第一篇：智能小車設計實驗指導書
智 能 小 車 設 計
實 驗 指 導
王 恒 編
2011年4月
書
目錄
目錄.....................................................................................................I 實驗階段一
智能小車路徑規劃.......................................................1 實驗階段二
智能小車環境感知與控制...........................................6 實驗階段三
智能小車行為控制.....................................................12 附錄: 庫函數......................................................................................17
I 實驗階段一
智能小車路徑規劃
一．實驗目的
1．熟悉智能小車的硬件開發平臺與軟件開發環境。2．掌握智能小車路徑規劃程序設計。
二．實驗內容
1．熟悉智能小車硬件設計。
2.學習智能小車的軟件使用方法，學會軟件的編寫、調試與下載。3.編寫第一個智能小車程序。4.編寫智能小車移動程序。
5.編寫復雜的智能小車路徑規劃程序。
三、實驗設備及工具
硬件：能力風暴AS-UII開發平臺，程序下載線。
軟件：PC 機操作系統Win2000 或WinXP、VJC開發平臺。
四、實驗原理與步驟
智能小車實驗平臺配備有5種傳感器，對環境的感知能力很強。執行器配備有二只高性能直流電機、一只喇叭和一只2*16 字符的液晶顯示器。整個小車通過Motorola 公司8位單片機來進行控制。智能小車的硬件結構如下圖所示：
2、讓智能小車動起來
下面我們就嘗試著讓智能小車動起來。
在VJC1.5 開發版執行器模塊庫中有一專門控制智能小車“移動”的模塊，這里我們就用
它來編寫一個智能小車直線行走的程序。要求：先讓智能小車以速度100 前進3 秒，再讓智能小車 以速度-60 后退5 秒，再在原地以功率80 旋轉1 秒。（如圖4-2 所示）
示范操作步驟如下：
2.1 在 VJC1.5 開發版窗口中編寫流程圖
a)編寫流程圖：用鼠標將“執行器模塊庫”中的“移動”模塊移到流程圖生成區并與 主程序模塊連接上；
b)設置時，右擊“移動”流程圖模塊，在彈出框中輸入移動速度為 100、時間為3； c)再用鼠標將“執行器模塊庫”中的“移動”模塊移到流程圖生成區并連接； d)在流程圖的末端位置；
e)設置第二個“移動”流程圖模塊，點擊右鍵在彈出框中輸入移動速度為-60、時間 為5；
f)再將“執行器模塊庫”中的“轉向”模塊連接到程序中，點擊右鍵進入設置對話框，分別設置速率和時間為：80 和1
g)再將“程序模塊庫”中的“任務結束”移入到流程圖生成區并連接在程序的末尾。
drive(0,60);wait(0.2);} stop();} 能力風暴逆時針走約一米見方的正方形路徑。其中wait(0.2)是能力風暴轉90度彎所需要的 時間。該值和轉彎速度以及能力風暴的電機有關，需要實際調整，此外地面的摩擦力也有影 響。利用wait()函數是控制電機工作的常用方法。
五、實驗考核
編寫智能小車程序，實現下列連續的路徑規劃：（1）智能小車走兩遍1.5米直徑的圓；
（2）原地停止1秒后，智能小車走三遍等邊三角形（或等腰直角三角形）；
（3）再次原地停止1秒后，智能小車走一遍8字形。（或9字形、D字母型、B字母型等，每組的考核指標由指導老師隨機抽選）。
我們也可以點擊“工具欄”中的“編輯JC 程序代碼”按鈕，切換到JC 代碼界面，對 JC 代碼進行修改。
1.2 保存程序
點擊工具欄中的“保存”按鈕，文件名輸入：感光，按“確定”。此時，“感光.flw” 流程圖程序文件已被保存。
1.3 程序下載
此時，能力風暴要處于開機狀態，并串口連接線已與計算機連接。點擊“工具”中的“下 載當前程序”按鈕，就會出現下載對話框，等待出現“下載成功！”字樣，說明程序已經下 載到能力風暴里了。
1.4 運行程序
將串口連接線取下，將智能小車帶到安全的地方，按智能小車身上的“運行”鍵，在智能小車 的LCD 上就會顯示出外界光線的平均值。
2、JC 程序的基本程序結構
下面是JC 程序中最常見的一種程序模式。
while(1)/*循環檢測*/ { ir=ir_detector();/*對環境采樣*/ if(ir>0)/*條件判斷*/ { 語句1;/*做相應的處理*/ 語句2;} else {
試窗口一行編輯框中輸入如下程序塊：
{while(1){printf(“bump=%dn”,bumper());wait(0.1);}} 按回車，JC 能立即編譯這一段程序并下載運行，LCD 上顯示： bump=0（表示此時沒有碰撞）
按左前碰撞環，LCD 上顯示：bump=5。在其他方向施加碰撞，顯示的值將不同。各個方 向發生碰撞時返回值對應關系如下：
無0,左前1，右前2，左后4，右后8
下面結合智能小車“臺球”程序來學習碰撞傳感器的使用。
void main(){ int bill_trans=0;int bill_rot=0;int bmpr=0;while(1)/*無限循環檢測*/ { bmpr=bumper();/*檢測碰撞傳感器*/ if(bmpr!=0){ if(bmpr==0b0011)/*正前方發生碰撞*/ { bill_trans=-80;/*后退*/ bill_rot=0;} else if(bmpr==0b1100)/*正后方發生碰撞*/ { bill_trans=80;/*前進*/ bill_rot=0;} else if(bmpr & 0b0101)/*左側發生碰撞*/ { 51 bill_trans=0;bill_rot=-80;drive(bill_trans,bill_rot);wait(0.5);/*順時針轉一個角度*/ bill_trans=80;/*前進*/ bill_rot=0;} else if(bmpr & 0b1010)/*右側發生碰撞*/ { bill_trans=0;bill_rot=80;drive(bill_trans,bill_rot);wait(0.5);/*逆時針轉一個角度*/ bill_trans=80;/*前進*/
void main(){ int ir;while(1){ ir=ir_detector();if(ir!=0)/*判斷有否障礙*/ { motor(-80,-40);/*執行語句，即倒退0.5秒*/ wait(0.5);} 26 motor(100,0);/*前進*/ } } 運行此程序可知當前方有障礙時，能力風暴智能智能小車有反應。
五、實驗考核
編寫智能小車跟隨前方物體的程序，實現下列要求：
智能小車可以跟隨前方移動的人或物；如果撞上前方的物體，就停一停；如果前方紅外系統探測范圍內沒有物體，它就停下來。
六、思考題
1、實驗中碰到哪些故障或問題？解決方法是怎樣的？將實驗中碰到的問題及解決方法寫入實驗報告中。
2、如果要對智能小車雙輪的轉速實現帶反饋的控制，需要在硬件上添加什么部件？為什么？
1bill_rot=0;} else if(bmpr & 0b0101)/*左側發生碰撞*/ { bill_trans=0;bill_rot=-80;wait(0.5);/*順時針轉一個角度*/ bill_trans=80;/*前進*/ bill_rot=0;} else if(bmpr & 0b1010)/*右側發生碰撞*/ { bill_trans=0;bill_rot=80;wait(0.5);/*逆時針轉一個角度*/ bill_trans=80;/*前進*/ bill_rot=0;} } } 54 } void billiards_drive(){ while(1)drive(bill_trans,bill_rot);/*驅動電機*/ } void main(){ start_process(billiards_drive());/*創建電機驅動進程*/ start_process(billiards());/*創建碰撞處理進程*/ } “臺球”改成多進程后，運行的效果沒變，但結構已經完全不一樣了。電機驅動進程 billiards_drive()專門設置電機速度，碰撞處理進程billiards()判斷碰撞并改變電機速 度。兩個進程之間通過全局變量bill_trans 和bill_rot 進行通訊。能力風暴的操作系統自 動調度兩個進程，給它們分配時間片。從執行效果來講，就相當于這兩個進程并列運行。這 樣的結構非常方便增加新的進程，同時處理更多的外部信息。
2、進程間通信
我們給前面的程序增加一個紅外避障進程，改變它的行為，而其它部分不需要做大的變動。改動后的程序如下。
int bill_trans=0;int bill_rot=0;int bmpr=0;int forward=0;
3{ bill_trans=20;bill_rot=80;/*逆時針轉*/ } else if(ir==1)/*左側有障礙，向右繞*/ { bill_trans=20;bill_rot=-80;/*順時針轉*/ } else if(ir==0)/*前方沒有障礙，恢復直行*/ { bill_trans=80;bill_rot=0;}} wait(0.1);}} 56 } void billiards_drive(){ while(1){ running = bill_trans;/*能力風暴正在運動*/ drive(bill_trans,bill_rot);/*驅動電機*/ } } void main(){ start_process(billiards_drive());/*創建電機驅動進程*/ start_process(billiards_ir());/*創建避障進程*/ start_process(billiards());/*創建碰撞處理進程*/ } 改動以后的程序增加了避開側面障礙物的行為。比較一下，增加的代碼除了紅外避障進 程外，就是用于進程之間的通訊。進程間的通訊和同步是多進程編程的難點，不解決好這個 問題，多進程程序可能會產生一些奇怪的行為。在這個程序里，由于碰撞處理進程和紅外避 障進程都要修改設置電機速度的兩個全局變量（bill_trans,bill_rot），這是進程間發生沖 突的根源。如果不加以限制，兩個進程同時修改電機速度，必然會出現一片混亂，能力風暴 下一步的運動方向將無法預知。
本程序中把bmpr 改為全局變量，通過bmpr 來劃分兩個進程生效的時間。即發生碰撞時，只有碰撞處理進程可以修改電機速度；在其他時間里碰撞處理進程只是在不斷檢測碰撞傳感 器，只有紅外避障進程才有可能修改電機速度。我們可以看到，在本程序里碰撞處理進程的 優先級高于紅外避障進程。增加的另兩個全局變量是出于紅外避障行為邏輯的需要。全局變 量running 是能力風暴開始運動的標志，紅外避障進程要等待這一事件發生后才能起作用。forward 反映能力風暴當前運動方向，用于避免紅外避障進程在后退時候處理前方障礙。
3、智能小車的行為控制
借助于多進程功能，可以方便實施目前處于研究前沿的行為控制方法。
行為控制的基本思想是建構行為能力，而非功能模塊。首先把要設計機器人的行為特點描述下來，表達成基本的行為構成，如要做一只模擬機器飛蛾的智能小車，一邊到處找食物，一邊向較
附錄: 庫函數
1.執行器輸出
void stop()關閉左右兩個電機，停止運動；
void stop_motor(int m)關閉電機m，0為所有電機，1為左電機, 2為右電機, 3為擴展電機； void motor(int m, int speed)以功率級別speed(-100到100)啟動電機m(1為左電機, 2為右電機, 3 為擴展電機)；
void drive(int move, int turn)同時設定兩個電機的速度，move 為平移速度，turn 為旋轉速度。
2.傳感器輸入
int photo()光敏傳感器檢測。photo(1)為檢測左光敏, photo(2)為檢測右光敏，返回值為0～ 255的數字量；
int microphone()聲音傳感器檢測。返回值為0～255的數字量；
int ir_detector()紅外傳感器檢測。返回值的意義：0=> 沒有障礙, 1=>左邊有障礙, 2=>右邊有 障礙, 4=>前方有障礙；
int bumper()碰撞傳感器檢測。返回值的意義：0=>無碰撞，1=>左前受碰，2=>右前受碰，4=> 左后受碰，8=>右后受碰。
int rotation(int index)光電編碼器脈沖累計讀數，rotation(1)為檢測左光電編碼器，rotation(2)為 檢測右光電編碼器。
int digitalport(int channel)讀數字口上傳感器的值。channel的范圍是0~7。返回值：從傳感器數字硬 件讀到的值為零伏或邏輯零時，返回1；否則返回0 int analogport(int channel)讀模擬口上傳感器的值。channel的范圍是0~7。返回值是0到255間的整數 值
int encoder(int index)讀取光電編碼器的當前狀態。0為低電平/1為高電平（分別對應光柵的通光缺口 /遮光齒）。
3.時間
void wait(float sec)延時等于或稍大于指定的sec時間(秒)后再執行后面的語句。sec是一個浮點數 void resettime()將系統時間復位清零
float seconds()以秒的形式返回系統時間，它是一個浮點數，精度為0.001秒
4.聲音
void beep()產生一段0.3秒500赫茲的音頻信號。發聲結束后返回。
void tone(float frequency, float length)產生一個length秒長音調為frequency赫茲的音頻信號。
5.電池
int battery()檢測電池電量，返回值為0～255的數字量；
6.其他函數
void asosreset()軟件復位函數。與按下能力風暴的復位開關的效果一樣，ASOS操作系統重啟動，程序停止運行。
int runbutton()讀運行鍵狀態。運行鍵在能力風暴智能智能小車的頭頂上，可以在程序中使用該 按鈕。返回值：0沒按，1按下 int abs(int val)取整數val的絕對值 int max(int x, int y)求兩個整數的最大值 int min(int a, int b)求兩個整數的最小值 float rand()返回0~1之間的隨機浮點數
int random(int scale)返回0~scale之間的隨機整數
第二篇：智能小車設計報告
機器人控制技術
實驗設計報告書
題
目：基于STC89C52的智能小車的設計 姓
名：李如發 學
號：073321032 專
業：電氣工程及其自動化 指導老師：李東京 設計時間：2010年 6 月
目
錄
1.引 言..............................................1 1.1.設計意義......................................1 1.2.系統功能要求..................................1 1.3.本組成員所做的工作............................1 2.方案設計...........................................1 3.硬件設計...........................................2 4.軟件設計...........................................7 5.系統調試...........................................7 6.設計總結...........................................8 7.附 錄A；源程序.....................................8 8.附 錄B；作品實物圖片...............................10 9.參考文獻..........................................11
16×16點陣LED室內電子顯示屏的設計
單片機原理及應用課程設計
基于STC89C52的智能小車的設計
1.引 言
1.1.設計意義
本智能小車的設計，首先針對大學所有學習的知識是一個很好的回顧和總結。此智能小車是基于單片機所設計的，具有自動尋跡能力，在實際的很多方面有應用。當我們進一步的改進機器人系統時，可實現更重要的功能，如可設計出自動撲火機器人等。1.2.系統功能要求
此智能小車是基于STC89C52設計的具有自動尋跡能力的小車。系統可實現跟隨黑色引導線行走的能力，在行駛過程中，并能用測速傳感器和光電碼盤對小車速度實現實時監測。小車在行駛過程中并能實現播放美妙的音樂。1.3.本組成員所做的工作
本組成員有李如發，汪航，黃建安，韓文龍，羅瑩，明菲菲，鄒珊，江銳，邵進。
李如發：驅動 073321032 汪航： 電源 073522036 黃建安：最小統 073521013 韓文龍：源程序 073522007 羅瑩： 傳感器 073522038 明飛菲：調試 073522012 鄒芬 ： 數碼顯示 073521025 邵琎 ： 焊接 073522017 江銳 ： 蜂鳴器 073522032
2.方案設計
智能小車主要分為傳感器部分，最小系統部分，電機驅動部分，電源部分。根據功能要求，提出合理的設計方案，畫出方案方框圖，并對系統工作原理進行闡述。
原理，本系統的重要部分是傳感器，它對整個小車的定位起到很重要的作用，由傳感器檢測黑線的位置，其中黑線對光能吸收，白線對光反射。利用此原
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單片機原理及應用課程設計
理將紅外線傳感器采集到的信號轉換為數字信號并送入單片機，單片機根據收到的信號實時的控制小車的方向。控制小車的方向主要是運用pwm原理來控制電機的平均電壓，從而來控制電機的轉速，實現小車對黑線的實時跟蹤。
3.硬件設計
硬件設計各模塊電路圖及原理描述 傳感器模塊
方案1：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境光線的變化而變化。當光線照射到白線上面時，光線發射強烈，光線照射到黑線上面時，光線發射較弱。因此光敏電阻在白線和黑線上方時，阻值會發生明顯的變化。將阻值的變化值經過比較器就可以輸出高低電平。
但是這種方案受光照影響很大，不能夠穩定的工作。因此我們考慮其他更加穩定的方案。
方案2：用RPR220型光電對管。RPR220是一種一體化反射型光電探測器，其發射器是一個砷化鎵紅外發光二極管，而接收器是一個高靈敏度，硅平面光電三極管。
方案3：用紅外發射管和接收管自己制作光電對管尋跡傳感器。紅外發射管發出紅外線，當發出的紅外線照射到白色的平面后反射，若紅外接收管能接收到反射回的光線則檢測出白線繼而輸出低電平，若接收不到發射管發出的光線則檢測出黑線繼而輸出高電平。我們選擇了此方案。
傳感器是整個系統的眼睛，這部分主要運用紅外線傳感器采集信號送給單片機處理。由于黑色車道對紅外線傳感器發出的光有吸收能力，白色地方對發出的光反射，從而當傳感器在不同的地方產生不同的信號，傳送個單片機。單片機根據采集的信號做出實時的處理。
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單片機原理及應用課程設計
最小系統
最小系統是整個系統的心臟，我們采用的是AT89C52芯片。
80C52單片機是把那些作為控制應用所必需的基本內容都集成在一個尺寸有限的集成電路芯片上[2]。如果按功能劃分，它由如下功能部件組成，即微處理器、數據存儲器、程序存儲器、并行I/O口、串行口、定時器/計數器、中斷系統及特殊功能寄存器。它們都是通過片內單一總線連接而成，其基本結構依舊是CPU加上外圍芯片的傳統結構模式。但對各種功能部件的控制是采用特殊功能寄存器的集中控制方式。
驅動模塊
方案1：采用專用芯片L298N作為電機驅動芯片。L298N是一個具有高電壓大電流的全橋驅動芯片，它相應頻率高，一片L298N可以分別控制兩個直流
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單片機原理及應用課程設計
電機，而且還帶有控制使能端。用該芯片作為電機驅動，操作方便，穩定性好，性能優良。
方案2：對于直流電機用分立元件構成驅動電路。由分立元件構成電機驅動電路，結構簡單，價格低廉，在實際應用中應用廣泛。但是這種電路工作性能不夠穩定。
因此我們選用了方案1。
由于最小系統和電機驅動部分的電壓幅值不一樣，而且電機是感性負載，在制動時可能反饋電流，因此要在最小系統和驅動模塊之間采用光電隔離，所以用到了光電隔離芯片,TPL521-4
由于光耦芯片的引腳不夠所以在之后采用了一片反相器74HCT14，反相器圖如下
L298是雙H橋高電壓大電流功率集成電路，直接采用TTL邏輯電平控制，可用來驅動繼電器、線圈、直流電動機、步進電動機等電感性負載。它的驅動電壓可達46V，直流電流總和可達4A。其內部具有2個完全相同的PWM功率放大回路。由L298構成的PWM功率放大器的工作形式為單極可逆模式。12個H橋的下側橋晶體管發射極連在一起，其輸出腳(1和15)用來連接電流檢測電阻。第9腳接邏輯控制部分的電源，常用+5V，第4腳為電機驅動電源，本系統中為40V，第5，7，10，12腳輸入標準TTL邏輯電平，用來控制H橋的開和關，16×16點陣LED室內電子顯示屏的設計
單片機原理及應用課程設計
第6，II腳則為使能控制端。當Vs=40V時，最高輸出電壓可達35V，連續電流可達2A。
L298可驅動2個電動機，OUT1，OUT2和OUT3，OUT4之間可分別接電動機，本實驗裝置我們選用驅動兩臺電動機。5，7，10，12腳接輸入控制電平，控制電機的正反轉。EnA，EnB接控制使能端，控制電機的停轉。電動 機的轉速由單片機調節PWM信號的占空比來實現。
L298驅動電路圖
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單片機原理及應用課程設計
PWM調速器的硬件組成
在整個PWM調速器中，CPU既是運算處理中心，又是控制中心，是最關鍵的器件。本系統中選用與MCS-51系列完全兼容的AT89C52單片機，它是一種低功耗、高性能、CMOS八位微處理器。片內具有8K字節的在線可重復編程快擦快寫程序存儲器，128x8位內部RAM，AT89C52可構成真正的單片機最小應用系統，縮小系統體積，提高系統可靠性，降低系統成本。
電源模塊
電源中我們采用LM7805穩壓芯片將12v直流電源穩壓成5v直流源。方案1： 采用10節1.5V干電池供電，電壓達到15V，經7812穩壓后給支流電機供電，然后將12V電壓再次降壓、穩壓后給單片機系統和其他芯片供電。但干電池電量有限，使用大量的干電池給系統調試帶來很大的不便，因此，我們放棄了這種方案。
方案2：采用3節4.2V可充電式鋰電池串聯共12.6V給直流電機供電，經過7812的電壓變換后給支流電機供電，然后將12V電壓再次降壓、穩壓后給單片機系統和其他芯片供電。鋰電池的電量比較足，并且可以充電，重復利用，因此，這種方案比較可行。但鋰電池的價格過于昂貴，使用鋰電池會大大超出我們的預算，因此，我們放棄了這種方案。
方案3：采用12V蓄電池為直流電機供電，將12V電壓降壓、穩壓后給單片機系統和其他芯片供電。蓄電池具有較強的電流驅動能力以及穩定的電壓輸出性能。雖然蓄電池的體積過于龐大，在小型電動車上使用極為不方便，但由于我們的車體設計時留出了足夠的空間，并且蓄電池的價格比較低。因此我們選擇了此方案。下:
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4.軟件設計
程序流程圖
5.系統調試
本系統的設計是首先完成每一小部分的設計，因此我們在沒完成一個模塊時就回檢測調試該模塊。在初次調試時我們采用的電源是又單片機開發板所帶的的電源來調試的。調試過程中我們就發現了很重要的問題，由于對本設計的很多模塊的沒有共同的接地使得很多模塊無法工作，我們的解決辦法是12v的直流源穩壓來供給所以的模塊，然后將所以的模塊連接共同的地。在驅動模塊的調試中發現當光耦芯片給定信號時對lm298的輸出沒有反應。我們在檢驗時發現是由于在光耦芯片后部焊接沒有焊好，出現了虛焊。在重新焊接好后，芯片正常工作。分
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塊調試傳感器時，我們將傳感器導通，用黑色物體將傳感器發射部分蓋住檢測輸出，在將黑色物體移開，再檢測輸出。
6.設計總結
本文是關于基于單片機的智能小車的設計，在共同的努力下，各部分的設計均成功，在調試過程中都無誤。本次設計最終實現了直流電機的動態調壓，電源正常輸出供電，數碼管動態顯示數據，蜂鳴器播放美妙的音樂，小車實現簡單的轉彎功能。由于本次設計中尚存在些缺陷和對尋跡程序編寫困難，實現的功能不是很完美，但要求的所有功能基本實現。
本次設計中，從中的體會很多
1、本次的設計可以說設計到大學所學到的所有專業知識，是對大學所學知識的一個整體的回顧。
2、在設計中，不能一氣呵成，因為所有的電路圖都是自己設計的，圖中尚存在不足，所以要反復的琢磨和修改。
3、設計中要注意對每焊完一部分，都要獨立的進行檢查調試，及時的發現錯誤，及時的修改
4、本次最重要的收獲是從中我們看到了團隊合作的重要性，任何事都不是一個人所能完成的，需要大家的共同努力才能獲得最后的成功。
7.附 錄A；源程序
源程序代碼（主要語句要有注釋）。循跡的程序 #include
sbit R=P2^0;//右邊傳感器 sbit L=P2^1;//左邊傳感器 sbit RM1=P1^1;sbit RM2=P1^2;//右邊電機 sbit LM1=P1^3;sbit LM2=P1^4;//左邊電機 void main(){
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單片機原理及應用課程設計
RM1=1;
RM2=0;
LM1=1;
LM2=0;
delay(5);
while(1)
{
if((L==1)&&(R==1))//小車前進 {
RM1=1;
RM2=0;
LM1=1;
LM2=0;
delay(5);
}
else if((L==1)&&(R==0))//小車右偏
{
RM1=1;
RM2=0;
LM1=0;
LM2=1;
//左邊的電機停止轉動，右邊的電機轉動，這樣就實現了左轉
delay(10);
}
else if((L==0)&&(R==1))//小車左偏
{
RM1=0;
RM2=1;
LM1=1;
LM2=0;
//右邊的電機停止轉動，左邊的電機轉動，這樣就實現了右轉
delay(10);}
else if((L==0)&&(R==0))//小車停車
{
RM1=0;
RM2=1;
LM1=0;
LM2=1;delay(5);
}
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else
//左右兩個電機同時啟動，直線前進
{
RM1=1;
RM2=0;
LM1=1;
LM2=0;
}
}
delay(10);
}
void delay(uint z)
{
uint a,b;for(a=z;a>0;a--)for(b=120;b>0;b--);}
8.附 錄B；作品實物圖片
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單片機原理及應用課程設計
9.參考文獻
[1] Mark Nelson著.瀟湘工作室譯.串行通信開發指南[M].中國水利水電出版社，2002.[2] 王宜懷.單片機原理及其嵌入式應用教程[M].北京希望電子出版社，2002.[3] 張毅剛.單片機原理及應用.高等教育出版社，2009 [4] 康華光.電子技術基礎（模擬部分）.高等教育出版社.2006
第三篇：智能小車設計報告
智能小車設計報告
魏旭峰、孔凡明、陳夢洋
(河北科技大學 電氣信息學院)摘要:
AT89S52單片機是一款八位單片機，他的易用性和多功能性受到了廣大使用者的好評。該設計是結合科研項目而確定的設計類課題。本系統以設計題目的要求為目的，采用89S52單片機為控制核心，利用紅外線傳感器檢測道路上的黑線，控制電動小汽車的自動尋路，快慢速行駛。整個系統的電路結構簡單，可靠性能高。實驗測試結果滿足要求，本文著重介紹了該系統的硬件設計方法及測試結果分析。
采用的技術主要有：
通過編程來控制小車的速度及方向； 傳感器的有效應用； 1602液晶顯示的應用;
關鍵詞: 89S52單片機、光電檢測器、PWM調速、電動小車
第一章 方案設計與論證
一 供電系統
二 光電檢測系統
三 單片機最小應用系統設計
四 液晶顯示1602的應用
五 電機驅動
第二章 軟件設計
第二章 方案設計與論證
根據要求,小車應在規定的賽道上行駛,賽道中央黑線寬為25MM,確定如下方案: 在現有玩具電動車的基礎上，加裝光電檢測器，實現對電動車的位置的實時測量，并將測量數據傳送至單片機進行處理，然后由單片機根據所檢測的各種數據實現對電動車的轉向和速度的智能控制.這種方案能實現對電動車的運動狀態進行實時控制，控制靈活、可靠，精度高，可滿足對系統的各項要求。
一 供電系統
本模塊使用LM2940芯片輸出+5V的電壓,為89S52單片機光電檢測電路供電,采用LM1117可控變壓芯片輸出+6V電壓為舵機供電.而電機則由單片機來控制,當單片機輸出的電壓不同時,電機的轉速不同,以此來達到控制小車速度的目的.電路如圖:
二 光電檢測系統
本模塊采用七對紅外線發射和接收對管,來檢測小車前方黑線位置和模擬車站停車位置.發射管發射管出紅外線,當對管正下方為白色跑道時,發射管發射出去的紅外線會被反射回來, 接收因接收到紅外線而導通,兩端電壓為零,當對管正下方為黑色線時,黑線將吸收紅外線,接收管因接收不到紅外線而無法導通,兩端電壓為+4V左右,將接收管端電壓與一個給定電壓經LM324比較后輸出0和+5V兩固定個值,當對管正下方為白色時輸出+5V電壓,當對管正下方為黑線時輸出0V,輸出的電壓交給單片機,以此來確定黑線的位置.電路如圖:
三 單片機最小應用系統設計
89S52單片機是本系統的核心所在,自動尋跡和調速都是它控制, 七對光電對管經比較器輸出的電壓輸入單片機,單片機根據電壓的高低來判斷黑線位置，進而調整速度和方向，電路如下：
四 舵機的應用
舵機是一種位置（角度）伺服的驅動器，適用于那些需要角度不斷變化并可以保持的控制系統。目前在高檔遙控玩具，如航模，包括飛機模型，潛艇模型；遙控機器人中已經使用得比較普遍。舵機是一種俗稱，其實是一種伺服馬達。
其工作原理是：單片機放的控制信號由接收機的通道進入信號調制芯片，獲得直流偏置電壓。它內部有一個基準電路，產生周期為20ms，寬度為1.5ms的基準信號，將獲得的直流偏置電壓與電位器的電壓比較，獲得電壓差輸出。最后，電壓差的正負輸出到電機驅動芯片決定電機的正反轉。當電機轉速一定時，通過級聯減速齒輪帶動電位器旋轉，使得電壓差為0，電機停止轉動。
舵機的控制一般需要一個20ms左右的時基脈沖，該脈沖的高電平部分一般為0.5ms~2.5ms范圍內的角度控制脈沖部分。
五 電機驅動
電機驅動電路是根據單片機的控制型號來控制電機的轉動的，電路如下：
第二章 軟件設計 #include
#define uchar unsigned char//宏定義 uchar duoj,dianj,time0=0,time1=0,L=0,e=30;void timer0()interrupt 1 //定時器零 控制舵機 { time0++;
if(time0==duoj)moto=0;if(time0==80){ time0=0;
moto=1;} TH0=(65536-313)/256;TL0=(65536-313)%256;} void timer1()interrupt 3 ///定時器一 控制電機 { time1++;if(time1==dianj)in1=1;if(time1==80){
time1=0;
in1=0;} TH1=(65536-340)/256;TL1=(65536-340)%256;}
void main()/////主函數開始 { TMOD=0x11;TH0=(65536-313)/256;TL0=(65536-313)%256;TH1=(65536-340)/256;TL1=(65536-340)%256;EA=1;ET0=1;
ET1=1;in1=0;moto=1;TR0=1;TR1=1;while(1)//////檢測黑線位置
{
while(1)
{
if(P1==0xff){duoj=8;dianj=55;break;} 全白時緩進
if(L1==0){duoj=10;dianj=37;L=1;break;} //L1
if(L7==0){duoj=6;dianj=37;L=7;break;} //L7
if(L2==0){duoj=10;dianj=22;L=2;break;} //L2
if(L6==0){duoj=6;dianj=22;L=6;break;} //L6
//
if(L3==0){duoj=9;dianj=27;L=3;break;} //L3
if(L5==0){duoj=7;dianj=27;L=5;break;}
//L5
if(L4==0){duoj=8;dianj=70;L=4;break;}
//l4
//else {duoj=8;dianj=17;break;}
}
while(P1==0xff)當檢測不到信號時保持最后的狀態
{
switch(L)
{
case 1:duoj=10;dianj=39;break;
case 2:duoj=10;dianj=22;break;
// case 3:duoj=9;dianj=25;break;
// case 4:duoj=8;dianj=70;break;
// case 5:duoj=7;dianj=25;break;
case 6:duoj=6;dianj=22;break;
case 7:duoj=6;dianj=39;break;
}
} } }////////主函數結束
第四篇：智能小車的自動尋跡實驗
智能小車的自動尋跡實驗
【實驗目的】 熟悉光敏電阻的性質 熟悉ICCAVR 編譯環境
進一步熟悉單片機各端口的特性和作用 能夠編寫程序，利用光敏電阻的性質對小車進行控制
【實驗器材】
小車一輛 導線五根 下載線一根
【實驗原理】
（一）光敏電阻
當光照射在物體上，物體內部的原子釋放出電子并不逸出物體表面，而仍留在內部，使 物體的電阻率1/R 發生變化的效應稱為光電導效應。光敏電阻是一種光電導效應半導體器 件。由于光敏電阻沒有極性，工作是可加直流偏壓或交流電壓。當無光照時，光敏電阻的阻 值（暗電阻）很大，電路中電流很小。當它受到一定波長范圍的光照射時，其阻值（亮電阻）
急劇減小，電路中電流迅速增加，用電流表可以測量出電流。
本實驗所采用的光敏電阻是硫化鎘光敏電阻，下圖是硫化鎘光敏電阻的光照特
光敏電阻的檢測
1． 用黑紙片將光敏電阻的透光窗口遮住，此時萬用表的指針基本保持不動，阻值接近無窮 大。此值越大說明光敏電阻性能越好。若此值很小或接近為零，說明光敏電阻已燒穿損
壞，不能再繼續使用。
2． 用一光源對準光敏電阻的透光窗口，此時萬用表的指針應有較大幅度的擺動，阻值明顯 減小。此值越小說明光敏電阻性能越好。若此值很大甚至無窮大，表明光敏電阻內部開
路損壞，也不能再繼續使用。
3． 將光敏電阻透光窗口對準入射光線，用小黑紙片在光敏電阻的遮光窗上部晃動，使其間 斷受光，此時萬用表指針應隨黑紙片的晃動而左右擺動。如果萬用表指針始終停在某一
位置不隨紙片晃動而擺動，說明光敏電阻的光敏材料已經損壞。
（二）Atmega8515的端口特性
由于本實驗主要用到I/O輸入輸出的PA端口，因此主要介紹PA端口的特性。端口 A(PA7..PA0)端口A為8位雙向I/O口，具有可編程的內部上拉電阻。其輸出緩沖器具有對稱 的驅動特性，可以輸出和吸收大電流。作為輸入使用時，若內部上拉電阻使能，端口被外 部電路拉低時將輸出電流。在復位過程中，即使系統時鐘還未起振，端口A處于高阻狀態。作為通用數字I/O使用時，所有AVRI/O端口都具有真正的讀-修改-寫功能。這意味著用 SBI或CBI指令改變某些管腳的方向(或者是端口電平、禁止/使能上拉電阻)時不會無意地改 變其他管腳的方向(或者是端口電平、禁止/使能上拉電阻)。輸出緩沖器具有對稱的驅動能 力，可以輸出或吸收大電流，直接驅動LED。所有的端口引腳都具有與電壓無關的上拉電阻。
并有保護二極管與VCC和地相連。
每個端口都有三個I/O存儲器地址：數據寄存器–PORTx、數據方向寄存器–DDRx和端 口輸入引腳–PINx。數據寄存器和數據方向寄存器為讀/寫寄存器，而端口輸入引腳為只讀 寄存器。當寄存器SFIOR 的上拉禁止位PUD置位時所有端口的全部引腳的上拉電阻都被禁 止。不論如何配置DDxn，都可以通過讀取PINxn寄存器來獲得引腳電平。PINxn寄存器的各 個位與其前面的鎖存器組成了一個同步器。這樣就可以避免在內部時鐘狀態發生改變的短
時間范圍內由于引腳電平變化而造成的信號不穩定。
本實驗主要應用PA端口的輸入引腳PINA。因此當我們把與光敏電阻的輸出電壓相連的 五個數據線連接到PA端口時可以通過讀取寄存器PINAx來獲得光探測裝置輸出的電平，在 AVR中PA端口的反轉電壓是2.1V為高電平。即當外部輸入電壓高于2.1V時，PINAx讀取的輸 入邏輯電平值為“1”，當外部輸入電壓低于2.1V時，PINAx讀取的輸入邏輯電平值為“0”。
根據PINA寄存器放置的五個數據來判斷小車的走向。
（三）本實驗實現原理
當電路接通電源時，由小車主板的穩壓電源電路穩定輸出5 伏電壓為小車下部的光探測 電路提供電源使二極管發光，當路面是白色時，二極管發出的光大部分被反射，光敏電阻就 接收到比較強的光照射，阻值變小，流過光敏電阻的電流變大。由于電阻的分壓作用，使得 光敏電阻的輸出電壓較小，約為1.5V 左右。當路面是黑色時，由于黑色對光有吸收作用，使得二極管發出的光大部分被吸收，只有小部分被反射，光敏電阻接收到的光照就比較小，阻值變大，流過光敏電阻的電流變小，光敏電阻的輸出電壓變大,約為2.5V 左右。共有五個 光敏電阻也就是有五個數據輸出。這五個信號通過數據線與單片機的PA 口相連，最左邊的
電阻連接PA 口的最低位PA0,依次類推,一直連到PA4 口。
【實驗步驟】
（1）連接好電路，把導線，下載線連接好，打開電源
（2）進入ICCAVR 編譯環境，編寫并調試程序直至沒有錯誤，編譯環境簡介請參見
附錄一
（3）下載，燒錄進單片機，看實驗結果（4）反復修改調試程序，逐漸增強其功能（5）寫好實驗報告，實驗心得體會
【實驗電路】 小車的硬件連接圖
小車輪子的驅動詳見實驗一
【程序示例】
由于在實驗中黑線的寬度不同，尋跡中所用到的光敏電阻的部位也不同。下面程序的
例子是黑線的寬度只能覆蓋一個光敏電阻時對小車的驅動程序
#include
#include
unsigned char t;//******************系統自動生成的初始化程序**********************
void port_init(void)
{
PORTA = 0x00;DDRA = 0x00;PORTB = 0x00;DDRB = 0x00;PORTC = 0x00;DDRC = 0x00;PORTD = 0x00;DDRD = 0xFF;PORTE = 0x00;DDRE = 0x04;
} //call this routine to initialize all peripherals
void init_devices(void)
{
//stop errant interrupts until set up
CLI();//disable all interrupts
port_init();MCUCR = 0x00;EMCUCR = 0x00;GICR = 0x00;TIMSK = 0x00;
SEI();//re-enable interrupts //all peripherals are now initialized
} //****************小車前進的子程序*********************
void runforth(void)
{
PORTE=0x04;PORTD=0x70;
} //*****************小車左轉的子程序*********************
void zuozhuan(void)
{
PORTE=0x00;PORTD=0X70;
} //****************小車右轉的子程序*********************
void youzhuan(void)
{
PORTE=0x04;PORTD=0x50;
} //***************小車停止不動的子程序****************
void stop(void)
{
PORTE=0x00;PORTD=0x00;
} //****************主程序***************************
void main(void)
{ while(1)//設置一個死循環，不斷讀取PA口的輸入邏輯電平
{
init_devices();//調用初始化函數
t=PINA&0x1f;//屏蔽掉PA口的高三位數據位
if(t==0x00){stop();} else { switch(t)
{ case 0x01:zuozhuan();break;case 0x07:zuozhuan();break;case 0x02:zuozhuan();break;case 0x03:zuozhuan();break;case 0x04:runforth();break;case 0x0e:runforth();break;case 0x06:zuozhuan();break;case 0x08:youzhuan();break;case 0x10:youzhuan();break;case 0x0c:youzhuan();break;case 0x18:youzhuan();break;case 0x1c:youzhuan();break;
} } } }
第五篇：智能小車設計文獻綜述
智能小車設計文獻綜述
智能小車設計文獻綜述
摘要：隨著電子工業的發展，智能技術廣泛運用于各種領域，智能小車不僅在工業智能化上得到廣泛的應用，而且運用于智能家居中的產品也越來越受到人們的青睞。國外智能車輛的研究歷史較長。相比于國外，我國開展智能車輛技術方面的研究起步較晚，在智能車輛技術方面的研究總體上落后于發達國家但是也取得了一系列的成果。隨著人工智能技術、計算機技術、自動控制技術的迅速發展，智能控制將有廣闊的發展空間。本設計的智能小車利用紅外對管檢測黑線與障礙物，并以單片機為控制芯片控制電動小汽車的速度及轉向，從而實現自動循跡避障的功能。并對智能小車研究現狀以及未來的應用與發展前景做一個全方面的介紹。關鍵詞:智能技術，自動循跡，避障 前言
隨著電子技術、計算機技術和制造技術的飛速發展，數碼相機、DVD、洗衣機、汽車等消費類產品越來越呈現光機電一體化、智能化、小型化等趨勢。智能化作為現代社會的新產物，是以后的發展方向，他可以按照預先設定的模式在一個特定的環境里自動的運作，無需人為管理，便可以完成預期所要達到的或是更高的目標。智能小車，也稱輪式機器人，是一種以汽車電子為背景，涵蓋控制、模式識別、傳感技術、電子、電氣、計算機、機械等多科學的科技創意性設計，一般主要路徑識別、速度采集、角度控制及車速控制等模塊組成。一般而言,智能車系統要求小車在白色的場地上,通過控制小車的轉向角和車速,使小車能自動地沿著一條任意給定的黑色帶狀引導線行駛[1]。智能小車運用直流電機對小車進行速度和正反方向的運動控制，運用直流電機對小車進行速度和正反方向的運動控制，通過單片機來控制直流電機的工作，從而實現對整個小車系統的運動控制。智能小車的發展歷史、國內外研究現狀
2.1 國外研究現狀
國外智能車輛的研究歷史較長，始于上世紀50年代。它的發展歷程大體可以分成三個階段[2][3][4]：
第一階段，20世紀50年代是智能車輛研究的初始階段。1954年美國Barrett Electronics 公司研究開發了世界上第一臺自主引導車系統AGVS（Automated Guided Vehicle System）。該系統只是一個運行在固定線路上的拖車式運貨平臺，但它卻具有了智能車輛最基本得特征即無人駕駛。早期研制AGVS的目的是為了提高倉庫運輸的自動化水平，應用領域僅局限于倉庫內的物品運輸。隨著計算機的應用和傳感
智能小車設計文獻綜述
技術的發展，智能車輛的研究不斷得到新的發展。
第二階段，從80年代中后期開始，世界主要發達國家對智能車輛開展了卓有成效的研究。在歐洲，普羅米修斯項目于1986年開始了在這個領域的探索。在美洲，美國于1995年成立了國家自動高速公路系統聯盟（NAHSC），其目標之一就是研究發展智能車輛的可能性，并促進智能車輛技術進入實用化。在亞洲，日本于1996年成立了高速公路先進巡航/輔助駕駛研究會，主要目的是研究自動車輛導航的方法，促進日本智能車輛技術的整體進步。進入80年代中期，設計和制造智能車輛的浪潮席卷全世界，一大批世界著名的公司開始研制智能車輛平臺。
第三階段，從90年代開始，智能車輛進入了深入、系統、大規模研究階段。最為突出的是，美國卡內基.梅隆大學（Carnegie Mellon University）機器人研究所一共完成了Navlab系列的10臺自主車（Navlab1—Navlab10）的研究，取得了顯著的成就。
目前，智能車輛的發展正處于第三階段。這一階段的研究成果代表了當前國外智能車輛的主要發展方向。在世界科學界和工業設計界中，眾多的研究機構研發的智能車輛具有代表性的有：
德意志聯邦大學的研究，1985年，第一輛VaMoRs智能原型車輛在戶外高速公路上以100km/h的速度進行了測試，它使用了機器視覺來保證橫向和縱向的車輛控制。1988年，在都靈的PROMRTHEUS項目第一次委員會會議上，智能車輛維塔（VITA,7t）進行了展示，該車可以自動停車、行進，并可以向后車傳送相關駕駛信息。這兩種車輛都配備了UBM視覺系統。這是一個雙目視覺系統，具有極高的穩定性。
荷蘭鹿特丹港口的研究，智能車輛的研究主要體現在工廠貨物的運輸。荷蘭的Combi road系統，采用無人駕駛的車輛來往返運輸貨物，它行駛的路面上采用了磁性導航參照物，并利用一個光陣列傳感器去探測障礙。荷蘭南部目前正在討論工業上利用這種系統的問題，政府正考慮已有的高速公路新建一條專用的車道，采用這種系統將貨物從鹿特丹運往各地。
日本大阪大學的研究，大阪大學的Shirai實驗室所研制的智能小車，采用了航位推測系統（Dead Reckoning System），分別利用旋轉編碼器和電位計來獲取智能小車的轉向角，從而完成了智能小車的定位。另外，斯特拉斯堡實驗中心、英國國防部門的研究、美國卡內基梅隆大學、奔馳公司、美國麻省理工學院、韓國理工大學對智能車輛也有較多的研究。
智能小車設計文獻綜述
2.2 國內研究現狀
相比于國外，我國開展智能車輛技術方面的研究起步較晚，開始于20世紀80年代。而且大多數研究處在于針對某個單項技術研究的階段。雖然我國在智能車輛技術方面的研究總體上落后于發達國家，并且存在一定得技術差距，但是我們也取得了一系列的成果[5 ]，主要有：
（1）中國第一汽車集團公司和國防科技大學機電工程與自動化學院與2003年研制成功我國第一輛自主駕駛轎車。該自主駕駛轎車在正常交通情況下的高速公路上，行駛的最高穩定速度為13km/h,最高峰值速度達170km/h，并且具有超車功能，其總體技術性能和指標已經達到世界先進水平。
（2）南京理工大學、北京理工大學、浙江大學、國防科技大學、清華大學等多所院校聯合研制了7B.8軍用室外自主車，該車裝有彩色攝像機、激光雷達、陀螺慣導定位等傳感器。計算機系統采用兩臺Sun10完成信息融合、路徑規劃，兩臺PC486完成路邊抽取識別和激光信息處理，8098單片機完成定位計算和車輛自動駕駛。其體系結構以水平式結構為主，采用傳統的“感知-建模-規劃-執行”算法，其直線跟蹤速度達到20km/h，避障速度達到5-10km/h。
智能車輛研究也是智能交通系統ITS的關鍵技術。目前，國內的許多高校和科研院所都在進行智能交通系統ITS（Intelligent Transport System）關鍵技術、設備的研究。隨著ITS研究的興起，我國已形成一支ITS技術研究開發的技術專業隊伍。并且各交通、汽車企業越來越加大了對ITS及智能車輛技術研發的投入，整個社會的關注程度在不斷提高。交通部已將ITS研究列入“十五”科技發展計劃和2010年長期規劃。相信經過相關領域的共同努力，我國ITS及智能車輛的技術水平一定會得到很大提高。
目前學術界對智能小車的研究也很多，桂林理工大學黃建能等[2]設計的無線遙控小車，其由四部分組成：主控模塊、無線通信模塊、電機驅動模塊和電源模塊。主控模塊采用STC89C52單片機作為處理器；無線通信模塊采用芯片 PT2262和 PT2272實現無線收發；用內置兩個H橋的 L298芯片驅動直流電機實現對小車的控制，實現前進、后退，左轉、右轉以及加速、減速的動作。整個無線遙控小車系統具有體積小、成本低、操作簡單等優點，并具有一定的可擴展性。
于連國、李偉等[6]設計了自動往返的智能電動車，其采用 STC89C51 單片機作為小車的檢測和控制核心；使用紅外傳感器檢測跑道黑線并把反饋到的信號傳給單片機，能夠使小車在各區域均能按預定的速度行駛。
智能小車設計文獻綜述
葛廣軍,楊帆[7]設計了一種能夠自動循跡的智能小車。該智能小車的控制系統以單片機MC912DG128為核心,由路徑識別、車速檢測、舵機控制、直流電機、電機驅動芯片LMD18200和電壓轉換芯片LM7525等模塊組成，并詳細闡述了控制系統的組成原理和軟硬件設計。實驗的結果表明：該控制系統具有循跡效果好、性能穩定等優點。
董濤,劉進英等[8]設計并制作了一種具有紅外遙控、自動避障、智能尋徑等功能的智能小車，該車以玩具小車為車體,直流電機及其控制電路為整個系統的驅動部分，STC89C52單片機為整個系統的控制核心,采用IRM-2638紅外一體接收頭接收控制信號實現對小車的遙控,加以多種傳感器以實現小車的自動避障與智能尋徑等功能，該小車還配備了兩塊數碼顯示管，以便實時觀察小車狀態。該小車工作穩定，還可用于各種機器人比賽。
姜寶華、齊強等[9]基于STC89C52RC單片機設計了一種遙控智能小車。小車具有自動、遙控兩種模式。該小車在遙控模式下小車可在1公里范圍遙控到達指定位置，并在手持設備上顯示小車位置坐標；自動模式下在封閉環境輸入任意坐標，小車可自動運行到該位置。
可以預計，我國飛速發展的經濟實力將為智能車輛的研究提供一個更加廣闊的前景。我們要結合我國國情，在某一方面或某些方面，對智能車進行深入細致的研究，為它今后的發展及實際應用打下堅實的基礎。智能小車設計構想
智能車輛是集環境感知、規劃決策、多等級輔助駕駛等功能于一體的綜合系統，是智能交通系統的一個重要組成部分。本次設計對智能小車的控制系統進行了研究，設計實現一個基于路徑規劃處理的智能小車控制系統，實現智能小車最基本的兩個功能：循跡、避障。
3.1 主控系統
方案1：采用可編程邏輯器件CPLD作為控制器。CPLD可以實現各種復雜的 邏輯功能、規模大、密度高、體積小、穩定性高、IO資源豐富、易于進行功能擴展。采用并行的輸入輸出方式，提高了系統的處理速度，適合為大規模控制系統的控制核心。但本設計不需要復雜的邏輯功能，對數據的處理速度要求也不是非常高。且從使用及經濟角度考慮我放棄了此方案。
方案2：采用51單片機作為整個系統的核心[7]，用其控制行進中的小車，以實現其既定的性能指標。充分分析我們的系統，其關鍵在于實現小車的自動控制，而
智能小車設計文獻綜述
在這一點上，單片機就顯現出來它的優勢——控制簡單、方便、快捷。這樣一來，單片機就可以充分發揮其資源豐富、有較為強大的控制功能及可位尋址操作功能、價格低廉等優點。因此，這種方案是一種較為理想的方案。
綜上所述，我采用了方案二。
3.2 電機驅動模塊
方案1：采用繼電器對電動機的開或關進行控制,通過開關的切換對小車的速度進行調整.此方案的優點是電路較為簡單,缺點是繼電器的響應時間慢,易損壞,壽命較短,可靠性不高。
方案2：采用電阻網絡或數字電位器調節電動機的分壓，從而達到分壓的目的。但電阻網絡只能實現有級調速，而數字電阻的元器件價格比較昂貴。更主要的問題在于一般的電動機電阻很小，但電流很大，分壓不僅回降低效率，而且實現很困難。
方案3：采用功率三極管作為功率放大器的輸出控制直流電機。線性型驅動的電路結構和原理簡單，加速能力強，采用由達林頓管組成的 H型橋式電路。用單片機控制達林頓管使之工作在占空比可調的開關狀態下，精確調整電動機轉速。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型橋式電路保證了簡單的實現轉速和方向的控制，電子管的開關速度很快，穩定性也極強，是一種廣泛采用的 PWM調速技術。
這種調速方式有調速特性優良、調整平滑、調速范圍廣、過載能力大，能承受頻繁的負載沖擊，還可以實現頻繁的無級快速啟動、制動和反轉等優點。因此決定采用使用功率三極管作為功率放大器的輸出控制直流電機。
綜合考慮，本設計選擇了方案三。
3.3 循跡模塊
方案1：采用簡易光電傳感器結合外圍電路探測，但實際效果并不理想，對行駛過程中的穩定性要求很高，且誤測幾率較大、易受光線環境和路面介質影響。在使用過程極易出現問題，而且容易因為該部件造成整個系統的不穩定。故最終未采用該方案。
方案2：采用兩只紅外對管，分別置于小車車身前軌道的兩側，根據兩只光電開關接受到白線與黑線的情況來控制小車轉向來調整車向，測試表明，只要合理安裝好兩只光電開關的位置就可以很好的實現循跡的功能。
方案3：采用三只紅外對管，一只置于軌道中間，兩只置于軌道外側，當小車脫離軌道時，即當置于中間的一只光電開關脫離軌道時，等待外面任一只檢測到黑
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線后，做出相應的轉向調整，直到中間的光電開關重新檢測到黑線（即回到軌道）再恢復正向行駛。現場實測表明，小車在尋跡過程中有一定的左右搖擺不定，雖然可以正確的循跡但其成本與穩定性都次于第二種方案。
綜合考慮，本設計選擇方案二。
3.4 避障模塊
方案1：采用一只紅外對管置于小車中央。其安裝簡易，也可以檢測到障礙物的存在，但難以確定小車在水平方向上是否會與障礙物相撞，也不易讓小車做出精確的轉向反應。
方案2：采用二只紅外對管分別置于小車的前端兩側，方向與小車前進方向平行，對小車與障礙物相對距離和方位能作出較為準確的判別和及時反應。
方案3：采用一只紅外對管置于小車右側。通過測試此種方案就能很好的實現小車避開障礙物，且充分的利用資源而不浪費。
綜合考慮，本設計選擇方案二。設計原理簡述
4.1 循跡原理
這里的循跡是指小車在白色地板上循黑線行走，通常采取的方法是紅外探測法。紅外探測法，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的特點，在小車行駛過程中不斷地向地面發射紅外光，當紅外光遇到白色紙質地板時發生漫反射，反射光被裝在小車上的接收管接收；如果遇到黑線則紅外光被吸收，小車上的接收管接收不到紅外光。單片機就是否收到反射回來的紅外光為依據來確定黑線的位置和小車的行走路線。紅外探測器探測距離有限，一般最大不應超過15cm。對于發射和接收紅外線的紅外探頭，可以自己制作或直接采用集成式紅外探頭。
當小車在白色地面行駛時，裝在車下的紅外發射管發射紅外線信號，經白色反射后，被接收管接收，一旦接收管接收到信號，那么圖中光敏三極管將導通，比較器輸出為低電平；當小車行駛到黑色引導線時，紅外線信號被黑色吸收后，光敏三極管截止，比較器輸出高電平，從而實現了通過紅外線檢測信號的功能。將檢測到的信號送到單片機I/O口，當I/O口檢測到的信號為高電平時，表明紅外光被地上的黑色引導線吸收了，表明小車處在黑色的引導線上；同理，當I/O口檢測到的信號為低電平時，表明小車行駛在白色地面上。
循跡流程框圖如圖4.1所示。
智能小車設計文獻綜述
開始前進N是否檢測到黑線Y左轉Y判斷是否是左邊檢測到黑線N右轉
圖4.1 循跡流程框圖
4.2 紅外避障原理
避障傳感器基本原理，和循跡傳感器工作原理基本相同，利用物體的反射性質。在一定范圍內，如果沒有障礙物，發射出去的紅外線，因為傳播距離越遠而逐漸減弱，最后消失。如果有障礙物，紅外線遇到障礙物，被反射到達傳感器接收頭。傳感器檢測到這一信號，就可以確認正前方有障礙物，并送給單片機，單片機進行一系列的處理分析，協調小車兩輪工作，完成一個漂亮的躲避障礙物動作傳。
躍遷到導帶，成為自由電子，同時產生空穴，電子—空穴對的出現使電阻率變小。光照愈強，光生電子—空穴對就越多，阻值就愈低。當光敏電阻兩端加上電壓后，流過光敏電阻的電流隨光照增大而增大。入射光消失，電子-空穴對逐漸復合，電阻也逐漸恢復原值，電流也逐漸減小。
紅外避障流程框圖如圖4.2所示。
智能小車設計文獻綜述
開始前進N左轉是否檢測到障礙物NY左紅外是否檢測到障礙物N左右紅外對管都檢測到障礙物YY右轉后退
圖4.2 紅外避障流程圖 總結及展望
智能小車的研究、開發和應用涉及傳感技術、電氣技術、電氣控制技術、智能控制等學科，智能控制技術是一門跨科學的綜合性技術，當代研究十分活躍，應用日益廣泛的領域。智能作為現代社會的新產物，是以后的發展方向，它可以按照預先設定的模塊在一個特定的環境里自動的運行，可運用于科學勘探等用途，無需人為的管理，便可以完成預期所要達到的或更高的目標。智能機器人正在代替人們完成這些任務，凡不宜有人直接承擔的任務，均可由智能機器人代替，可以適應不同環境，不受溫度、濕度等條件的影響，完成危險地段，人類無法介入等特殊情況下的任務，智能小車就是其中的一個體現。對于智能小車研究還可以從以下方向展開：在小車上裝攝像頭進行實時視頻監控采集，通過無線傳給遠端的主機，主機可以發送命令給小車，執行相應的動作等等。還可以擴展其他的模塊。就可以廣泛的應用于科學研究、地質勘探、危險搜索、智能救援等。
智能小車設計文獻綜述
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