第一篇：計(jì)算智能實(shí)驗(yàn)報(bào)告

計(jì)算智能實(shí)驗(yàn)報(bào)告

專(zhuān)業(yè)

信息與算科學(xué)

班級(jí)

112

姓名

劉紅軍

學(xué)號(hào)

2011062064

協(xié)作隊(duì)員

實(shí)驗(yàn)日期

2013

年 10月30 日

星期

成績(jī)?cè)u(píng)定

教師簽名

批改日期

題目

一、問(wèn)題提出 4中產(chǎn)品指標(biāo)如下 X1 =(37,38,12,16,13,12)X2=(69,73,74,22,64,17)X3=(73,86,49,27,68/,39)X4=(57,58,64,84,63,28)

二、模型建立相關(guān)數(shù)學(xué)建立相似矩陣，用傳遞閉包進(jìn)行模糊聚類(lèi)

三、求解方法

四、輸出結(jié)果

五、結(jié)果分析

第二篇：計(jì)算化學(xué)實(shí)驗(yàn)報(bào)告

計(jì)算化學(xué)上機(jī)作業(yè)計(jì)算結(jié)果第一題

pi=3.1413

第二題

理論計(jì)算pi=1/4 計(jì)算機(jī)模擬計(jì)算pi= 第三題

第三篇：科學(xué)計(jì)算實(shí)驗(yàn)報(bào)告

荊楚理工學(xué)院 數(shù)學(xué)建模與創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)報(bào)告 課程名稱(chēng)：統(tǒng)計(jì)軟件與建模

專(zhuān)業(yè)：數(shù)學(xué)與應(yīng)用數(shù)學(xué) 實(shí)驗(yàn)題目

實(shí)驗(yàn) 五

區(qū)間估計(jì)與假設(shè)檢驗(yàn)

學(xué)生姓名

學(xué)

號(hào)

班級(jí)數(shù)學(xué)與應(yīng)用數(shù)學(xué)

指導(dǎo)教師

習(xí)長(zhǎng)新

實(shí)驗(yàn)日期

成績(jī)

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康呐c要求：

1.鞏固假設(shè)檢驗(yàn)的基本原理； 2.掌握用 SAS 作假設(shè)檢驗(yàn)的方法； 二、實(shí)驗(yàn) 任務(wù)：

1.

下面列出的是某工廠隨機(jī)選取的 20 只部件的裝配時(shí)間（分鐘）：.9，4.10，6.10，6.9，7.9，9.9，9.10，1.11，6.9，2.10，3.10，6.9，9.9，2.11，6.10，8.9，5.10，1.10，5.10，7.9

設(shè)裝配時(shí)間的總體服從正態(tài)分布),(~2? ? N X，參數(shù)2, ? ? 均未知．(1)給出裝配時(shí)間總體的點(diǎn)估計(jì)和 95%的置信區(qū)間，99%的置信區(qū)間；(2)是否可以認(rèn)為裝配時(shí)間的均值顯著地大于 10 分鐘？

2.裝配一個(gè)部件時(shí)可以采用不同的方法，所關(guān)心的問(wèn)題是哪一個(gè)方法的效率更高。

勞動(dòng)效率可以用平均裝配時(shí)間反映。現(xiàn)從不同的裝配方法中各抽取 12 件產(chǎn)品，記錄下各自的裝配時(shí)間如下表所示：

兩種裝配方法使用的裝配時(shí)間（單位：分鐘）

甲法：

29 32 35 38 34 30 29 32 31 26 乙法：24 28 29 30 29 32 26 31 29 32 28 設(shè)兩總體為正態(tài)總體，且方差相同。

(1)分別給出兩種裝配方法的平均裝配時(shí)間的 95%置信區(qū)間；(2)請(qǐng)問(wèn)兩種方法的裝配時(shí)間有無(wú)顯著不同(α = 0.05)？ 釋 以上兩個(gè)問(wèn)題均要求寫(xiě)出必要的統(tǒng)計(jì)量和統(tǒng)計(jì)分布，并解釋 sas 程序輸出的結(jié)果。

三、實(shí)驗(yàn)步驟和結(jié)果，，（給出主要過(guò)程的文字說(shuō)明，包含代碼、圖、表）

四、實(shí)驗(yàn)總結(jié)(對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程進(jìn)行分析,總結(jié)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題、體會(huì)和收獲)

五

附錄

第四篇：智能小車(chē)實(shí)驗(yàn)報(bào)告

課程設(shè)計(jì)報(bào)告

（嵌入式技術(shù)實(shí)踐(一)）

學(xué)

院：電氣工程與自動(dòng)化學(xué)院

題 目：智能小車(chē)的電路設(shè)計(jì)與制作 專(zhuān)業(yè)班級(jí)：自動(dòng)化123班 學(xué) 號(hào)： 21 學(xué)生姓名：謝斌

指導(dǎo)老師： 王祖麟、張振利 日 期： 2013年6月18日星期二

摘要

我們生活在信息與科技高速發(fā)展的信息時(shí)代，高科技產(chǎn)品的更新的換代也是越來(lái)越快。作為21世紀(jì)的大學(xué)生，我們身處這樣的環(huán)境中，就必須使自己能夠適應(yīng)這個(gè)社會(huì)所需。自動(dòng)化作為處在科技前沿的專(zhuān)業(yè)，我們學(xué)生就要打好基礎(chǔ)，跟上時(shí)代的步伐。

為了讓同學(xué)們?cè)谧鲋袑W(xué)。同學(xué)們自己設(shè)計(jì)和制作智能小車(chē)，并從中深入了解和理解自動(dòng)化嵌入式。從而為進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)人機(jī)對(duì)話，測(cè)量以及控制這些自動(dòng)化的基本控制做基礎(chǔ)。從理論到實(shí)踐，讓同學(xué)們更好的理解嵌入式，增長(zhǎng)同學(xué)的實(shí)踐和設(shè)計(jì)能力。

應(yīng)用P89V51RB2微控制器中端口、外部中斷、定時(shí)器等基本模塊，實(shí)現(xiàn)核心控制，再結(jié)合驅(qū)動(dòng)板來(lái)控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)向，最后加上紅外傳感器，實(shí)現(xiàn)小車(chē)的智能尋跡。其中端口結(jié)合SPI實(shí)現(xiàn)人機(jī)對(duì)話；定時(shí)器與中斷結(jié)合實(shí)現(xiàn)匹配定時(shí)，捕獲轉(zhuǎn)速；端口、定時(shí)器的結(jié)合就實(shí)現(xiàn)了控制電機(jī)的方向與轉(zhuǎn)速；端口與紅外傳感器結(jié)合，讓小車(chē)可以尋找黑線，這樣就實(shí)現(xiàn)了智能尋跡。

關(guān)鍵字：

自動(dòng)化；嵌入式；智能尋跡；實(shí)踐；外部中斷；定時(shí)器；能力

目錄

第一章 緒論....................................................................................5 1.1 課題背景..................................................................................5 1.2 課題概述..................................................................................5 1.3 設(shè)計(jì)要求..................................................................................5

第二章 統(tǒng)的系設(shè)計(jì)........................................................................6 2.1 實(shí)踐原理..................................................................................6 2.2 實(shí)踐器材..................................................................................6 2.3 實(shí)踐目的..................................................................................7

第三章

軟件設(shè)計(jì)..........................................................................8 3.1 硬件開(kāi)發(fā)的軟件介紹...............................................................8 3.1.1 TKStudio.................................................................錯(cuò)誤！未定義書(shū)簽。3.1.2

原理圖的繪制過(guò)程...........................................錯(cuò)誤！未定義書(shū)簽。3.2 編程環(huán)境介紹...........................................................................9

第四章

系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)..........................................................................9 4.1 硬件實(shí)現(xiàn)..................................................................................9 4.1.1

單片機(jī)外擴(kuò)...........................................................錯(cuò)誤！未定義書(shū)簽。4.12

電源模塊板.............................................................錯(cuò)誤！未定義書(shū)簽。

4．13 循跡模塊……………………………………………………………………….5

4.14 電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊………………………………………………………..........5

4.2 軟件實(shí)現(xiàn).................................................錯(cuò)誤！未定義書(shū)簽。4.3 實(shí)現(xiàn)效果................................................................................11 結(jié)束語(yǔ)：.......................................................................................12 致謝 12 參考文獻(xiàn).......................................................................................12 附錄 12

第一章 緒論

1．1課題背景

學(xué)習(xí)了智能小車(chē)的的理論知識(shí)后，急需要一場(chǎng)智能小車(chē)制作實(shí)踐實(shí)驗(yàn)以加深我們對(duì)制板的認(rèn)識(shí)及熟悉制做智能小車(chē)的工作流程。

“卓越工程師培養(yǎng)計(jì)劃”主要強(qiáng)調(diào)“理論與實(shí)踐、教與學(xué)、學(xué)校與企業(yè)”三個(gè)緊密結(jié)合，全面貫徹和落實(shí)“構(gòu)思、設(shè)計(jì)、實(shí)施、運(yùn)行”這種在做中學(xué)的原則，以及基于項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)的教學(xué)模式。企業(yè)由單純的用人單位變成為學(xué)生聯(lián)合培養(yǎng)單位，高校和企業(yè)共同設(shè)計(jì)培養(yǎng)目標(biāo)，共同制定培養(yǎng)方案，共同實(shí)施培養(yǎng)過(guò)程?！罢娴墩鏄尅钡貙?shí)踐，以強(qiáng)化學(xué)生的工程能力和創(chuàng)新能力。

在一學(xué)期的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)理論學(xué)習(xí)后，需要將理論和實(shí)踐有機(jī)的相結(jié)合。在一定程度的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)的鋪墊、學(xué)長(zhǎng)們的實(shí)際操作引導(dǎo)下。展開(kāi)技能實(shí)踐。

實(shí)驗(yàn)后加以對(duì)實(shí)驗(yàn)的看法，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，研究智能小車(chē)的制作方法及對(duì)課題進(jìn)行討論研發(fā)，特設(shè)下此課題。

1.2課題概述

學(xué)習(xí)智能小車(chē)以及板的制作流程，加深對(duì)課題的認(rèn)識(shí)，增加理論與實(shí)踐知識(shí)。了解智能小車(chē)的制作與使用。

根據(jù)原理圖焊接好單片機(jī)外擴(kuò)、電源模塊、循跡模塊、驅(qū)動(dòng)模塊四塊板子，調(diào)試板子，確保板子正確后，將板子與車(chē)身用杜邦線正確連接做好實(shí)驗(yàn)課題。

1.3設(shè)計(jì)要求

第一：畫(huà)出正確的原理圖

第二:焊好板子，并使它能正常運(yùn)行

第三：板上無(wú)斷線，電路無(wú)短路與斷路。萬(wàn)能表檢測(cè)無(wú)錯(cuò)誤。燒入程序后能顯示正確的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象

應(yīng)用P89V51RB2微控制器中的端口、外部中斷、定時(shí)器等基本模塊，實(shí)現(xiàn)核心控制，再結(jié)合電源板、電機(jī)驅(qū)動(dòng)板來(lái)控制電機(jī)的轉(zhuǎn)向，最后加上傳感檢測(cè)模塊，實(shí)現(xiàn)小車(chē)的智能尋跡。

這次課程實(shí)踐要求每一個(gè)人都動(dòng)手都制作出一輛尋跡小車(chē)，真正實(shí)現(xiàn)從聽(tīng)中學(xué)到做中學(xué)，提高同學(xué)們的動(dòng)手能力。這次實(shí)踐最基本的功能底線就是能夠?qū)崿F(xiàn)循跡，然后有興趣的同學(xué)再一步步進(jìn)行拓展，比如：加上測(cè)速模塊、遙控模塊，水平更高的還可以實(shí)現(xiàn)避障模塊、液晶顯示模塊等等

第二章 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

2.1 實(shí)踐原理

探測(cè)路面黑線的基本原理：光線照射到路面并反射，由于黑線和白紙對(duì)光的反射系數(shù)不同，可以根據(jù)接收到的反射光強(qiáng)弱來(lái)判斷是否是黑線。利用這個(gè)原理，可以控制小車(chē)行走的路跡。

這里的循跡是指小車(chē)在白色地板上循黑線行走，通常采取的方法是紅外探測(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(chē)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(chē)上的接收管接收；如果遇到黑線則紅外光被吸收，小車(chē)上的接收管接收不到紅外光。處理器就根據(jù)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(chē)的行走路線。紅外探測(cè)器探測(cè)距離有限，一般最大不應(yīng)超過(guò)3cm。智能小車(chē)系統(tǒng)以處理器為核心，為了使智能小車(chē)能夠快速行駛，處理器必須把路徑的迅速判斷、相應(yīng)的轉(zhuǎn)向電機(jī)控制以及直流驅(qū)動(dòng)電機(jī)的控制精密地結(jié)合在一起。如果傳感器部分的數(shù)據(jù)沒(méi)有正確地采集和識(shí)別，轉(zhuǎn)向電機(jī)控制的失當(dāng)，都會(huì)造成模型車(chē)嚴(yán)重抖動(dòng)甚至偏離賽道；如果直流電機(jī)的驅(qū)動(dòng)控制效果不好，也會(huì)造成直線路段速度上不去，彎曲路段入彎速度過(guò)快等問(wèn)題。

2.2 實(shí)踐器材

四塊萬(wàn)能版、兩個(gè)紅外傳感器、四個(gè)1K的電阻、兩個(gè)3.3K的電阻、兩個(gè)電源、插針、插座多排、三個(gè)LED燈、兩個(gè)電容器、一個(gè)單片機(jī)、八個(gè)三極管（其中四個(gè)為透明的三極管）、兩個(gè)二極管、兩個(gè)玻璃電阻、兩個(gè)輪子、兩個(gè)馬達(dá)。兩個(gè)電池盒、一塊較大的塑料板、杜邦線若干、焊錫少許、一個(gè)萬(wàn)能表、一個(gè)電烙鐵、一個(gè)焊臺(tái)、膠帶。

1：插針、單片機(jī)、一個(gè)萬(wàn)能版、焊錫——用于焊接單片機(jī)外擴(kuò)。

2:插針、插座、兩個(gè)繼電器、四個(gè)透明三極管、四個(gè)三極管四個(gè)1K電阻、焊錫——用于焊接驅(qū)動(dòng)模塊板。

3:一個(gè)LED燈、插針、插座、兩個(gè)電容器、兩個(gè)玻璃電阻、兩個(gè)二極管、一個(gè)3.3K電阻、焊錫——用于焊接電源板。

4:兩個(gè)紅外傳感器、兩個(gè)LED燈、四個(gè)電阻、焊錫——用于焊接循跡模塊。5:萬(wàn)能表——用于檢測(cè)板子電路是否短路、斷路、電路是否正確。6：焊臺(tái)——將器件焊接到板子上。

7：輪子、馬達(dá)、較大的塑料板——為車(chē)身的組成部分。8：電池——為智能小車(chē)的驅(qū)動(dòng)提供電壓。9：電池盒——盛裝電池。

10：膠帶——將板子固定在車(chē)身上。

2.3 實(shí)踐目的

增加智能小車(chē)板的制作實(shí)踐知識(shí)，了解智能小車(chē)原理圖的繪制與智能小車(chē)板的制作流程。學(xué)習(xí)智能小車(chē)板的焊接知識(shí)與技術(shù)。增加智能小車(chē)板的制作經(jīng)驗(yàn)，體會(huì)智能小車(chē)板的 制作原理提高我們對(duì)智能小車(chē)的認(rèn)識(shí)。

使智能小車(chē)能夠在燒入實(shí)驗(yàn)程序后能夠沿著膠帶跑動(dòng)，顯現(xiàn)出正確的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。

第三章 軟件設(shè)計(jì)

3.1 硬件開(kāi)發(fā)的軟件介紹 3.1．1 系統(tǒng)控制器的選擇

P89V51RB2是一款由美國(guó)NXP半導(dǎo)體公司提供的增強(qiáng)型80C51微控制器，包括16KBFlash程序存儲(chǔ)器和1KB數(shù)據(jù)RAM，且功能上完全覆蓋標(biāo)準(zhǔn)80C51單片機(jī)系列。3.2 電源模塊

交流電經(jīng)過(guò)全波電路在經(jīng)過(guò)電容濾波，在經(jīng)過(guò)穩(wěn)壓電源芯片做成穩(wěn)壓電路，輸出電壓5V、7.2V的直流電源。小車(chē)的電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊的供電電壓為7.2V，經(jīng)過(guò)電容濾波后接7805進(jìn)行穩(wěn)壓，穩(wěn)壓輸出5V的電壓。提供單片機(jī)所需的電壓，其電源電路原理圖如下圖所示：

電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊

這次電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊沒(méi)有采用往年的，直接用三極管構(gòu)成H橋的形式來(lái)驅(qū)動(dòng)電機(jī)，而是用繼電器來(lái)驅(qū)動(dòng)電機(jī)，其原理圖如下：

3.4 傳感檢測(cè)模塊

紅外線傳感檢測(cè)電路原理其實(shí)很簡(jiǎn)單，就是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(chē)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(chē)上的接收管接收，80C51內(nèi)核采集到的電壓就是高電平；如果遇到黑線則紅外光被吸收，小車(chē)上的接收管接收不到紅外光，然后80C51內(nèi)核采集到的電壓就是低電平。其基本原理圖如下：

3.2 編程環(huán)境介紹

編程環(huán)境與實(shí)驗(yàn)程序本身有密切的聯(lián)系。實(shí)驗(yàn)程序在不同的編程環(huán)境下也可能編譯出不同的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

第四章

系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

4.1 硬件實(shí)現(xiàn)

4.1 模塊驅(qū)動(dòng)程序 4.1.1 電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊

電機(jī)驅(qū)動(dòng)板有四出信號(hào)輸出端，PWM1，PWM2，DIR1，DIR2，分別控制從而控制兩個(gè)電機(jī)的停止與正反轉(zhuǎn)。其具體程序控制見(jiàn)程序清單如下： void motor_stight()//小車(chē)前進(jìn) { PWM_1=1;PWM_2=1;DIR_1=0;DIR_2=0;} void motor_right()//小車(chē)右轉(zhuǎn) { PWM_1=1;PWM_2=0;DIR_1=0;DIR_2=0;} void motor_left()//小車(chē)左轉(zhuǎn) { PWM_1=0;PWM_2=1;DIR_1=0;DIR_2=0;} void motor_stop()//小車(chē)停止 { PWM_1=0;PWM_2=0;DIR_1=0;DIR_2=0;} 4.1.2 傳感檢測(cè)模塊驅(qū)動(dòng)

紅外線模塊只要80C51單片機(jī)向其供5V電壓就能工作，然后通過(guò)引腳采集其高低電平，就可以根據(jù)不同情況做出相應(yīng)的處理。

第五章 硬件總體調(diào)試程序 簡(jiǎn)單的循跡小車(chē)外加遙控模塊的程序如下：

4.3 實(shí)現(xiàn)效果

燒入實(shí)驗(yàn)程序后，智能小車(chē)能沿著黑色膠帶正常跑動(dòng)

5.實(shí)驗(yàn)心得

第一：在看原理圖時(shí)，要注意圖中各器件的排布情況。

第二：認(rèn)真仔細(xì)地將各個(gè)器件焊接到板自上

第三：焊接過(guò)程過(guò)程中要注意焊錫的使用，用焊錫將器件焊接到板子上。

第四：在調(diào)試的過(guò)程中，要用萬(wàn)能表檢測(cè)板子的電路狀況，如遇到短路或斷路等狀況要及時(shí)修正直到板子上電路正確為止。

第五：將四塊板子一一固定在車(chē)身上，用杜邦線將板子與車(chē)身連好，注意要認(rèn)真仔細(xì)連接，要避免短路情況，否則可能燒壞器件。

第六：如連接好出現(xiàn)電容器冒煙，電源發(fā)熱較大則可能出現(xiàn)短路，則要立即拔下連接電源的杜邦線否則可能引起電容器的爆炸。

第七：在調(diào)試的過(guò)程中，首先檢查的是電源線和GND線，其次再按照原理圖所示的連線一條一條進(jìn)行檢查。

最后：實(shí)驗(yàn)時(shí)要小心謹(jǐn)慎，認(rèn)真執(zhí)行好實(shí)驗(yàn)的每一個(gè)步驟，仔細(xì)觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，在實(shí)驗(yàn)中得出結(jié)論，吸取教訓(xùn)，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，做一個(gè)合格的實(shí)驗(yàn)者。

結(jié)束語(yǔ)：

實(shí)驗(yàn)前要備好充分的實(shí)驗(yàn)材料，熟記實(shí)驗(yàn)步驟。

做實(shí)驗(yàn)時(shí)，我們要嚴(yán)謹(jǐn)?shù)陌凑諏?shí)驗(yàn)步驟一一進(jìn)行，按部就班，認(rèn)真的執(zhí)行好每一步驟。仔細(xì)觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。

實(shí)驗(yàn)后認(rèn)真總結(jié)實(shí)驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)，吸取教訓(xùn)為下次實(shí)驗(yàn)打好基礎(chǔ)。

電類(lèi)專(zhuān)業(yè)是一門(mén)實(shí)踐性很強(qiáng)的學(xué)科，如果沒(méi)有很強(qiáng)的動(dòng)手能力，勢(shì)必很難做出好的科研成果，而計(jì)算機(jī)智能控制技術(shù)的核心之一就是計(jì)算機(jī)邏輯設(shè)計(jì)。

致謝

感謝王祖麟、張振利老師的實(shí)驗(yàn)蒞臨教導(dǎo)和學(xué)長(zhǎng)們認(rèn)真努力的教授實(shí)驗(yàn)知識(shí)給我們；感謝同學(xué)間的相互學(xué)習(xí)與合作；感謝學(xué)校給我們提供了一個(gè)實(shí)驗(yàn)室供我們學(xué)習(xí)與研究實(shí)驗(yàn)

參考文獻(xiàn)

[1] 周立功等.《項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)-單片機(jī)應(yīng)用設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》.北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2004 [2] 周立功等.《新編計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教程》.北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2004

附錄

完成上述實(shí)驗(yàn)后，一輛智能小車(chē)也就誕生了。相信在此智能小車(chē)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，我們已經(jīng)掌握了一定的實(shí)驗(yàn)知識(shí)，得到了一些實(shí)驗(yàn)教訓(xùn)，那我們更應(yīng)該積累經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)教訓(xùn)，爭(zhēng)取在下次的實(shí)驗(yàn)中做的更好。那就期待下一次的實(shí)驗(yàn)吧！

第五篇：智能循跡小車(chē)實(shí)驗(yàn)報(bào)告

摘要

本設(shè)計(jì)主要有單片機(jī)模塊、傳感器模塊、電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊以及電源模塊組成，小車(chē)具有自主尋跡的功能。本次設(shè)計(jì)采用STC公司的89C52單片機(jī)作為控制芯片，傳感器模塊采用紅外光電對(duì)管和比較器實(shí)現(xiàn)，能夠輕松識(shí)別黑白兩色路面，同時(shí)具有抗環(huán)境干擾能力，電機(jī)模塊由L298N芯片和兩個(gè)直流電機(jī)構(gòu)成，組成了智能車(chē)的動(dòng)力系統(tǒng)，電源采用7.2V的直流電池，經(jīng)過(guò)系統(tǒng)組裝，從而實(shí)現(xiàn)了小車(chē)的自動(dòng)循跡的功能。

關(guān)鍵詞 智能小車(chē)

單片機(jī)紅外光對(duì)管 STC89C52 L298N 1 緒論

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，機(jī)器人的設(shè)計(jì)越來(lái)越精細(xì)，功能越來(lái)越復(fù)雜，智能小車(chē)作為其的一個(gè)分支，也在不斷發(fā)展。在近幾年的電子設(shè)計(jì)大賽中，關(guān)于小車(chē)的智能化功能的實(shí)現(xiàn)也多種多樣，因此本次我們也打算設(shè)計(jì)一智能小車(chē)，使其能自動(dòng)識(shí)別預(yù)制道路，按照設(shè)計(jì)的道路自行尋跡。設(shè)計(jì)任務(wù)與要求

采用MCS-51單片機(jī)為控制芯片（也可采用其他的芯片），紅外對(duì)管為識(shí)別器件、步進(jìn)電機(jī)為行進(jìn)部件，設(shè)計(jì)出一個(gè)能夠識(shí)別以白底為道路色，寬度10mm左右的黑色膠帶制作的不規(guī)則的封閉曲線為引導(dǎo)軌跡并能沿該軌跡行進(jìn)的智能尋跡機(jī)器小車(chē)。方案設(shè)計(jì)與方案選擇

3.1 硬件部分

可分為四個(gè)模塊：?jiǎn)纹瑱C(jī)模塊、傳感器模塊、電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊以及電源模塊。

3.1.1 單片機(jī)模塊

為小車(chē)運(yùn)行的核心部件，起控制小車(chē)的所有運(yùn)行狀態(tài)的作用。由于以前自己開(kāi)發(fā)板使用的是ATMEL公司的STC89C52，所以讓然選擇這個(gè)芯片作為控制核心部件。STC89C52是一種低損耗、高性能、CMOS八位微處理器，片內(nèi)有4k字節(jié)的在線可重復(fù)編程、快速擦除快速寫(xiě)入程序的存儲(chǔ)器，能重復(fù)寫(xiě)入/擦除1000次，數(shù)據(jù)保存時(shí)間為十年。其程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)是分開(kāi)的。

3.1.2 傳感器模塊

方案一：使用光敏電阻組成光敏探測(cè)器采集路面信息。阻值經(jīng)過(guò)比較器輸出高低電平進(jìn)行分析，但是光照影響很大，不能穩(wěn)定工作。

方案二：使用光電傳感器來(lái)采集路面信息。使用紅外光電對(duì)管，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)明，實(shí)現(xiàn)方便，成本低廉，沒(méi)有復(fù)雜的圖像處理工作，因此反應(yīng)靈敏，響應(yīng)時(shí)間少。但也存在不足，它能獲取的信息是不完全的，容易受很多擾動(dòng)（如背景光源，高度等）的影響，抗干擾能力較差。

方案三：使用CCD傳感器來(lái)采集路面信息。使用CCD可以獲取大量的圖像信息，掌握全面的路徑信息，抗干擾能力強(qiáng)，為以后功能的擴(kuò)展提供方便。但使用CCD需要大量的圖像處理工作，進(jìn)行大量數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和計(jì)算，因此電路復(fù)雜，實(shí)現(xiàn)起來(lái)工作量大。

方案四：使用光電對(duì)管采集路面信息。RPR220結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，調(diào)整電路簡(jiǎn)單工作性能穩(wěn)定。

可見(jiàn)方案四最適宜，但僅從此項(xiàng)目考慮，方案二成本低，也能完成設(shè)計(jì)，故選用方案二。3.1.3 電機(jī)控制模塊

3.1.3.1電機(jī)的選擇

方案一：采用步進(jìn)電機(jī)，其轉(zhuǎn)過(guò)的角度可以精確定位，可實(shí)現(xiàn)小車(chē)行進(jìn)過(guò)程的精確定位。但步進(jìn)電機(jī)的輸出力矩低，隨轉(zhuǎn)速的升高而降低，且轉(zhuǎn)速越快下降得越快。

方案二：采用直流電機(jī)，其轉(zhuǎn)動(dòng)力矩大，體積小，重量輕，裝配簡(jiǎn)單，操作方便。速度的調(diào)節(jié)可以改變電壓也可以調(diào)節(jié)PWM。

基于以上，我們選擇了方案二，使用直流電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)電機(jī)。

3.1.3.2電機(jī)的驅(qū)動(dòng)

采用專(zhuān)用芯片L298N作為電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片，其操作方便，穩(wěn)定性好，性能優(yōu)良。一片L298N就可以分別控制兩個(gè)直流電機(jī)。

3.1.4 電源模塊

給整個(gè)系統(tǒng)穩(wěn)定供電以保持其正常工作，包括7.2V的電源以及轉(zhuǎn)5V部分，其中7.2V的是給電機(jī)和其驅(qū)動(dòng)供電，5V的用來(lái)驅(qū)動(dòng)單片機(jī)及其他芯片。

以上單元連接如下圖所示： 3.2 軟件部分

3.2.1程序流程圖

此系統(tǒng)采用89C52單片機(jī)，再根據(jù)硬件連接，通過(guò)相應(yīng)的軟件來(lái)完成對(duì)信號(hào)的采集和數(shù)據(jù)的分析，再控制小車(chē)的運(yùn)行狀態(tài)，以下為主程序流程圖：

3.2.2程序設(shè)計(jì)思路

3.2.2.1尋跡模塊程序

通過(guò)傳感器獲得路面信息然后反饋給單片機(jī)，再通過(guò)單片機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的功能。

3.2.2.2電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊程序

控制兩個(gè)直流電機(jī)，實(shí)現(xiàn)前進(jìn)、后退、前左轉(zhuǎn)、前右轉(zhuǎn)、停車(chē)等功能。各部分電路的作用及電路工作原理分析

4.1 信號(hào)采集模塊

4.1.1 TCRT500結(jié)構(gòu)與工作原理

TCRT5000(L)具有緊湊的結(jié)構(gòu)發(fā)光燈和檢測(cè)器安排在同一方向上，利用紅外光譜反射對(duì)象存在另一個(gè)對(duì)象上，操作的波長(zhǎng)大約是950毫米。探測(cè)器由光電晶體三極管組成的,它由高發(fā)射功率紅外光電二極管和高度靈敏光電晶體管組成。通過(guò)測(cè)試，其檢測(cè)距離在2mm-10mm。TCRT5000的發(fā)射管和接收管是一起封裝在矩形塑料殼中，為了使檢測(cè)更加準(zhǔn)確，我們用了5只TCRT5000檢測(cè)黑線，實(shí)物見(jiàn)圖4-1。

4.1.2 信號(hào)采集電路圖及原理

小車(chē)在白色地面行駛時(shí)，紅外發(fā)射管發(fā)出的紅外信號(hào)被反射，接收管收到信號(hào)后，輸出端為低電平，經(jīng)過(guò)比較器比較后輸出為低電平。而當(dāng)紅外信號(hào)遇到黑色導(dǎo)軌時(shí)，紅外信號(hào)被吸收，接收管不能接收信號(hào)，輸出端為高電平，經(jīng)過(guò)比較器比較后輸出高電平。單片機(jī)通過(guò)采集每個(gè)比較器的輸出端電壓，便可以檢測(cè)出黑線的相對(duì)位置的位置，從而控制小車(chē)的行駛方向。

4.2 信息處理模塊

4.2.1 原理

檢測(cè)到白色路面的紅外接收頭處理后送出的是低電平，而檢測(cè)到黑色路線的檢測(cè)頭送出的是高電平，由此可根據(jù)這5個(gè)紅外接收頭的高低電平判斷路線情況而調(diào)整小車(chē)前進(jìn)方向。具體情況有如下幾種： a 檢測(cè)到

1 1 1 1 或

0 0 0 0 0小車(chē)應(yīng)該停止。

b 檢測(cè)到

0 0 0 0 或

0 1 0 0 0 或 1 0 0 0 說(shuō)明路線向左偏，小車(chē)向左轉(zhuǎn)。

c 檢測(cè)到

0 0 0 0 1 或

0 0 0 1 0 或

0 0 0 1 1說(shuō)明路線向右偏，小車(chē)向左轉(zhuǎn)。

d 檢測(cè)到

x x 1 x x（x不全為1）說(shuō)明線路是直的，小車(chē)直走。4.3 電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊

4.3.1直流電機(jī)

給兩個(gè)電刷A和B加上直流電源，如上圖（a）所示，則有直流電流從電刷 A 流入，經(jīng)過(guò)線圈abcd，從電刷 B 流出，根據(jù)電磁力定律，載流導(dǎo)體ab和cd收到電磁力的作用，其方向可由左手定則判定，兩段導(dǎo)體受到的力形成了一個(gè)轉(zhuǎn)矩，使得轉(zhuǎn)子逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。如果轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)到如上圖（b）所示的位置，電刷 A 和換向片2接觸，電刷 B 和換向片1接觸，直流電流從電刷 A 流入，在線圈中的流動(dòng)方向是dcba，從電刷 B 流出。

此時(shí)載流導(dǎo)體ab和cd受到電磁力的作用方向同樣可由左手定則判定，它們產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩仍然使得轉(zhuǎn)子逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。這就是直流電動(dòng)機(jī)的工作原理。外加的電源是直流的，但由于電刷和換向片的作用，在線圈中流過(guò)的電流是交流的，其產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩的方向卻是不變的。實(shí)用中的直流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子上的繞組也不是由一個(gè)線圈構(gòu)成，同樣是由多個(gè)線圈連接而成，以減少電動(dòng)機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩的波動(dòng)，繞組形式同發(fā)電機(jī)。

4.3.2電路圖

我們采用成品L298N電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊，采用光電耦合器件隔離單片機(jī)與L298N的控制電路，工藝精度高，性能可靠。L298N模塊內(nèi)部通過(guò)H橋電路實(shí)現(xiàn)直流電機(jī)的正轉(zhuǎn)，反轉(zhuǎn)，其原理如下：

如圖4-3所示，全橋式驅(qū)動(dòng)電路的4只開(kāi)關(guān)管都工作在斬波狀態(tài)，S1、S2為一組，S3、S4 為另一組，兩組的狀態(tài)互補(bǔ)，一組導(dǎo)通則 另一組必須關(guān)斷。當(dāng)S1、S2導(dǎo)通時(shí)，S3、S4關(guān)斷，電機(jī)兩端加正向電壓，可以實(shí) 現(xiàn)電機(jī)的正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)制動(dòng)；當(dāng)S3、S4導(dǎo) 通時(shí)，S1、S2關(guān)斷，電機(jī)兩端為反向電 壓，電機(jī)反轉(zhuǎn)或正轉(zhuǎn)制動(dòng)。

橋驅(qū)動(dòng)電路

4.3.3原理

L298N是ST公司生產(chǎn)的一種高電壓、大電流電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片。該芯片采用15腳封裝。主要特點(diǎn)是：工作電壓高，最高工作電壓可達(dá)46V；輸出電流大，瞬間峰值電流可達(dá)3A，持續(xù)工作電流為2A；額定功率25W。內(nèi)含兩個(gè)H橋的高電壓大電流全橋式驅(qū)動(dòng)器，可以用來(lái)驅(qū)動(dòng)直流電動(dòng)機(jī)和步進(jìn)電動(dòng)機(jī)、繼電器線圈等感性負(fù)載；采用標(biāo)準(zhǔn)邏輯電平信號(hào)控制；具有兩個(gè)使能控制端，在不受輸入信號(hào)影響的情況下允許或禁止器件工作有一個(gè)邏輯電源輸入端，使內(nèi)部邏輯電路部分在低電壓下工作；可以外接檢測(cè)電阻，將變化量反饋給控制電路。使用L298N芯片驅(qū)動(dòng)電機(jī)，該芯片可以驅(qū)動(dòng)兩臺(tái)直流電機(jī)。系統(tǒng)調(diào)試

5.1硬件部分

焊接完成后，首先進(jìn)行的調(diào)試是用數(shù)字萬(wàn)用表測(cè)量各個(gè)電路是否焊接正常，是否有虛焊漏焊等現(xiàn)象的出現(xiàn)，以及各個(gè)電容是否是正常的未被擊穿狀態(tài)、電阻的阻值是否與設(shè)計(jì)的原理圖上的一致。接通電源，用數(shù)字萬(wàn)用表測(cè)量當(dāng)有+5V的各引腳是否有+5V的電壓，測(cè)量電路中是否出現(xiàn)了不該有的短路現(xiàn)象。接入光電傳感器模塊，使各個(gè)光電檢測(cè)器的光電對(duì)管靠近白紙，觀察對(duì)應(yīng)的發(fā)光二極管是否發(fā)光，不發(fā)光表示正常。然后再使各個(gè)光電對(duì)管靠近黑線，觀察對(duì)應(yīng)的發(fā)光二級(jí)管是否發(fā)光，發(fā)光表示正常。

5.2軟件部分

我們先測(cè)試了小車(chē)的前進(jìn)，停止，左轉(zhuǎn)和右轉(zhuǎn)。組裝信號(hào)采集模塊后，實(shí)現(xiàn)小車(chē)的自動(dòng)循跡功能。

具體實(shí)現(xiàn)程序見(jiàn)附錄一

總結(jié)

實(shí)驗(yàn)結(jié)果如符合實(shí)驗(yàn)要求，小車(chē)按照黑膠布軌跡前進(jìn)，并能夠及時(shí)正確顯示小車(chē)的行進(jìn)狀態(tài)以及行進(jìn)距離。具體現(xiàn)象如下：

左邊傳感器檢測(cè)到黑線，小車(chē)左轉(zhuǎn)； 右邊傳感器檢測(cè)到黑線，小車(chē)右轉(zhuǎn)； 中間傳感器檢測(cè)到黑線，小車(chē)直行。從而就可以完成對(duì)黑膠布的循跡功能。參考文獻(xiàn)

[1]電子信息專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)教程 趙剛 李佐儒 四川大學(xué)出版社 [2]單片機(jī)C語(yǔ)言教程 郭天祥 電子工業(yè)出版社 [3]模擬電子技術(shù) 童詩(shī)白 清華大學(xué)出版社 附錄一 程序：

#include

sbit DJ_left_s = P1^0;//直流電機(jī)控制 sbit DJ_left_n = P1^1;

sbit DJ_right_s = P1^2;sbit DJ_right_n = P1^3;

//左轉(zhuǎn)函數(shù)

void Turn_right(){ DJ_left_s = 0;DJ_left_n = 1;DJ_right_s = 1;DJ_right_n = 0;}

//右轉(zhuǎn)函數(shù)

void Turn_left(){ DJ_left_s = 1;DJ_left_n = 0;DJ_right_s = 0;DJ_right_n = 1;}

//前進(jìn)函數(shù)

void Go_ahead(){ DJ_left_s = 1;DJ_left_n = 0;DJ_right_s = 1;DJ_right_n = 0;}

//停止函數(shù) void Stop(){ DJ_left_s = 0;DJ_left_n = 0;DJ_right_s = 0;DJ_right_n = 0;}

//循跡函數(shù)

void xunji(unsigned int m){

if(m==0x7c)

{

Turn_right();

return;

}

if(m&0x10)

{

Go_ahead();

return;

}

if(m&0x0c)

{

Turn_right();

return;

}

if(m&0x60)

{

Turn_left();

return;

} } //主函數(shù) void main(){ while(1){

xunji(P2&0x7c);

}

} 附錄二 實(shí)物圖：