1 11.1課題研究的目的和意義 11.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 21.3設(shè)計(jì)任務(wù)與要求 31.4本文內(nèi)容安排 32方案論證 42.1系統(tǒng)工作 42.2方案設(shè)計(jì) 53硬件設(shè)計(jì) 63.1元器件選擇 63.2各單元電路設(shè)計(jì) 4.1循跡子程序 4.2小車位置確定及物體搬運(yùn) 4.3計(jì)數(shù)/計(jì)時(shí)子程序 5設(shè)計(jì)調(diào)試 21 215.2硬件調(diào)試 235.3實(shí)物調(diào)試 231.1課題研究的目的和意義國內(nèi)物流技術(shù)發(fā)展越來越快，從而促進(jìn)了電動(dòng)搬運(yùn)車的發(fā)展與研究，目前，這種類型的汽車在工業(yè)產(chǎn)品中應(yīng)用極其廣泛，給工業(yè)發(fā)展提供了便捷。國內(nèi)外的許多汽車制造商都已經(jīng)對(duì)此類產(chǎn)品有了合格且完善的生產(chǎn)線，在生產(chǎn)過程中，自動(dòng)搬運(yùn)車的轉(zhuǎn)向性能好壞是生產(chǎn)中最為關(guān)鍵的一項(xiàng)指標(biāo)，它直接影響汽車行駛的安全性和穩(wěn)定性。高品質(zhì)，操縱簡單，結(jié)構(gòu)緊湊，電控系統(tǒng)反應(yīng)靈敏，適用于比較狹小的空間等都是電動(dòng)貨物搬運(yùn)車的優(yōu)點(diǎn)。目前市場(chǎng)上出現(xiàn)的各類電動(dòng)系列產(chǎn)品，價(jià)格合理且適用范圍較廣，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)較為激烈。對(duì)這類產(chǎn)品的研究有極高的市場(chǎng)價(jià)值，隨著智能化的發(fā)展，人們對(duì)這種自動(dòng)搬運(yùn)車的需求越來越大，希望可以用它們?nèi)【唫鹘y(tǒng)的人工運(yùn)輸，不僅提高了效率，還節(jié)省了很大的一部分資源，2市場(chǎng)認(rèn)可度較高。近幾年在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)中，大部分還在采用人工的操作方式，在極其惡劣的環(huán)境中顯然是比較危險(xiǎn)以及不方便的，所以我們對(duì)智能搬運(yùn)車的研究更要加快速度。目前市面上的智能搬運(yùn)車已經(jīng)在很多行業(yè)中得到廣泛應(yīng)用，例如：醫(yī)療、救援、焊接、檢測(cè)等。智能搬運(yùn)車的研究主要集中在自動(dòng)駕駛功能上，這類研究對(duì)未來社會(huì)的發(fā)展有極其重要的作用，使用智能替代人工，將大大減少人力資源的浪費(fèi)，而且自動(dòng)駕駛也會(huì)為道路網(wǎng)絡(luò)提供便捷，同時(shí)，我們所研究的電動(dòng)小車，不僅可以實(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)境的零污染，而且還大大減少了油耗。目前，國內(nèi)的電動(dòng)汽車主要用于居家旅游以及貨物的運(yùn)輸。電動(dòng)旅游車的主要應(yīng)用在公園，景點(diǎn)，娛樂中心，大學(xué)，醫(yī)院，高爾夫球場(chǎng)和其他地方來進(jìn)行載客。電動(dòng)貨物搬運(yùn)車目前運(yùn)用在物流倉庫、碼頭、工廠等。一般情況下，電動(dòng)車的使用壽命大概為八年到十年左右，電動(dòng)車所搭載的蓄電池大概可以使用一年到四年之久，這個(gè)結(jié)果取決于電池的維護(hù)與保養(yǎng)。電動(dòng)汽車的發(fā)展歷史：起源于1880年，用作私家車和城市公共交通工具。人們所說的電動(dòng)車可行駛里程短以及速度慢等是它的缺點(diǎn)，但是它的靜音性和較低維護(hù)成本使它很受歡迎。在二十世紀(jì)二十年代之前，裝載有電池的汽車與傳統(tǒng)的使用汽油的汽車開始競(jìng)爭(zhēng)。后來，隨著汽車的發(fā)展，出現(xiàn)了遠(yuǎn)程一鍵啟動(dòng)等新型功能，使汽油動(dòng)力汽車更具吸引力，并且批量生產(chǎn)使得傳統(tǒng)汽油車的制造成本變得越來越低，電池動(dòng)力汽車的數(shù)量開始減少。在歐洲，電動(dòng)汽車已經(jīng)被應(yīng)用在貨物運(yùn)輸行業(yè)，二十世紀(jì)七十年代，各國都開始對(duì)電動(dòng)汽車進(jìn)行新的研究，尤其考慮到電動(dòng)汽車不需要耗油且對(duì)環(huán)境污染小的特點(diǎn)，使得一些石油資源匱乏的國家投入大量資源財(cái)力對(duì)電動(dòng)汽車展開研究。盡管我國對(duì)電動(dòng)車的研究開始的較早，但發(fā)展速度還是無法趕超發(fā)達(dá)國家，甚至差距越來越大。當(dāng)時(shí)，電池行業(yè)以及電機(jī)行業(yè)的落后使得電動(dòng)車的研究一直處于停滯狀態(tài)。改革開放期間，工業(yè)生產(chǎn)開始追求自動(dòng)化，在貨物搬運(yùn)行業(yè)也有3了重新定義，要求變得越來越高。室外搬運(yùn)作業(yè)限制少，而對(duì)于處在室內(nèi)和半室內(nèi)的操作，情況更為復(fù)雜，操作起來更具有難度性?，F(xiàn)代社會(huì)中，對(duì)污染和噪音的要求越來越高，還需要考慮所經(jīng)過的通道寬度、門限以及承重。普通卡車難以解決諸如防爆和人員在個(gè)別情況下難以接近之類的問題。然而，電動(dòng)車的出現(xiàn)使得這些難題得以解決，電動(dòng)車在驅(qū)動(dòng)和能耗方面占有絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，電池質(zhì)量的提升，充電設(shè)備的更新?lián)Q代，電動(dòng)控制的飛速發(fā)展等都對(duì)電動(dòng)車的發(fā)展產(chǎn)生極大的影響，各項(xiàng)技術(shù)的不斷出現(xiàn)，使得電動(dòng)車的舒適度、安全性、穩(wěn)定性都得到了提高，極大的提高了運(yùn)行效率并大大減少了維護(hù)費(fèi)用。新世紀(jì)的發(fā)展追求零污染，少污染的目標(biāo)，因此，電動(dòng)汽車的出現(xiàn)無疑是解決了這個(gè)難題，在環(huán)保的要求下，電動(dòng)汽車是唯一可以實(shí)現(xiàn)零排放的機(jī)動(dòng)車，科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步與發(fā)展以及新型材料的研發(fā)，使得電動(dòng)汽車進(jìn)入了快速發(fā)展的階段。自動(dòng)搬運(yùn)車，顯而易見是為了實(shí)現(xiàn)無人駕駛所設(shè)計(jì)的新型汽車產(chǎn)品，屬于現(xiàn)代物流處理自動(dòng)化的有效手段，因此，自動(dòng)搬運(yùn)車在現(xiàn)實(shí)社會(huì)中得到的廣泛的應(yīng)用，人們對(duì)它的需求也越來越大，致使我們對(duì)自動(dòng)搬運(yùn)車的研究具有理論意義和車輛在行駛過程中，肯定少不了對(duì)道路的檢測(cè)，因此，我們必須要用到各式各樣的傳感器，市面上出現(xiàn)的傳感器種類豐富，功能各不相同，其中視覺傳感器成為了車輛自動(dòng)行駛的重要組成部分。傳統(tǒng)的視覺傳感器，例如：攝像管，但其尺寸，價(jià)格和用途并沒有優(yōu)勢(shì)。因此，當(dāng)車輛不需要特別清楚的圖像處理與識(shí)別功能時(shí)，紅外傳感器成為了更好的選擇。1.3設(shè)計(jì)任務(wù)與要求該設(shè)計(jì)是根據(jù)生產(chǎn)實(shí)踐而確定的設(shè)計(jì)類課題。主要設(shè)計(jì)任務(wù)是：2.小車到達(dá)指定地點(diǎn)之后自動(dòng)完成取物卸物功能。3.在小車運(yùn)行的期間記錄小車搬運(yùn)所需的時(shí)間及貨物數(shù)量。1.4本文內(nèi)容安排根據(jù)題目的要求，展開對(duì)該系統(tǒng)的初步設(shè)計(jì)，該系統(tǒng)由硬件、軟件及實(shí)物三部分組成，硬件以AT89C51為核心，我們稱之為小車的大腦，其次由控制各個(gè)3.2.3電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)8144895126577PP1.39495V3.2.4鐵片檢測(cè)及取物電路設(shè)計(jì)采用最普通的霍爾傳感器44E。它的引腳圖如圖3.12所示。其中15腳和16腳分別是背光源正負(fù)極，第4腳為寄存器選擇，高電平時(shí)，選擇數(shù)據(jù)寄存器，低電平時(shí)選擇指令寄存器。第6腳E端為使能端，在E端高電平跳為低電平時(shí)，液晶模塊顯示。單片機(jī)設(shè)計(jì)過程中，不可缺少的就是復(fù)位電路和晶振電路。如圖3.15所示。復(fù)位電路的作用就是使單片機(jī)狀態(tài)初始化，并從初始化運(yùn)行。小車運(yùn)行過程讓小車從頭開始。4軟件設(shè)計(jì)在完成硬件設(shè)計(jì)的同時(shí)，還要進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)。這樣才能夠把軟硬件更好的結(jié)合在一起，從而完成課題。那么在這里就著重介紹下該課題的軟件設(shè)計(jì)。課題設(shè)計(jì)總程序流程圖見圖2.2所示。從流程圖中可以看到，程序從開始執(zhí)行，循跡程序處于循環(huán)往復(fù)的狀態(tài)。通過紅外傳感器使得小車能夠到達(dá)取物點(diǎn)A,再通過感應(yīng)式接近開關(guān)檢測(cè)是否有鐵片的存在，如果有鐵片，小車自動(dòng)取物并且按照既定路線行駛到B點(diǎn)放物，若沒有檢測(cè)到鐵片，則行駛到停車點(diǎn)停車，程序結(jié)束。小車在放下鐵片時(shí)，計(jì)數(shù)器同步加一，并且顯示所用時(shí)間。通過LED數(shù)碼管顯示。本設(shè)計(jì)采用模塊化設(shè)計(jì)，完成總流程需要用到以下幾個(gè)模塊的子程序。2.定點(diǎn)取物子程序循跡是整個(gè)小車工作過程中都需要做的一項(xiàng)工作。所以，在設(shè)計(jì)中，小車循跡是整個(gè)程序的主要部分。而循跡的前提是電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)使小車行駛，然后再使用光電傳感器進(jìn)行檢測(cè)道路，使其沿固定軌跡行駛。YN黑帶?NN圖4.1循跡流程圖小車位置的確定是為了，能夠使小車能夠定點(diǎn)取物，卸物。在這個(gè)設(shè)計(jì)里所謂定點(diǎn)取物，就是要使小車行駛到A點(diǎn)后在A點(diǎn)檢測(cè)到物體，并拾取物體。然后使小車行駛到B點(diǎn)，并把物體放在B點(diǎn)。當(dāng)小車在A點(diǎn)檢測(cè)不到物體時(shí)，小車應(yīng)該自動(dòng)行駛到C點(diǎn)。下面先通過流程來簡單了解程序的設(shè)計(jì)，如圖4.2所示。YNYYY圖4.2定點(diǎn)取物流程圖下面是關(guān)于計(jì)時(shí)與計(jì)數(shù)部分的程序介紹。通過對(duì)顯示電路的設(shè)計(jì)，可以得到以下顯示流程圖。如圖4.3所示。NY圖4.3計(jì)數(shù)流程圖當(dāng)電磁鐵第一次通電時(shí)，顯示器開始計(jì)數(shù)并且加1,斷電不計(jì)數(shù)。小車運(yùn)行開始計(jì)數(shù)，直到停車結(jié)束。在初步完成硬件設(shè)計(jì)及焊接和軟件編程以及實(shí)物運(yùn)行后，發(fā)現(xiàn)在設(shè)計(jì)中，還存在一些問題需要解決，所以在這一部分，介紹一下對(duì)于存在的問題進(jìn)行調(diào)試的過程。調(diào)試分為，軟件調(diào)試，硬件調(diào)試及實(shí)物運(yùn)行三部分。5.1軟件調(diào)試1.主函數(shù)調(diào)試ucharlocation=1;//1是a點(diǎn)，2是b點(diǎn)，3是c點(diǎn)，初始0代表下一個(gè)點(diǎn)是Aucharcarry_status=0;//搬運(yùn)的狀態(tài)，0是有物體，1是沒有物體motor_move(QIAN);;//qian_motor();//前進(jìn)}elseif(infrared_LGinfrared_R==0)(//左側(cè)有信號(hào)motor_move(ZUO);;//zuo_ProgramSize:data=23.0xdata=0cod"main"-0Error(s),1Warning(s).主函數(shù)經(jīng)過檢驗(yàn)是可以運(yùn)行的，包含紅外信號(hào)的接收和小車左右轉(zhuǎn)向的控制。≠include"gpio_motor_too1s.h"ucharmove_now-STOP;//當(dāng)前運(yùn)動(dòng)狀態(tài)5__920motor_left_2=0://左電機(jī)224曰voidmotor_you(void){gpio_motor_tools.c...驅(qū)動(dòng)程序可以正常運(yùn)行。I=0x?1;//TO工作模式116位定時(shí)器12EA=1;//開啟總中斷13ETO=1;//開后To中斷16voidtimeo(void)interrupt1//TO定時(shí)器的中斷等級(jí)要注意是1ucharnum-0://中斷次數(shù)經(jīng)不斷調(diào)試，定時(shí)部分可以運(yùn)行。軟件調(diào)試完成后，我們就要根據(jù)電路原理圖對(duì)電路板進(jìn)行焊接與安裝，在焊接的過程中，我們要不斷的調(diào)試，并解決在調(diào)試的過程中出現(xiàn)的問題，直到可以實(shí)現(xiàn)我們各項(xiàng)功能。設(shè)計(jì)初，我們?cè)趯?duì)驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)的時(shí)候，一開始我們準(zhǔn)備使用分立式元件，在電機(jī)運(yùn)行的時(shí)候，發(fā)現(xiàn)不能完全控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn)和調(diào)速，所以我們后來改用L298N芯片來負(fù)責(zé)小車的驅(qū)動(dòng)問題，而且此芯片容易購買，便宜實(shí)惠。在控制的過程中也比較簡單，更適合我們的研究課題。在檢測(cè)鐵片的時(shí)候，最初我們是考慮使用干簧管，但是它是封裝在真空玻璃管內(nèi)，玻璃管內(nèi)留有一定的間隙的常開和常閉接點(diǎn)。所以它無法實(shí)現(xiàn)檢測(cè)鐵片的經(jīng)過一個(gè)月時(shí)間的實(shí)物設(shè)計(jì)與安裝，終于將實(shí)物部分結(jié)束掉了，接下來就要進(jìn)行實(shí)物部分的調(diào)試。調(diào)試過程中，出現(xiàn)了很多問題，例如：小車在運(yùn)行過程中有偶然性的停車不動(dòng)的情況發(fā)生，經(jīng)過不斷修改與調(diào)試，解決了這個(gè)問題。小車經(jīng)過小車的調(diào)試，其中黑帶檢測(cè)的結(jié)果如表5.1所示.表5.1黑帶檢測(cè)次數(shù)123黑帶檢測(cè)成功成功成功表5.2貨物拾取次數(shù)1234成功成功成功成功領(lǐng)域。是自動(dòng)小車所具有的特點(diǎn)。它的設(shè)計(jì)可以覆蓋多個(gè)領(lǐng)域，例如機(jī)械、汽車等行業(yè)。它的廣泛應(yīng)用更是體現(xiàn)了它的價(jià)值與可研究性，具有良好的應(yīng)用與設(shè)計(jì)前景。所以，如何將智能化小車的研究正確的進(jìn)行下去，是我們新一代青年應(yīng)該思考的問我們這次所設(shè)計(jì)的自動(dòng)搬運(yùn)小車，可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)循跡，自動(dòng)取物放物，自動(dòng)記錄的功能，符合當(dāng)今社會(huì)對(duì)智能小車的要求，通過搬運(yùn)小車的應(yīng)用，不僅可以節(jié)省人力物力，還可以增加一定的經(jīng)濟(jì)效益。當(dāng)今社會(huì)科技發(fā)展迅速，生活中的許多東西逐漸智能化，火車站檢票口采用智能識(shí)別設(shè)備取代了傳統(tǒng)的人工檢票，家里清潔再也不用拿著掃帚去慢慢的掃地了，取而代之的是智能化的掃地機(jī)器人，智能化產(chǎn)品真正的進(jìn)入到了我們的生活，這次畢業(yè)設(shè)計(jì)針對(duì)于智能小車的自動(dòng)循跡及自動(dòng)取物放物兩個(gè)功能為主要研究方向。同時(shí)也為多種特殊場(chǎng)合的智能小車研究提供了基礎(chǔ)模型。在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，讓我體會(huì)到了單片機(jī)的魅力，讓我明白原來單片機(jī)在我們的生活中無處不在。我們家里用的電冰箱，電視機(jī)等家用電器，基本都有單片機(jī)的身影，讓我深深明白了研究對(duì)現(xiàn)實(shí)生活的影響?；叵脒@次畢業(yè)設(shè)計(jì)，從