jì)算機(jī)那樣的 CPU也 沒(méi)有像硬盤(pán)那樣的海量存儲(chǔ)設(shè)備。一個(gè)可視化高級(jí)語(yǔ)言編寫(xiě)的小程序里面即使 只有一個(gè)按鈕，也會(huì)達(dá)到幾十 K的尺寸！對(duì)于家用PC的硬盤(pán)來(lái)講沒(méi)什么，可是 對(duì)于單片機(jī)來(lái)講是不能接受的。 單片機(jī)在硬件資源方面的利用率必須很高才 行，所以匯編雖然原始卻還是在大量使用。一樣的道理，如果把巨型計(jì)算機(jī)上 的操作系統(tǒng)和應(yīng)用軟件拿到家用 PC上來(lái)運(yùn)行，家用PC的也是承受不了 的。 可以說(shuō)，二十世紀(jì)跨越了三個(gè)“電”的時(shí)代，即電氣時(shí)代、電子時(shí)代和 現(xiàn)已進(jìn)入的電腦時(shí)代。不過(guò)，這種

47、電腦，通常是指?jìng)€(gè)人計(jì)算機(jī)，簡(jiǎn)稱(chēng) PC機(jī)。它 由主機(jī)、鍵盤(pán)、顯示器等組成。還有一類(lèi)計(jì)算機(jī)，大多數(shù)人卻不怎么熟悉。這 種計(jì)算機(jī)就是把智能賦予各種機(jī)械的單片機(jī)（亦稱(chēng)微控制器）。顧名思義，這 種計(jì)算機(jī) 的最小系統(tǒng)只用了一片集成電路，即可進(jìn)行簡(jiǎn)單運(yùn)算和控制。因?yàn)? 它體積小，通常都藏在被控機(jī)械的“肚子”里。它在整個(gè)裝置中，起著有如人 類(lèi)頭腦的作用，它出了毛病，整個(gè)裝置就癱瘓了?，F(xiàn)在，這種單片機(jī)的使用領(lǐng) 域已十分廣泛，如智能儀表、實(shí)時(shí)工控、通訊設(shè)備、導(dǎo)航系統(tǒng)、家用電器等。 各種產(chǎn)品一旦用上了單片機(jī)，就能起到使產(chǎn)品升級(jí)換代的功效，常在產(chǎn)品名稱(chēng) 前冠以形容詞一一“智能型”，如智能型洗衣機(jī)等。現(xiàn)在有些工廠的

48、技術(shù)人員 或其它業(yè)余電子開(kāi)發(fā)者搞出來(lái)的某些產(chǎn)品，不是電路太復(fù)雜，就是功能太簡(jiǎn)單 且極易被仿制。究其原因，可能就卡在產(chǎn)品未使用單片機(jī)或其它可編程邏輯器 件上。 STC89C52是一種帶8K字節(jié)閃爍可編程可榛除只讀存儲(chǔ)器 (FPEROM-Flash Programable and Erasable Read Only Memory )的 低電壓，高性能COMOS8微處理器，俗稱(chēng)單片機(jī)。該器件采用 ATME搞密度非 易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的 MCS-5甘旨令集和輸出管腳相兼 容。 單片機(jī)總控制電路如下圖4—1 5 hPm l.OuF IQlU C1+ g V+ CWD C

49、L Tlitrf C2+ ftlui C2- RI cut V- Tlu Tioui T21U RJizi 艮Md 39 POO Fiori poi purr P02 PI2 P03 P12 P04 Pi-s P05 P15 POft PIE P07 PI7 P20 3HTC P21 Ti P21 _TC P24 WVF P25 XI ■ M PX RISET INTI _ RXD 巫 TXD WR alejp men 1 罵 2 31 3 36 4 35 5 虹 A 史 1 32_ 5_ 21 口 ■ 22

50、 15 73 14 * 31 加 If n 2S 0 [L X 致謝 過(guò)了四個(gè)多月的學(xué)習(xí)和工作，我終于完成了。自動(dòng)化導(dǎo)論專(zhuān)業(yè)的認(rèn)知。從 開(kāi)始接到論文題目到系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)，再到論文文章的完成，每走一步對(duì)我來(lái)說(shuō)都 是新的嘗試與挑戰(zhàn)，這也是我在大學(xué)獨(dú)立開(kāi)始以來(lái)完成的最大的項(xiàng)目。在這段 時(shí)間里，我學(xué)到了很多知識(shí)也有很多感受，從專(zhuān)業(yè)課的一無(wú)所知，對(duì)電烙鐵， 單片機(jī)等相關(guān)技術(shù)很不了解的狀態(tài)，我開(kāi)始了獨(dú)立的學(xué)習(xí)和試驗(yàn)，查看相關(guān)的 資料和書(shū)籍，讓自己頭腦中模糊的概念逐漸清晰，使自己非常稚嫩作品進(jìn)一步完善起來(lái)，每一次改進(jìn)都是我學(xué)習(xí)的收獲，每一次試驗(yàn)的成功

51、都會(huì)讓我興奮好 一段時(shí)間。從中我也認(rèn)識(shí)到了單片機(jī)活帶來(lái)的樂(lè)趣，在屬于自己的專(zhuān)業(yè)上，盡 情宣泄自己的情感，表達(dá)自己的感受，并且把自己的想法與他人分享，我也有 了一個(gè)屬于自己的努力空間。 然我的論文作品不是很成熟，還有很多不足之處，但我可以自豪的說(shuō)，這 里面的每一段代碼，都有我的勞動(dòng)。當(dāng)看著自己的程序，自己成天相伴的系統(tǒng) 能夠健康的運(yùn)行，真是莫大的幸福和欣慰。我相信其中的酸甜苦辣最終都會(huì)化 為甜美的甘泉。 這次做論文的經(jīng)歷也會(huì)使我終身受益，我感受到做論文是要認(rèn)認(rèn)真真用心 去做的一件事情，是真正的自己學(xué)習(xí)的過(guò)程和研究的過(guò)程，沒(méi)有學(xué)習(xí)就不可能 有研究的能力，沒(méi)有自己的研究，就不會(huì)有所突破，那也就不叫論文了。希望 這次的經(jīng)歷能讓我在 以后學(xué)習(xí)中激勵(lì)我繼續(xù)進(jìn)步。