1、精選文檔學學 士士 學學 位位 論論 文文系系 別：別： 計算機科學與技術計算機科學與技術 學科專業：學科專業： 計算機科學與技術計算機科學與技術 姓姓 名：名： 2011 年年 06 月月精選文檔智能小車引導控制系統智能小車引導控制系統的設計與實現的設計與實現系系 別：別： 計算機科學與技術計算機科學與技術 學科專業：學科專業： 計算機科學與技術計算機科學與技術 指導老師：指導老師： 姓姓 名：名： 2011 年年 06 月月精選文檔智能小車引導控制系統的設計與實現智能小車引導控制系統的設計與實現摘要：面對諸多惡劣的工作環境(如滅火、救援等)，為了有效的避免人員傷亡，就需要采用智能小車去現場

2、來完成相應的任務。因此研究和開發智能小車引導控制系統具有十分重要的意義。本系統采用STC89C51單片機作為核心控制芯片，設計制作了一款通過紅外光電傳感器檢測路徑信息、紅外火焰傳感器檢測火源的智能尋跡滅火小車。本系統由單片機控制模塊、尋跡傳感器模塊、驅動電機模塊、火源傳感器模塊、風扇模塊、電源模塊等組成。實際應用表明，該小車可以在專門設計的場地上實現自主發現火源，自主識別路線，自主行進接近火源并滅火，最終完成滅火的任務。關鍵詞：單片機 小車 引導控制 傳感器精選文檔Smart cars guide control system design and implementationAbstract

3、: Confronted with so many bad working environment (such as fire fighting, rescue etc), in order to effectively avoid casualties, need to use intelligent go by car scene to complete relevant tasks. Therefore, the research and development of intelligent car guide control system has the extremely vital

4、 significance. This system uses STC89C51 as the core control chip, design and make a new electric sensor detection by infrared sensor information, infrared flame path of intelligent tracing test fire extinguishing car. The system is composed of single-chip microcomputer control module, tracing senso

5、r module, drive motor module, ignition sensor module, fan module, power supply module. The practical application indicates that the car can be in a specially designed field on fire, to realize the independent found autonomous recognition route, independent sources and marching close to the fire exti

6、nguishing, finally complete task.Keywords: Microcontroller Car Control system Sensors精選文檔目目 錄錄引 言.1第 1 章 方案設計與論證.21.1 任務要求.21.1.1 設計任務.21.1.2 設計要求.21.1.3 創新設計.31.2 總體設計方案.31.3 小車的方案設計與論證.31.4 驅動電機模塊的選定.41.5 尋跡傳感器模塊的選定.41.6 單片機控制模塊的選定.51.7 火源傳感器模塊的選定.51.8 風扇模塊的選定.51.9 電源模塊的選定.61.10 最終方案.6第 2 章 硬 件 設

7、計.72.1 系統工作原理及功能簡介.72.2 電 源.72.3 紅外尋跡傳感器.82.4 采用 PWM 調速的直流電機.92.4.1 PWM 的簡介.92.4.2 H 型電機驅動.92.4.3 小車原理圖.102.5 紅外火焰傳感器.102.6 風扇模塊.112.7 智能小車整體設計.122.7.1 CPU 引腳的設定.122.7.2 整體設計.13第 3 章 軟 件 設 計.153.1 智能滅火小車系統總體流程.153.2 程序流程圖.163.3 部分功能代碼.17第 4 章 測 試 結 果.21結 束 語.22精選文檔致 謝.23參 考 文 獻.24附 錄.25精選文檔引引 言言現在，隨

8、著科技的快速發展，國內外對小型智能系統的應用越來越廣泛，種類也越來越多。本題目就是結合有關科研項目而確定的設計類課題，所設計的智能尋跡滅火小車應能夠實現自動發現火源、自動尋跡、自動前進接近火源并完成滅火任務的功能。根據題目的要求，智能尋跡滅火小車控制系統采用一片STC89C51單片機作為本控制系統的主控芯片，硬件包括以下幾個模塊：驅動電機模塊、尋跡傳感器模塊、單片機控制模塊、火源傳感器模塊、風扇模塊、電源模塊。本設計采用了STC89C51單片機為智能小車核心控制部分，通過查詢方式實現對小車的智能控制。小車由主控制板、傳感系統、風扇系統和車身四部分組成。主控制系統由主控CPU電路、傳感器接口電路

9、、直流電機驅動電路等組成；傳感系統采用紅外傳感器檢測黑白線，火源傳感器檢測火源；行進直流電機驅動采用PWM調制技術，可靈活方便地對車速、行進方向進行控制。本設計通過采用STC89C51單片機為控制核心，實現對小車的智能控制。該控制系統不僅在智能小車中有很強的實用價值，在汽車應用、智能機器人等方面都有很強的實用價值，尤其是在機器人研究方面具有很好的發展前景。所以本設計與實際相聯系，具有重要的現實意義。精選文檔第第 1 章章 方案設計與論證方案設計與論證1.11.1 任務要求任務要求1.1.1 設計任務設計制作一個智能滅火小車模型，能到指定區域進行搶險滅火工作。以蠟燭模擬火源，隨機分布在場地中，模

10、擬滅火比賽場地如圖1.1所示。圖 1.1 模擬滅火比賽場地示意圖1.1.2 設計要求1. 智能滅火小車手動啟動后，自動尋找到火源的位置。2. 智能滅火小車必須按照固定的路線行進（黑白線）。3. 撲滅火源后自動檢測周圍環境是否還有其他火源。4. 若有則繼續滅火，若無則停止工作。精選文檔1.1.3 創新設計1. 小車車體結構好，完全自主設計，小車采用兩層結構，分放不同模塊的元件，調試過程和修改過程相對簡單。2根據小車需要和實際情況，自行設計傳感器，不僅花費較少，而且使用效果好。3自制滅火風扇，并采用三極管放大電路供電，最大限度的加大電機轉速。4使用以7805芯片為核心的穩壓設計，以L298為核心的

11、電機驅動設計，保證系統的穩定性。5原地檢測軟件設計思路：先原地旋轉360，找出光敏電阻電路輸出電壓的最小值并保存數據，然后再旋轉360找出最小最小值的位置，然后停下。1.21.2 總體設計方案總體設計方案總體方案為：整個電路分為驅動電機模塊、尋跡傳感器模塊、單片機控制模塊、火源傳感器模塊、風扇模塊、電源模塊六個模塊。首先利用紅外對路面信號進行探測，利用火源傳感器檢測火源信號，兩種信號經過處理之后，送給單片機控制模塊進行實時運算，輸出相應的信號給驅動電機模塊驅動電機轉動，從而控制整個小車的運動。系統方案框圖如圖1.2所示。 圖 1.2 系統設計方案框圖1.31.3 小車的方案設計與論證小車的方案

12、設計與論證方案1：自己制作電動車 自己制作車體，組裝合適的電機及電機驅動板，自制探測器，并利用開發板做控制驅動小車。但自己制作的小車，車體會比較粗糙，車身重量、平衡，小車的電路設計，這些都比較難良好地實現。方案2：購買專用電動車 購買專用電動車具有組裝完整的車架車輪，甚精選文檔至有完整的電機裝配和電機驅動板。用自制探測器或購買完整探測模塊，并用開發板控制小車運動。這種專用電動車裝配緊湊，各種所需電路的安裝十分方便，看起來也比較美觀。而且，用專用電動車具有完整的電機裝配和電機驅動，這用就省去了對電機傳動和電機驅動的設計和實現。綜合考慮，我們選定了方案2作為我們的初步方案。1.41.4 驅動電機模

13、塊的選定驅動電機模塊的選定方案1：采用步進電機作為該系統的驅動電機 利用步進電機的準確定長步進性能方便的實現調速和方向的偏轉，且能準確的測量速度、路程以及時間，簡化編程和硬件連接的工作量。但步進電機的輸出力矩較低，隨轉速的升高而下降，且在較高轉速時會急劇下降，其轉速較低，不適用于小車等有一定速度的系統。方案2：采用直流電機作為該系統的驅動電機 直流電機的控制方法比較簡單，只需給電機的兩根控制線加上適當的電壓即可使電機轉動起來，電壓越高則電機轉速越高。而且改變正負極可方便的改變電機轉動的方向，方便改變小車的行進狀態。對于直流電機的速度調高，可以采用改變電壓的方法，也可采用PWM調速方法。PWM調

14、速就是使加在直流電機兩端的電壓為方波形式，通過改變方波的占空比實現對電機轉速的調節。與其它調速系統相比，PWM調速系統有下列優點：1. PWM從處理器到被控系統信號都是數字形式的，無需進行數模轉換。2. 對噪聲抵抗能力的增強是PWM相對于模擬控制的另外一個優點3由于電力電子器件只工作在開關狀態，主電路損耗較小，裝置效率較高。4主電路簡單，所用功率元件少。5低速性能好，穩定精度高，調速范圍寬。綜合考慮，本設計采用了方案2。1.51.5 尋跡傳感器模塊的選定尋跡傳感器模塊的選定方案1：采用發光二極管+光敏電阻，該方案缺點明顯：易受凍外界光源的干擾，有時甚至檢測不到黑線，主要是因為可見光的反射效果跟

15、地表的平坦程度，地表材料的反射情況對檢測效果產生直接影響。而且外界的可見光對設備的影響很大，而且不容易克服外界可見光的干擾。方案2：采用紅外光電對管，由于只需分辨黑白，紅外光電對管有一個管發射紅外線一個用于接收紅外線，當紅外線照射到黑線上時不會發射回來，當紅外線照射到白色的地方就會返回，光電對管發射的同時也能接收紅外信號，整個檢測設備簡單，穩定性高，速度快。缺點是檢測距離短，優點是成本低，易于操作。精選文檔根據以上分析我們采用方案2。精選文檔1.61.6 單片機控制模塊的選定單片機控制模塊的選定考慮到整個系統的簡單、方便性，控制模塊采用STC89C51作為主控制芯片，該芯片有足夠的存儲空間，可

16、以方便的在線ISP下載程序，能夠滿足該系統軟件的需要，該芯片提供了兩個計數器中斷，對于本作品系統已經足夠，采用該芯片可以比較靈活的選擇各個模塊控制芯片，能夠準確的計算出時間，有很好的實時性。而且STC89C51有很強的擴展性，使用簡單，靈活性高且價廉。所有我們直接采用STC89C51作為主控芯片。1.71.7 火源傳感器模塊的選定火源傳感器模塊的選定方案1：采用兩個熱敏電阻作為核心的傳感器，實驗中發現在一定距離范圍內，空氣溫度變化非常小，熱敏電阻幾乎不發生任何變化。方案2：采用兩個光敏電阻作為核心的傳感器，利用光敏電阻對不同距離及不同強度的光照均有較好的光敏特性來將外界光信號轉換成電信號，提供

17、給單片機進行相關判斷操作。實驗中我們發現這種方案有很大的缺點，抗干擾能力極差，而且誤差偏大，不能準確測定火源位置。方案3：采用紅外接收二極管，紅外接收二極管將外界紅外光的變化轉化為電流的變化，通過 A/D轉換器將模擬信號反映為 01023 范圍內的數字信號。外界紅外光越強，數值越小，根據數值的變化能判斷紅外光線的強弱,從而能大致判別出火源的遠近。紅外火焰傳感器可以用來探測火源或其它一些波長在760納米1100納米范圍內的熱源，探測角度達60度，其中紅外光波長在940納米附近時，其靈敏度達到最大。實驗中發現如果環境中紅外干擾比較少的時候本方案能比較準確的檢測到火源。鑒于以上3種方案的比較，我們選

18、擇方案3。1.81.8 風扇模塊的選定風扇模塊的選定利用一個不減速的直流小電機帶動一個小扇葉進行簡單的滅火。這種方案有兩個子方案。方案1：芯片控制 滅火風扇電機的轉速和轉向都不需要控制，只要在一定范圍內轉的越開越好。因此采用這種方案有點麻煩，而且還會浪費時間和精力。方案2：三極管放大電路 直接利用三極管驅動。將電機放在三極管的射極，然后在基極加上一個限流電阻即可驅動電機正常工作，這種方案不僅電路簡單、易實現，會減少很多電路上不必要的麻煩，而且驅動效率也大大提高，不僅如此其維修性也很強，出現故障能及時快速維修。同時為了保證電路穩定精選文檔性，我們可以采用多個三極管并聯供電的方式。綜合考慮，本設計

19、采用了方案2。1.91.9 電源模塊的選定電源模塊的選定在本系統中，需要用到的電源有單片機的5V，L298N芯片的電源5V和電機的電源7-25V。所以需要對電源的提供必須正確和穩定可靠。方案1：采用UT-3W提供的電源方案為電機供電，采用UT-3W提供的電源接口為單片機提供電源。優點：簡單方便。方案2：用六節干電池為整個系統供電，再轉換為電機和單片機需要的電壓。基于系統的穩定性考慮，我選擇了方案2。1.101.10 最終方案最終方案經過反復論證，我們最終確定了如下方案：1車體是購買專用電動車。2采用STC89C51單片機作為控制核心。3采用六節干電池供電。4用紅外探測傳感器作為尋跡傳感器。5采

20、用紅外接收管制作紅外火源傳感器。6采用三極管放大電路驅動風扇模塊。系統的結構框圖如圖1.3所示。圖 1.3 系統結構框圖精選文檔第第 2 章章 硬硬 件件 設設 計計2.12.1 系統工作原理及功能簡介系統工作原理及功能簡介本系統利用單片機STC89C51單片機作為本系統的主控模塊，我們采用反射式紅外傳感器識別黑線軌跡，用遠紅外火焰傳感器檢測火源，由單片機對傳感器識別到的信號加以分析和判斷，并通過對直流電機的控制來實現自動尋跡并滅火，系統工作原理框圖如圖2.1所示。圖2.1 系統工作原理框圖2.22.2 電電 源源用六節干電池為整個系統供電。再用三端穩壓管轉換為電機和單片機需要的電壓。單片機需

21、要5V的電壓，所以使用7805為其供電，電動機使用9V的電壓，6個干電池串聯直接為其供電。單片機和電動機能否正常工作，電源供電情況是一個重要方面。為了防止電源掉電而影響電路調試和程序調試，故采用六節充電電池為整個系統供電。精選文檔2.32.3 紅外尋跡傳感器紅外尋跡傳感器該智能滅火小車在畫有黑線的路面上行駛，由于黑線和路面對光線的反射系數不同，可根據接收到反射紅外線的強弱來判斷“道路”黑線。在該模塊中利用了簡單、應用也比較普遍的檢測方法紅外探測法。紅外探測法：利用紅外線在不同顏色的物理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，如果紅外光遇到地面時則發生漫發射，反射光

22、被裝在小車上的紅外接收管接收；如果遇到黑線則紅外光被吸收，小車上的紅外接收管接收不到紅外信號。傳感器的選擇：市場上用于紅外探測法的器件較多，可以利用反射式傳感器外接簡單電路自制探頭，也可以使用結構簡單、工作性能可靠的集成式紅外探頭。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，接收器是一個高靈敏度硅平面光電三極管。RPR220價格便宜、體積小、使用方便、性能可靠、用途廣泛，所以該系統中最終選擇了RPR220紅外反射傳感器作為紅外光的發射和接收器件。經過多次測試、比較，發現把RPR220傳感器安裝在距離檢測物表面68毫米時，檢測效果最好，因為5毫米以下是它的檢測盲

23、區，而大于10毫米則很容易受另外的光電管的干擾。紅外尋跡傳感器原理圖如圖2.2所示。圖2.2 紅外尋跡傳感器原理圖圖中可調電阻R3可以調節比較器的門限電壓，可方便的調節傳感器的靈敏度。用此電路作為傳感器檢測與調理電路。路徑識別方案：小車脫離軌道時，根據紅外感應器的狀態，做出相應的轉向的調整，直到中間的紅外感應器重新檢測到黑線再恢復正向行駛。現場實測表明，雖然小車在尋跡過程中有一定的左右搖擺，但只要控制好行駛的速度就可保證車身基本上接近于沿軌道行駛。精選文檔2.42.4 采用采用 PWMPWM 調速的直流電機調速的直流電機2.4.1 PWM 的簡介脈寬調制的全稱為：Pulse WidthModu

24、lator，簡稱PWM，由于它的特殊性能，常被用于直流負載回路中、燈具調光或直流電動機調速。脈沖寬度調制（PWM）是一種對模擬信號電平進行數字編碼的方法。通過高分辨率計數器的使用，方波的占空比被調制用來對一個具體模擬信號的電平進行編碼。PWM信號仍然是數字的，因為在給定的任何時刻，滿幅值的直流供電要么完全有(1)，要么完全無(0)。電壓或電流源是以一種通(1)或斷(0)的重復脈沖序列被加到模擬負載上去的。通的時候即是直流供電被加到負載上的時候，斷的時候即是供電被斷開的時候。只要帶寬足夠，任何模擬值都可以使用PWM進行編碼。脈寬調制（PWM），控制方式就是采用脈沖寬度調制技術，其工作原理是：通過

25、改變“接通脈沖”的寬度，使直流電機電樞上的電壓的“占空比”改變，從而改變電樞電壓的平均值，控制電機的轉速。因此，我們可以通過單片機，生成固定頻率的脈沖信號，通過改變脈沖信號中的“占空比”來控制電機的轉速。PWM控制可分為單極性調制和雙極性調制兩種方式，為了實現直流伺服系統的H型單極模式同頻PWM可逆控制，一般需要產生四路驅動信號來實現電機的正反轉切換控制。當PWM控制電路工作時，其中H橋一側的兩路驅動信號的占空比相同但相位相反，同時隨控制信號改變并具有互鎖功能；而另一側上臂為低電平，下臂為高電平。2.4.2 H 型電機驅動直流電機的驅動電路采用H型PWM電路，用單片機控制驅動電路，使之工作在占

26、空比可調的開關狀態，精確調整電動機轉速。H型電路可以實現轉速和方向的控制，采用PWM進行直流電機調速，其實就是把波形作用于電機驅動電路的使用端，因此下面對電機驅動電路進行介紹。驅動電路如圖2.3所示。圖2.3 電機驅動電路精選文檔圖2.3所示的是一個簡單的直流電機控制電路。電路中，H橋式電機驅動電路包括4個三極管和一個電機。要使電機運轉，必須導通對角線上的一對場效應管。根據不同場效應管對的導通情況，電流可能會從左至右或從右至左流過電機，從而控制電機的轉向。如圖2.3所示，當P1.7口為低電平，P1.6口為高電平，此時Q1、Q4導通，Q2、Q3截止，電動機正常工作。改變P1.6口高電平周期，即改

27、變PWM調制脈沖占空比，可以實現精確調速。2.4.3 小車原理圖小車原理圖如圖2.4所示，電機通過L293F芯片控制轉動的方向與速度。其中，SPEED1和SPEED2兩個端口通過PWM調節控制兩個電機的轉速，IN1和IN2控制左側電機轉動的方向，IN3和IN4控制右側電機轉動的方向。通過對這6個端口的控制，使小車能夠按照預定的軌跡行進。圖2.4 小車原理圖2.52.5 紅外火焰傳感器紅外火焰傳感器遠紅外火焰傳感器能夠探測到波長在700納米1000納米范圍內的紅外光，探測角度為60，其中紅外光波長在880納米附近時，其靈敏度達到最大。遠紅外火焰探頭將外界紅外光的強弱變化轉化為電流的變化，通過A/

28、D轉換器反映精選文檔為0255范圍內數值的變化。外界紅外光越強，數值越小；紅外光越弱，數值越大。紅外火焰傳感器原理圖如圖2.5所示。圖2.5 紅外火焰電路原理圖下面為火焰傳感器實測數據，一根蠟燭為火源，室內正常日光燈環境實測結果如表2.1所示。表2.1 火焰傳感器實測結果無火源時，對著日光燈0.35V-0.12V10cm4.98V20cm4.88V30cm4.72V40cm3.77V50cm2.89V60cm2.34V70cm1.92V80cm1.45V90cm1.15V100cm0.96V紅外火焰探頭將外界紅外光的變化轉化為電流的變化，通過A/D轉換器反映為 01023 范圍內的數值。外界紅

29、外光越強，數值越小。因此越靠近熱源，機器人顯示讀數越小。根據函數返回值的變化能判斷紅外光線的強弱,從而能大致判別出火源的遠近。此外，遠紅外火焰探頭探測角度為60。2.62.6 風扇模塊風扇模塊滅火風扇的驅動電壓為+5V，為了增強驅動能力，我們用三極管8550做驅動電路以加大驅動電流。滅火風扇驅動電路如圖2.6所示。精選文檔圖2.6 滅火風扇電路原理圖在Uin處接單片機的IO口，通過IO口輸出高低電平來控制滅火風扇的啟動和停止。2.72.7 智能小車整體設計智能小車整體設計2.7.1 CPU 引腳的設定如圖所示，CPU的P1.0、P1.1控制小車的左側電機，P1.4、P1.5控制小車的右側電機；

30、P3.1輸出PWM信號，控制小車電機的轉速；P2.4P2.7為火焰傳感器輸入信號，分別為前、后、左、右側的火焰傳感器的信號，P2.0P2.2為循跡傳感器輸入信號。下面是各引腳在含義：1. 循跡傳感器：左P2.2中P2.1右P2.02. 火焰傳感器：前P2.4后P2.6左P2.5右P2.73. 電機控制： 左P1.0/P1.1右P1.4/P1.54. 風扇控制： P3.4引腳設定圖如圖2.7所示。圖2.7 引腳設定圖精選文檔電機轉動由電機控制端口P1控制，其中，P1.0/P1.1控制左側電機轉動，P1.4/P1.5控制右側電機轉動，電機轉動表如表2.2所示。表2.2 電機轉動表左電機右電機P0.

31、1P0.0含義HEXP0.5P0.4含義HEX00000001前轉101前轉110后轉210后轉211停止311停止32.7.2整體設計小車左右兩輪為驅動輪，后萬向輪為支撐輪。即左右輪分別用兩個轉速和力矩基本完全相同的直流減速電機進行驅動，車體后部裝一個萬向輪。小車的整體設計圖如圖2.8所示。 圖2.8 小車整體設計圖精選文檔小車由三個尋跡傳感器組成尋跡模塊，用于檢測黑白線，當中間的尋跡傳感器壓線時表示小車沒有偏航，左右輪轉速相同向前行進；當左邊的尋跡傳感器壓線時表示小車向右偏航，這時要調節左輪的轉速，使小車向左轉；當右邊的尋跡傳感器壓線時表示小車向左偏航，這時要調節右輪的轉速，使小車向右轉。

32、火焰傳感器有4個，分別檢測前后左右方向上的火源，如果左邊的傳感器檢測到火源，則小車向左轉向前進；如果右邊的傳感器檢測到火源，則小車向右轉向前進，如果前邊的傳感器檢測到火源，則小車向前行進；如果后邊的傳感器檢測到火源，則小車向后轉動180。通過檢測兩套傳感器的信號，單片機根據程序輸出相應的反應信號，控制兩個電動機的轉動，以使小車相互協調工作，完成滅火的任務。精選文檔第第 3 章章 軟軟 件件 設設 計計在進行微機控制系統設計時，我們根據單片機的具體情況使用Keil C51軟件，采用主流設計語言C語言對單片機進行編程實現各項功能。C語言功能豐富，表達能力強，目標程序效率高，可移植性好，既具有高級語

33、言的優點，又具有低級語言的許多特點，應用十分廣泛。3.13.1 智能滅火小車系統總體流程智能滅火小車系統總體流程此部分是小車運行的核心部分，起著控制小車所有運行狀態的作用，具有導向和決策的功能。程序控制流程圖如圖3.1所示。圖3.1 控制流程圖系統總體流程是：小車進入驅動后，即先判斷是否有火源存在，一旦檢測到有火源，著從出發點沿著黑白線前進接近火源。程序不停的判斷火源位置和行進的線路，把相應的信號發送給電動機從而糾正小車的狀態，使小車按照規定的線路尋找到火源，并將火滅掉。精選文檔3.23.2 程序流程圖程序流程圖1. 小車滅火的主程序軟件流程圖如圖3.2所示，首先加點后對小車進行初始化，在這個

34、階段讓小車檢測火源，確定自己的位置，同時尋找線路。接著單片機判斷是否有火源，如果有火源存在，啟動小車循跡模塊程序，讓小車前進，當小車找到火源時，停止前進，這時開啟滅火風扇，進行滅火的操作，這時再判斷是否將火滅掉，如果火已經熄滅，則小車繼續尋找下一個火源，如果沒有熄滅則風扇繼續開啟。主程序流程圖如圖3.2所示。圖3.2 程序流程圖2. 小車循跡模塊、火源模塊程序軟件流程圖尋跡模塊程序首先采集尋跡傳感器傳回的信號，判斷當前小車所在的位置，如果小車正好在線上，則小車繼續前進；如果小車左側壓線，說明小車偏左，則小車右拐前進；如果小車右側壓線，說明小車偏右，則小車左拐前進；如果精選文檔小車沒有檢測到黑線

35、，說明前面沒有路，則小車后轉180度，返回；如果小車三個傳感器都檢測到黑線，說明小車走到十字路口，則再判斷火焰傳感器的信號。如果火焰傳感器的信號顯示火焰在小車的前方，則小車繼續前進；如果檢測到火焰在小車的左方，則小車左轉90度，沿黑白線繼續前進；如果小車檢測到火焰在小車的右方，則小車右轉90度，沿黑白線繼續前進；如果小車檢測到火焰在小車的后方，則小車后轉180度，沿黑白線繼續前進。尋跡模塊程序流程圖如圖3.3所示，火焰傳感器模塊程序流程圖如圖3.4所示。 圖3.3 尋跡模塊圖3.4 判斷火源位置模塊3.33.3 部分功能代碼部分功能代碼1小車轉向代碼void run() /電機啟動精選文檔 P

36、1=0 x11;void left()/左轉P1=0 x13;void right()/右轉P1=0 x31;void big_right()/右大轉P1=0 x21;void big_left()/左大轉P1=0 x12;void stop()/停止P1=0 x33;void back()/后退P1=0 x22;2小車尋跡代碼void track() unsigned char Num; timer_init(); PWM_ON = 4; /高電平時間檔,共10個檔位 while(1) Num = P2; Num = Num & 0 x07; P0 = Num | 0 xf8; /指

37、示燈 switch(Num) case 0 x02:/前進 run(); STATE_LAST = Num; 精選文檔 case 0 x04: /左轉 left(); STATE_LAST = Num; case 0 x06: /左大轉 big_left(); STATE_LAST = Num; case 0 x01: /右轉 right(); STATE_LAST = Num; case 0 x03: /右大轉 big_right(); STATE_LAST = Num; case 0 x07: /停止 stop(); case 0 x00: /檢測不到黑線時查看上一個狀態，并做出判斷 if

38、(STATE_LAST = 0 x04 | STATE_LAST = 0 x06) /左輪后退 P1 = 0 x02; else if(STATE_LAST = 0 x01 | STATE_LAST = 0 x03) /右輪后退 P1 = 0 x20; else if(STATE_LAST = 0 x00) left();/左轉尋線 else stop(); default: left(); 精選文檔3PWM調速代碼void tim(void) interrupt 1 static unsigned char count; TH0 = (65536 - 100) / 256; TL0 = (6

39、5536 - 100) % 256; /定時0.1mS if (count = PWM_ON) PWM = 1; /高電平 count+; if(count = 10)/分為10個檔 count = 0; if(PWM_ON != 0) PWM = 0; /低電平 精選文檔第第 4 4 章章 測測 試試 結結 果果1測試儀器貼有黑色引導線軌跡模擬滅火場地，點燃的蠟燭。2測試方法將小車放著場地上，打開小車的電源，讓小車自主發現火源(蠟燭)，并讓小車自動將火滅掉。3測試數據及測試結果分析測試顯示，在小車的直線運行過程中，小車會出現左右搖擺的現象，如下所示。（1）小車是初始角度的測試顯示，小車的初始

40、角度偏移越小，小車在運行中就越穩定。（2）通過用PWM調速，結果顯示，小車的車速減小時，小車的穩定性提高。（3）在小車檢測到偏移時有兩種方案調節小車的角度：方案1，偏離側車輪停止，偏移側車輪前進；方案2，偏離側車輪后退，偏移側車輪前進。精選文檔結結 束束 語語歷經幾個月的畢業設計，從最初的資料查找、方案設計，經過最基本的電路設計、調試過程，再到軟件設計、測試，我學習了單片機系統設計的整個過程。從傳感器信號的處理，到單片機接收并處理信號，再到輸出信號至外部系統，通過該作品的設計制作，使我更好的了解了各類傳感器，掌握了光電三極管的使用，并熟悉了單片機的中斷和定時器的控制，掌握了大功率驅動芯片LM3

41、39的使用，程序中對各種任務的合理安排，使整體系統能夠更好的協同工作，增強了自己的動手能力，更好的熟悉的了解了一個單片機系統的開發過程。測試結果表明，本系統實現了設計任務要求，小車采集紅外尋跡傳感器信號探測線路，采集火源傳感器信號探測火源，并根據單片機控制模塊的分析結果決策和控制下一步的運動形式。該控制系統運用了單片機、紅外尋跡傳感器，直流電機，PWM調速，遠紅外火焰傳感器等技術，基本實現了智能滅火小車的要求。但是本系統中還存在著不足：小車的直線行進的穩定性未得到很好的解決，通過測試小車在直線行走時與小車的初始角度、小車的速度、小車的轉彎，我認為小車的穩定性可能還與紅外探測器之間的間距、黑帶寬

42、度的比值、小車的慣性等有關。學習的過程中雖然遇到很多困難，但經過努力克服了困難解決了問題，最終完成了設計。通過這次課程設計，使我深刻地認識到學好專業知識的重要性，也理解了理論聯系實際的含義，同時也是對大學四年的學習成果的一個綜合檢驗。這幾個月的設計是對過去所學知識的系統提高和擴充的過程，為今后的發展打下了良好的基礎。精選文檔致致 謝謝歷時三個月的畢業設計已經告一段落。經過自己不斷的努力以及趙老師的耐心指導和熱情幫助，本設計已經基本完成。在這段時間里，趙老師嚴謹的治學態度和熱忱的工作作風令我十分欽佩，他的指導使我對整個畢業設計的思路有了總體的把握，并耐心的幫我解決了許多實際問題，使我有了很大收獲

43、，本論文也是在趙老師的指導下修改完成的。在此，我要對他表示由衷的感謝，同時也感謝在整個畢業設計中所有幫助過我的人。通過這次畢業設計，我深刻地認識到了學好專業知識的重要性，也理解了理論聯系實際的含義，并且檢驗了大學四年的學習成果。這三個月的設計是對過去所學知識的系統提高和擴充過程，為今后的發展打下了良好的基礎。雖然在這次設計中對于知識的運用和銜接還不夠熟練，但是我將在以后的工作和學習中繼續努力、不斷完善。由于自身水平有限，設計中一定存在很多不足之處，敬請各位老師批評指正。精選文檔參參 考考 文文 獻獻1胡健主編.單片機原理及接口技術實踐教程M.北京:機械工業出版社,2004 2吳建平.殷戰國.曹

44、思榕.李坤垣 紅外反射式傳感器在自主式尋跡小車導航中的應用 J 中國測試技術2004(6) 3童詩白,華成英 主編.模擬電子技術基礎(第4版) 高等教育出版社4萬永倫，丁杰雄.一種機器人尋線控制系統.電子科技大學學報，20035周堅 等編著. 單片機應用與接口技術 機械工業出版社6楊明.基于光電管尋跡的智能車舵機控制 J 光電技術應用2007(1)7范立南,謝子殿主編.單片機原理及應用教程M.北京:北京大學出版社,20068黃惠媛,李潤國主編.單片機原理與接口技術M.北京:海洋出版社,20069鄧岳,周輝,談英姿.基于MC9S12DG128單片機智能車設計與實現 J -實驗室研究與探索2008

45、(1) 10肖海榮.張吉衛.基于89C52單片機的智能電動車電控系統設計 J -山東交通學院學報2004(1) 11B.D. Theelen a,*, A.C. Verschueren b, V.V. Reyes Su_arez c, M.P.J. Stevens a, A. Nunez. A scalable single-chip multi-processor architecture with on-chip RTOS kernel. J. 2003: 22-3012Jayanta Mukherjee a,*, Manfred K. Lang b, S.K. Mitra. Demosa

46、icing of images obtained from single-chip imaging sensors in YUV color space. J. 2005:13-18精選文檔附附 錄錄以下是小車的完整源代碼/*- 名稱：循跡小車 作者：宋世杰 日期：2011.05 晶振：12m 內容：光電二極管檢測黑線，遠紅外火焰傳感器檢測火源，通過STC89C51單片機控制電機的轉速改變方向，并控制風扇滅火。 說明：光電檢測元件:5通道灰度檢測傳感器 單片機:STC89C51小車:UT-CAR-3W-01 電機驅動元件:L293DP1口控制電機轉動P2口檢測路線、火源P3.1口 PWM調速P3.3口 風扇開關-*/#includeunsigned char PWM_ON