自循跡避障小車使用調(diào)研畢業(yè)論文(存儲版)

　　

【正文】 雜的MCU指令集。該編譯器支持所有的AVR系列芯片，自動生成對I/O寄存器操作的I/O指令。圖31 ICCAVR軟件界面 ICCAVR software interface點擊Creat a new project，可以新建一個工程，如圖32所示。4 系統(tǒng)的總體調(diào)試 硬件測試 電源測試按照電源電路圖連接好電路之后測試輸出電壓，發(fā)現(xiàn)各部分正常工作，能夠穩(wěn)定輸出5V。首先驗證供電正常，再次查閱液晶屏引腳資料與實際連接圖對比。修改程序結(jié)構(gòu)，使得超聲波模塊工作周期至少為100ms。外設(shè)設(shè)備接受到一個被干擾的錯誤信息后，還來不及作出有效的反應(yīng)，一個正確的信息又來了，就可及時防止錯誤動作的產(chǎn)生。在某些對系統(tǒng)工作狀態(tài)重要的指令前也可插入兩條NOP指令，以保證正確執(zhí)行。“看門狗”技術(shù)就是不斷監(jiān)視程序循環(huán)運(yùn)行時間，若發(fā)現(xiàn)時間超過已知的循環(huán)設(shè)定時間，則認(rèn)為系統(tǒng)陷入了“死循環(huán)”，然后強(qiáng)迫程序返回到0000H入口，在0000H處安排一段出錯處理程序，使系統(tǒng)運(yùn)行納入正規(guī)。在對小車的實現(xiàn)功能進(jìn)行綜合考慮的基礎(chǔ)上,設(shè)計并制作了硬件電路，為小車的控制提供了良好的硬件平臺，主要包括：電源管理模塊電路的設(shè)計、單片機(jī)接口和數(shù)據(jù)處理電路、光電管路徑識別電路、超聲波避障電路、電機(jī)驅(qū)動電路、液晶顯示電路。此次做的小車系統(tǒng)的規(guī)模相對較小，在后續(xù)研究中應(yīng)不斷豐富小車的功能，使其更加貼近實際，并且朝著可以在實際中使用的方向去研究制作。我會永遠(yuǎn)記得所有人對我的幫助。其中最成功的是INTEL的8031，因為簡單可靠而性能不錯獲得了很大的好評。當(dāng)代單片機(jī)系統(tǒng)已經(jīng)不再只在裸機(jī)環(huán)境下開發(fā)和使用，大量專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。 單片機(jī)又稱單片微控制器,它不是完成某一個邏輯功能的芯片,而是把一個計算機(jī)系統(tǒng)集成到一個芯片上。 單片機(jī)是靠程序運(yùn)行的，并且可以修改。我們現(xiàn)在用的全自動滾筒洗衣機(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。而個人電腦中也會有為數(shù)不少的單片機(jī)在工作。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。INTEL的Z80是最早按照這種思想設(shè)計出的處理器，從此以后，單片機(jī)和專用處理器的發(fā)展便分道揚(yáng)鑣。在完成論文的過程中，我還得到了很多同學(xué)的幫助，使我深深感覺到了我們班這個大家庭的溫暖。二是設(shè)計中缺少通迅模塊，無法實現(xiàn)人為遙控小車。 由于本設(shè)計是在現(xiàn)有知識水平上設(shè)計的小車，所以本設(shè)計對未來智能汽車的發(fā)展前景提供了雛形，為智能汽車的全智能化提供基礎(chǔ)。但操作者不能一直監(jiān)視著系統(tǒng)，也往往是在引起不良后果之后才進(jìn)行人工復(fù)位。指令冗余無疑會降低系統(tǒng)的效率，但在絕大多數(shù)情況下，CPU還不至于忙到不能多執(zhí)行幾條指令的程度。同時在控制外部器件時，有效的方法就是重復(fù)輸出同一個數(shù)據(jù)。在超聲波測距中，發(fā)現(xiàn)超聲波測得的準(zhǔn)確距離與錯誤距離輪換出現(xiàn)。根據(jù)黑線的實際分布調(diào)節(jié)8個光電傳感器的分布，排布為5個在前，3個在后，用數(shù)字編號；2工作在黑線上，3和5和6分別在2兩邊夾住黑線，7和8則離得相對較遠(yuǎn)。圖36 輸入程序界面 input program interface輸入程序后，則將文本保存成*.c。具有豐富的資料和技術(shù)支持，是國內(nèi)非常流行的AVR C編譯器[9]。它具有代碼編譯器，C編譯器，項目管理器，另外它還有外圍設(shè)備初始化，在線編程等功能。C語言是一種結(jié)構(gòu)化的高級語言，它有可移植性，維護(hù)方便，可讀性好等特點。只有在SCLK為低電平時，才能將RST置為高電平。當(dāng)Vcc2大于Vcc1+，Vcc2給DS1302供電。該液晶屏可以并行傳輸，也可以串行傳輸。在該設(shè)計中采用單四拍工作方式。外部中斷控制寄存器EICRA和EICRB的中斷敏感電平控制位決定中斷是由上升沿、下降沿，還是電平觸發(fā)的。當(dāng)外部中斷使能并且配置為電平觸發(fā)，只要引腳電平為低，中斷就會產(chǎn)生。此位在中斷例程里硬件清零，或者通過對其寫1來清零。要注意FOC0類似一個鎖存信號，真正對強(qiáng)制輸出比較起作用的是COM01:0的設(shè)置。2）T/C0工作在普通模式（WGM21:0=0）不分頻。強(qiáng)制輸出比較（FOC1C）不會置位OCF1C。Bit 2TOV3：T/C3溢出標(biāo)志該位的設(shè)置與T/C3的工作方式有關(guān)。表216 擴(kuò)展的定時器/計數(shù)器中斷標(biāo)志寄存器ETIFR extended timer/counter interrupt flag register ETIFRICF3OCF3AOCF3BTOV3OCF3COCF1CBit 7:6：保留位Bit 5ICF3：T/C3輸入捕捉標(biāo)志位外部引腳ICP3出現(xiàn)捕捉事件時ICF3置位。Bit 3OCIE3B：T/C3輸出比較B匹配中斷使能當(dāng)該位被設(shè)為“1”，且狀態(tài)寄存器中的I位被設(shè)為“1”時，T/C3的輸出比較B匹配中斷使能。捕獲事件還會置為ICF3。表211 波形產(chǎn)生模式的位描述 waveform generation mode bit description模式WGM33WGM32WGM31WGM30定時/計器工作模式TOPOCR3x更新時刻TOV3置位時刻00000普通模式0XFFFF立即更新MAX100018位相位修正PWM0X00FFTOPBOTTOM200109位相位修正PWM0X01FFTOPBOTTOM3001110位相位修正PWM0X03FFTOPBOTTOM40100CTCOCR3A立即更新MAX501018位快速PWM0X00FFTOPTOP601109位快速PWM0X01FFTOPTOP7011110位快速PWM0X03FFTOPTOP81000相位與頻率修正PWMICR3ABOTTOMBOTTOM91001相位與頻率修正PWMOCR3ABOTTOMBOTTOM101010相位修正PWMICR3TOPBOTTOM111011相位修正PWMOCR3ATOPBOTTOM121100CTCICR3立即更新MAX131101保留141110快速PWMICR3TOPTOP151111快速PWMOCR3ATOPTOP表212 定時器/計數(shù)器3控制寄存器TCCR3B timer/counter 3 control register TCCR3BICNC3ICES3WGM33WGM32CS32CS31CS30Bit7ICNC3：輸入捕捉噪聲抑制器置位ICNC3將使能輸入捕捉噪聲抑制功能。OCR3x和TCNT3比較匹配發(fā)生時OC3x寄存器將產(chǎn)生相應(yīng)的清零或置位操作，從而產(chǎn)生PWM波形。與單斜坡操作相比，雙斜坡操作可獲得的最大頻率要小。在某些操作模式下，TOP值或T/C的最大值可由OCR3A寄存器、ICR3寄存器，或一些固定數(shù)據(jù)來定義。2）16位定時器/計數(shù)器3寄存器主要有定時器/計數(shù)器TCNT輸出比較寄存器OCR3A/B/C與輸入捕捉寄存器ICR3 均為16位寄存器。反之脈沖寬度越小，則占空比越越小。傳感器的紅外發(fā)射二極管不斷發(fā)射紅外線，當(dāng)發(fā)射出的紅外線沒有被反射回來或被反射回來但強(qiáng)度不夠大時，光敏三極管一直處于關(guān)斷狀態(tài)，此時模塊的輸出端為高電平；被檢測物體出現(xiàn)在檢測范圍內(nèi)時，紅外線被反射回來且強(qiáng)度足夠大，光敏三極管飽和，此時模塊的輸出端為低電平[5]。同時，齒輪箱不同的減速比可以提供不同的轉(zhuǎn)速和力矩。當(dāng)用戶系統(tǒng)設(shè)計使芯片以ATmega128方式工作時，應(yīng)首先將M103C的狀態(tài)配置為“1”。串行接口包括SCK、MOSI（輸入）及MISO（輸出）。當(dāng)保持CKOPT為未編程狀態(tài)時，振蕩器的輸出信號幅度比較小。8）AREF：AREF為ADC的模擬基準(zhǔn)輸入引腳。4）RESET：復(fù)位輸入引腳。3）特殊的處理器特點上電復(fù)位以及可編程的掉電檢測；片內(nèi)經(jīng)過標(biāo)定的RC振蕩器；片內(nèi)/片外中斷源；6種睡眠模式：空閑模式、ADC噪聲抑制模式、省電模式、掉電模式、Standby模式以及擴(kuò)展的Standby模式；可以通過軟件進(jìn)行選擇的時鐘頻率；通過熔絲位可以選擇ATmega103兼容模式；全局上拉禁止功能。8）電源模塊：。2超聲波傳播速度=障礙物和小車的距離。另外，L298N的驅(qū)動功率較大，能夠根據(jù)輸入電壓的大小輸出不同的電壓和功率，解決了負(fù)載能力不夠的問題。ATMega128超聲波避障模塊循跡模塊液晶顯示模塊電源模塊驅(qū)動模塊DS1302模塊 圖11 單片機(jī)控制系統(tǒng)原理框圖 singlechip microputer control system principle1）單片機(jī)電路：采用ATMega128芯片作為控制單元。循跡避障小車是一個具有環(huán)境感知能力，規(guī)劃決策能力的綜合體，其主要特點是在復(fù)雜的道路情況下能自動的駕駛車輛并沿著預(yù)定道路行駛，特別適用于在人類無法工作的環(huán)境中工作。多年來，隨著企業(yè)生產(chǎn)技術(shù)不斷提髙，自動化技術(shù)不斷加深，電子智能控制技術(shù)在汽車工業(yè)上的應(yīng)用越來越普遍，人們的這一夢想終于有望得到實現(xiàn)。本循跡避障小車由模型小車、傳感器、單片機(jī)以及所需的硬件電路組成。2）TCRT5000循跡模塊：采用反射式紅外發(fā)射接收器作為循跡傳感器，由紅外傳感器完成黑線識別并產(chǎn)生高、低電平信號，經(jīng)過LM324整形后傳送到單片機(jī)，單片機(jī)通過程序控制驅(qū)動模塊來控制兩個直流電機(jī)的工作狀態(tài)，完成自動循跡[3]。齒輪減速箱的作用是提供較低的轉(zhuǎn)速，較大的力矩。主要顯示小車運(yùn)行時間，實時運(yùn)行狀況。 整體軟件控制方案黑線是小車跟蹤的目標(biāo)，檢測系統(tǒng)檢測車的相對路徑，然后將此信息輸入到單片機(jī)，單片機(jī)處理此信息后，將控制命令輸出到驅(qū)動模塊，以控制小車的直流減速電機(jī)，保證小車平穩(wěn)地沿預(yù)先設(shè)定好的路線行駛。3）端口A（PA7~PA0）、端口B（PB7~PB0）、端口C（PC7~PC0）、端口D（PD7~PD0）、端口E（PE7~PE0）、端口F（PFT~PF0）、端口G（PG4~PG0）：這些端口均為雙向I/O口并具有可編程的內(nèi)部上拉電阻。5）XTAL1：反向振蕩器放大器及片內(nèi)時鐘操作電路的輸入。在正常工作過程中PEN引腳沒有其他功能。AVR單片機(jī)復(fù)位操作的主要功能是把程序計數(shù)器PC初始化為$0000，使單片機(jī)從$0000單元開始執(zhí)行程序。圖23 SPI系統(tǒng)內(nèi)編程 SPI interface for insystem programming ATmega128的熔絲位在AVR內(nèi)部有多組與器件配置和運(yùn)行環(huán)境相關(guān)的熔絲位，可以通過設(shè)定和配置熔絲位，使AVR具備不同的特性，以更加適合實際的需要。為了確保AMS1117的穩(wěn)定性，輸出端需要連接一個至少22μF的電容。使用紅外傳感器可以有效地避免背景光帶來的干擾。2工作在黑線上，3和5和6分別在2兩邊夾住黑線，7和8則離得相對較遠(yuǎn)。只要按照一定的規(guī)律改變通、斷電的時間，即可控制電機(jī)轉(zhuǎn)速[6]。所有中斷都可以由中斷屏蔽寄存器TIMSK及擴(kuò)展定時中斷屏蔽寄存器ETIMSK控制。3）相位修正PWM模式相位修正PWM模式（WGM33:0 = 10或11）為用戶提供了一個獲得高精度的、相位準(zhǔn)確的PWM波形的方法。最小分辨率為2比特（ICR3或OCR3A設(shè)為0x0003），最大分辨率為16位（ICR3或OCR3A設(shè)為MAX）。如果COM3A1:0（COM3B1:0或COM3C1:0）的一位或兩位被寫入“1”，OC3A（OC3B或OC3C）輸出功能將取代I/O端口功能。如果4個采樣值都相等，那么信號送入邊沿檢測器。Bit 5：保留位Bit 4:3WGM33:2：波形發(fā)生模式Bit 2:0CS32:0：時鐘選擇表213 時鐘選擇位描述 clock select bit descriptionCS32CS31CS30說明000無時鐘源（T/C停止）001clk/1（無預(yù)分頻）010clk/8（來自預(yù)分頻器）011clk/64（來自預(yù)分頻器）100clk/256（來自預(yù)分頻器）101clk/1024（來自預(yù)分頻器）110外部T3引腳，下降沿驅(qū)動111外部T3引腳，上升沿驅(qū)動表214定時器/計數(shù)器3數(shù)據(jù)寄存器TC3T3H和TC3T3L timer/counter 3 TC3T3H and TC3T3LTCNT3[15:8]TCNT3[7:0]TCNT3H與TCNT3L組成了T/C3的數(shù)據(jù)寄存器TCNT3，通過它們可以直接對定時器/計數(shù)器單元的16位計數(shù)器進(jìn)行讀寫訪問。一旦ETIFR上的TOV3置位，CPU即開始執(zhí)行T/C3溢出中斷服務(wù)程序。也可以對其寫入邏輯“1”來清除該標(biāo)志位。執(zhí)行溢出中斷服務(wù)程序時OCF3B自動清零。最后讀出定時器的值，該時間值247。時鐘預(yù)分頻器由CS02，CS01，CS00控制。表218 波形產(chǎn)生模式的位定義 waveform generation mode bit description模式WGM01WGM00T/C的工作模式TOPOCR0的更新時間TOV0的置位時刻00