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(xiàn)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(xiàn)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)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

2、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)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

3、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

4、，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)，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

5、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)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

6、 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(xiàn)，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，對(duì)零部件、線(xiàn)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(xiàn)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，

7、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)

8、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

9、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，

10、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

11、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(xiàn)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(xiàn)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)

12、碼管進(jìn)行顯示。5 ,核心控制部分采用可在線(xiàn)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

13、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(xiàn)出發(fā)，開(kāi)始直線(xiàn)行走一段時(shí)間。當(dāng)遇到黑線(xiàn)時(shí)，小車(chē)自動(dòng)檢 測(cè)黑線(xiàn)并沿著黑線(xiàn)自動(dòng)行進(jìn)。黑線(xiàn)走完之后，直線(xiàn)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

14、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。（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，

15、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) 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

16、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?？紤]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：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(xiàn)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(xiàn)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

17、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(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)（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

18、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?yàn)镾T168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815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

19、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(xiàn) 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(xiàn)同一邊的兩個(gè)傳感器之間的寬度不得大于黑線(xiàn)的寬度。小車(chē)前進(jìn) 時(shí)，始終保持（如圖3中所示的行走軌跡黑線(xiàn)）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(xiàn)時(shí)，第一級(jí)傳感器就能檢測(cè)到黑線(xiàn)，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

20、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)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，

21、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zKWro2.3 智能小車(chē)元件介紹收集于網(wǎng)絡(luò)，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

22、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)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.

23、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(8)電路板圖示 呂沖A M 4F(皿s|e船ODDOWWOZSDo0X智能循跡避障小車(chē)I長(zhǎng):63MMO 0。301回舊戶(hù)宓望OOj循跡避障oca Of P5 GNDwse寸胭X0XD04IC1 QST 卜RHsip?D50S2STC89C52AT89S51/AT89S52/AT89C52/AT89C52IC2 P3O 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 httK 汴：i Tf 31：院*1忙XI.力的模摭電戲回，

24、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!FEV1FLPI.- 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 *X1AMBJjiUPPF1工FSCJMZ 卜135 Fi?TItiai f齊用I H Finn F.bW-*11K4AC- 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D0D7R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

25、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)到了黑線(xiàn)，如果Infrare

26、dML（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(xiàn)，即小車(chē)左半部分壓到黑線(xiàn)，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(xiàn)，即車(chē)身右半部壓住黑線(xiàn)，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(xiàn)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)，則通常使第二級(jí)轉(zhuǎn)向力度大于第一級(jí)

27、，即 level2level1（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(xiàn)和障礙物?？梢詫?shí)現(xiàn)小車(chē)自動(dòng)識(shí)別路線(xiàn)，選擇正確的行進(jìn)路線(xiàn)，并 檢測(cè)到障礙物自動(dòng)躲避?；谏鲜鲆螅瑐鞲袡z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)?，主要控制小?chē)的

28、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?？紤]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(xiàn)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(xiàn)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)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

29、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

30、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

31、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)80 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

32、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

33、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(xiàn)、弧線(xiàn)、S型線(xiàn)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)。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)

34、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)到黑線(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)一樣，在車(chē)

35、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

36、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 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

37、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(xiàn)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I(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)

38、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)。基于這一系統(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，

39、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(chǎng)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(huà)、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

40、-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)。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(xiàn)，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

41、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(xiàn)式實(shí)時(shí)控制計(jì)算機(jī)，在線(xiàn)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(xiàn)式計(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

42、列這些純硬件來(lái)搞定的話(huà)，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 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

43、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)樗w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

44、如人 類(lèi)頭腦的作用，它出了毛病，整個(gè)裝置就癱瘓了。現(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?，F(xiàn)在有些工廠(chǎng)的技術(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

45、 )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415 hPml.OuF IQlUC1+gV+CWDCLTlitrfC2+ftluiC2-RI cutV-TluTiouiT21URJizi艮Md39POOFioripoipurrP02PI2P03P12P04Pi-sP05P15POftPIEP07PI7P203HTCP21 TiP21_TCP24WVFP25XIMPX RISETINTI_RXD巫TXDWRalejpmen1罵2313364355虹A史132_

46、5_21口 22157314*31加Ifn2S0LX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。