基于at89s52單片機的循跡避障小車的設(shè)計畢業(yè)論文(文件)

　

【正文】 我們發(fā)現(xiàn)，電機只給一個轉(zhuǎn) 向力，但保持長期轉(zhuǎn)向時，電機的轉(zhuǎn)動由于受到強行制動而處于一種相對靜止的狀態(tài)，導(dǎo)致 PWM驅(qū)動電路產(chǎn)生大量的熱量，我們既利用軟件使其盡量減少長期單向轉(zhuǎn)動狀態(tài)，又在硬件上，在 PWM驅(qū)動板上涂上了一層散熱膠，即使發(fā)熱，也不會燒壞 PWM驅(qū)動電路。經(jīng)考慮后加了一個看門狗，可 以很好的遏制程序跑飛的情況 。每組分別測試了三次。但避障結(jié)果并不是很理想。在實際調(diào)試過程中小車發(fā)生過程序跑飛的情況，經(jīng)調(diào)整改進程序后，小車運行狀態(tài)穩(wěn)定。6 結(jié)論與展望 23 6 結(jié) 論與展望 本系統(tǒng)以設(shè)計采用 AT89S52單片機為控制核心，根據(jù)所檢測的各種數(shù)據(jù)結(jié)合 PID控制算法實現(xiàn)對電動車的智能控制。實際測試效果較好。 suit P1_2=P1^2。 char a,b,c。} void delay_ms(uint time) //毫秒延時 { for(。 P0=0x00。 IT1=0。 參考文獻 27 delay_us(800)。 TH0=16000/256。 } void forword() //前進 {P1_1=1。} void back() //后退 {P1_1=0。} void left() //原地左轉(zhuǎn) {P1_1=0。} void right() //原地右 //轉(zhuǎn) {P1_1=1。} void stop() //剎車 {P1_0=0。 TR0=1。 while(1) {switch(P0amp。 參考文獻 28 case 0x1: case 0x3: case 0x7: case 0xb: {left()。 pulse()。b0。 for(c=25。} for(b=35。 } for(a=35。 } P1_5=1。移動機器人是機器人學中的一個重要分支，出現(xiàn)于 20世紀 06年代。 智能車輛也叫無人車輛，是 一個集環(huán)境感知、規(guī)劃決策和多等級輔助駕駛等功能于一體的綜合系統(tǒng) 。 (2)攝像機，用來獲得道路圖像信息 。三個層次具體如下 : (1)智能感知系統(tǒng)，利用各種傳感器來獲得車輛自身、車輛行駛的周圍環(huán)境及 駕駛員本身的狀態(tài)信息，必要時發(fā)出預(yù)警信息。主要包括 :巡航控制、車 輛跟蹤系統(tǒng)、準確泊車系統(tǒng)及精確機動系統(tǒng)。 (2)探測危險與排除險情 在戰(zhàn)場上或工程中，常常會遇到各種各樣的意外。 (3)安全檢測受損評估 在工程建設(shè)領(lǐng)域，可對高速公路自動巡跡，進行道路質(zhì)量檢測和破壞分析檢測 。對這種小車的研究，將為未來環(huán)境探測術(shù)上的有力支持 。 參考文獻 32 該智能小車可以作為機器人的典型代表。 通過構(gòu)建智能小車系統(tǒng)，培養(yǎng)設(shè)計并實現(xiàn)自動控制系統(tǒng)的能力。 本設(shè)計的內(nèi)容及意義 設(shè)計的內(nèi)容 （ 1） 路面檢測模塊 （ 2） 電源模塊為 5V； （ 3） 直流電機的驅(qū)動模塊電路，及相應(yīng)的驅(qū)動程序； （ 4） 控速模塊 （ 5） 循線功能電路及程序； （ 6） 復(fù)位電路模塊 本設(shè)計的意義 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越受人關(guān)注。本設(shè)計 就采用了比較先進的 C51 為控制核心， C51 采用 CHOMS 工藝，功耗很低。智能小車國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 : 世界各國在智能微型車領(lǐng)域進行了很多研究，己經(jīng)應(yīng)用于各個領(lǐng)域，在探測和軍事領(lǐng)域使用特別多。美國曾在 1966^1968 年間，參考文獻 33 向月球成功發(fā)射了兩次無人巡游探測器。前蘇聯(lián)在 1959^1976 年間，總共成功發(fā)射了兩個月球探測車。 通過構(gòu)建智能小車系統(tǒng)，培養(yǎng)設(shè)計并實現(xiàn)自動控制系統(tǒng)的能力。 論文各部分的主要內(nèi)容 第一章 對智能循跡小車的現(xiàn)狀、研究意義和設(shè)計要求進行簡單闡述。 最后總結(jié)部分說明了本論的主要內(nèi)容，舉出了在系統(tǒng)測試過程中所發(fā)現(xiàn)的問題，并提出了可能 的解決方案。 方案一：可以采用 ARM 為系統(tǒng)的控制器，優(yōu)點是該系統(tǒng)功能強大，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)模實時系統(tǒng)的控制核心。 供電單元方案論證 方案一：采用單電源供電，通過單電源同時對單片機和 直流電機進行供電，此方案的優(yōu)點是，減少機身的重量，操作簡單，其缺點是，這樣會使單片機的波動變大，影響單片機的性能，穩(wěn)定性比較弱。優(yōu)點在于硬件電路的設(shè)計簡單。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。如圖 22： 圖 22 步進電機 +LM298 組合電路原理 方案三：采用直流電機配合由雙極性管組成的 H橋電路。 循跡單元方案論證 方案一 ：用光敏電阻組成光敏探測器 用光敏電阻組成光敏探測器 ， 光敏電阻的阻值可以跟隨周圍環(huán)境光線的變化而變化。但是這種方案 受光照影響很大，不能夠穩(wěn)定的工作。 系統(tǒng)總體方案 經(jīng)過對方案的設(shè)計要求的分析和方案論證，采用 51 單片機控制平臺，經(jīng)過紅外傳感模塊檢測路面的信息，控制運動模塊的電機運動方式，近而控制這個智能小車系統(tǒng)的運動。系統(tǒng)功能原理圖如圖 31所示 。總的供電系統(tǒng)是有 9V 的大功率電池儲能，經(jīng)過電壓轉(zhuǎn)換單元。 單片機最小系統(tǒng) 單片機最小系統(tǒng)由復(fù)位電路 、時鐘振蕩電路、數(shù)據(jù)采集接口和電機控制接口組成，單片機最小系統(tǒng)圖如圖 32所示 。傳感器的輸入有兩根信號線，接單片機的 。設(shè)計中，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、防止干擾和電路簡單等方面進行優(yōu)化，電源管理模塊的功能是對電池進行分配和電壓調(diào)節(jié)，為其他各個模塊的正常工作提供可靠的工作電壓。 圖 34 穩(wěn)壓電源轉(zhuǎn)換電路 穩(wěn)壓芯片簡介 三端穩(wěn)壓集成電路 lm7805 電子產(chǎn)品中，常見的三端穩(wěn)壓集成電路有正電壓輸出的 lm78 系列和負電壓輸出的 lm79 系列。該系列集成穩(wěn)壓 IC型號中的 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 表示輸出電壓為正 6V， lm7909表示輸出電壓為負 9V。它的樣子象是普通的三極管， TO 220 的標準封裝，也有l(wèi)m9013 樣子的 TO92 封 裝。芯片需要提供 5V 的工作電壓，而電機所需的電壓為 9V，本設(shè)計中用到的是 9V 的電源供電，然后通過三端穩(wěn)壓器 LM7805將電壓變換為 5V 電壓供給電路系統(tǒng)。 供電單元介紹 高性能的電源管理系統(tǒng)對于電子系統(tǒng)穩(wěn)定運 行是至關(guān)重要的。 見表 33。供電部分的分析將在后 面 整個系統(tǒng)的供電電路進行詳細介紹。 圖 31 系統(tǒng)功能原理圖 供電電路：運動系統(tǒng)供電采用雙電源分別對電機和控制器供電。 H 橋電機驅(qū)動模塊 左電機 車體 右電機 AT89S51 最小系統(tǒng) 時鐘振蕩電路 路面檢測電路 參考文獻 37 圖 24 系統(tǒng)總體框圖 第 3 章 智能循跡小車硬件部分 系統(tǒng)硬件電路介紹 智能小車采用 AT89S51單片機進行智能控制， 開始由手動啟動小車， 并復(fù)位。 RPR220 是一種一體化反射型光電探測器，其發(fā)射器是一個砷化鎵紅外發(fā)光二極管，而接收器是一個高靈敏度，硅平面光電三極管。因此光敏電阻在白線和黑線上方時，阻值會發(fā)生明顯的變化。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單地實現(xiàn)轉(zhuǎn)速和方向的控制；電子開關(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)，其電路原理簡圖如 圖 23所示。步進電機可以實現(xiàn)精確 的轉(zhuǎn)腳輸出， 只要施加合適的脈沖序列，電機可以按照人們的預(yù)定的速度或方向進行連續(xù)的轉(zhuǎn)動 ， 便于控速 ，但是軟件程序的編寫較直流電機稍顯復(fù)雜。這類電機用于錄音機、錄相機、唱機或激光唱機等固定轉(zhuǎn)速的機器或設(shè)備中。 綜合以上的優(yōu)缺點，本設(shè)計決定采用第二種方案。 AT89S52 單片機算術(shù)運算功能強， 軟件編程靈活、自由度大， 功耗低、體積小、技術(shù)成熟 ， 成本 也比 ARM 低 。 ； （包括系統(tǒng)供電單元、運動控制單元、循跡檢測單元） 的設(shè)計和實現(xiàn)； ； ，閱讀相關(guān)外文文獻。 第三章闡述了智能小車系統(tǒng)的硬件電路的設(shè)計，其中包括單片機最小系統(tǒng)模塊電路、電機驅(qū)動模塊電路、以及附帶的信號提示電路等。靈活應(yīng)用機電等相關(guān)學科的理論知識，聯(lián)系實際電路設(shè)計的具體 實現(xiàn)方法，達到理論與實踐的統(tǒng)一。ATMEL 公司的 AT89S51 單片機可以廣泛應(yīng)用于計算機外部設(shè)備、工業(yè)實時控制、儀器儀表、通訊設(shè)備、家用電器等各個領(lǐng)域。它驗證了小型火星車的性能，并完成了一系列技術(shù)試驗。 世界各國開發(fā)、研制星球探測車系統(tǒng)己經(jīng)有了多年的歷史。尤其是在足球機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行檢測。可見其研究意義很大。靈活應(yīng)用機電等相關(guān)學科的理論知識，聯(lián)系實際電路設(shè)計的具體實現(xiàn)方法，達到 理論與實踐的統(tǒng)一。機器人要實現(xiàn)自動避障功能，還可以擴展循跡等功能，感知導(dǎo)引線和障礙物。其中包括研究使用 遠程、無人的 方法來 進行實現(xiàn) ，如 機器人、遠程監(jiān)控 等。在制造領(lǐng)域，可用于工業(yè)管道中機械損傷，裂紋等缺陷的探尋，對輸油和輸氣管線的泄漏和破損點的查找和定位等。戰(zhàn)場上，可以使用智能車輛掃除路邊炸彈、尋找和銷毀地雷。目前，主要發(fā)展用于擁擠交通時低速自動駕駛系統(tǒng)、近距離車輛排隊駕駛系統(tǒng)等。碰撞預(yù)警系統(tǒng)可以給出前方碰撞警告、盲點警告、車道偏離警告、換道 /并道警告、十字路口警告、行人檢測與警告、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)測系統(tǒng)等。 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)和全自動操作系統(tǒng)團。智能車輛的主要特點是在復(fù)雜的道路情況下，能自動地操縱和駕駛車輛繞開障礙物并沿著預(yù)定的道路 (軌跡 )行進。從此，移動機器人從無到有，數(shù)量不斷增多，智能車輛作為移動機器人的一個重要分支也得到越來越多的關(guān)注。 } 參考文獻 29 第 1章 緒 論 目前 ，在企業(yè)生產(chǎn)技術(shù)不斷提高、對自動化技術(shù)要求不斷加深的環(huán)境下，參考文獻 30 智能車輛以及在智能車輛基礎(chǔ)上開發(fā)出來的產(chǎn)品已成為自動化物流運輸、柔性生產(chǎn)組織等系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備。b) {forword()。b) { left()。c) { back()。} } } } void ex0() interrupt 0 using 0 { EA=0。 default: {back()。} break。 pulse()。 ex0_init()。 TH0=16000/256。P1_3=0。P1_3=1。P1_3=0。P1_3=1。 ET0=0。 delay_us(2400)。 EX1=1。 EA=1。time) delay_us(1000)。time0。 suit P1_4=P1^4。6 結(jié)論與展望 24 致 謝 ！ 參考文獻 25 參考文獻 [1] Zvi Lanechange maneuvers of 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