畢業(yè)設(shè)計(jì)---智能循跡避障聲控小車設(shè)計(jì)

1、<p>　　智能循跡避障聲控小車設(shè)計(jì)</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　系統(tǒng)主要由紅外避障模塊、聲控模塊、光電尋跡、電機(jī)驅(qū)動(dòng)及語(yǔ)音播報(bào)模塊組成。采用P89V51單片機(jī)作為智能小車控制核心。系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)對(duì)線路進(jìn)行尋跡，小車可以前進(jìn)或后退，遇到障礙物可以自行停止并可以實(shí)現(xiàn)反向運(yùn)行，系統(tǒng)可以利用聲音控制小車的啟停。整個(gè)系統(tǒng)小巧緊湊，控

2、制準(zhǔn)確，性價(jià)比高，人機(jī)互動(dòng)性好。</p><p>　　關(guān)鍵詞：P89V51單片機(jī)；紅外避障；線路尋跡；直流減速電機(jī)</p><p><b>　　ABSTRACT</b></p><p>　　System is mainly by infrared obstacle avoidance module, voice module, opto-ele

3、ctronics and motor drive tracing module. Used as a single-chip smart car P89V51 control core. System can realize the tracing lines, cars can go forward or backward, encountered obstacles can stop and reverse operation ca

4、n be achieved, the system can use voice to control the start and stop car. Compact the entire system to control the accurate, cost-effective, good human-computer interaction.</p><p>　　KEYWORD: P89V51MCU;Infr

5、ared obstacle avoidance；Tracing；DC motor speed</p><p><b>　　目　錄</b></p><p><b>　　1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)1</b></p><p>　　1.1　設(shè)計(jì)要求1</p><p>　　1.1.1 基本要求1</p>

6、<p>　　1.1.2 擴(kuò)展部分1</p><p>　　1.2　總體設(shè)計(jì)方案1</p><p>　　1.2.1 基本模塊設(shè)計(jì)方案論證與比較1</p><p>　　1.2.2 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案5</p><p>　　2 單元硬件電路設(shè)計(jì)6</p><p>　　2.1 光電對(duì)管尋跡模塊6</p

7、><p>　　2.2電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)6</p><p>　　2.3紅外避障模塊7</p><p>　　2.4 單片機(jī)P89V51核心模塊8</p><p>　　2.5 聲控電路8</p><p>　　2.6 語(yǔ)音播報(bào)模塊9</p><p>　　3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)10</p>

8、<p>　　3.1主程序流程圖10</p><p>　　3.2 傳感器數(shù)據(jù)處理及尋跡程序流程11</p><p><b>　　4 系統(tǒng)測(cè)試12</b></p><p>　　4.1 硬件測(cè)試12</p><p>　　4.2 硬件與軟件的聯(lián)機(jī)測(cè)試12</p><p>　　5 測(cè)試

9、數(shù)據(jù)及實(shí)驗(yàn)結(jié)果13</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)14</b></p><p><b>　　1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　1.1　設(shè)計(jì)要求</b></p><p>　　1.1.1 基本要求</p><p>　　小車可以自動(dòng)尋

10、跡在設(shè)計(jì)好的線路上向前或向后跑。</p><p>　　拍手的聲音可以啟動(dòng)、停止小車運(yùn)動(dòng)。</p><p>　　線路兩端有擋板，當(dāng)小車向一個(gè)方向運(yùn)行到擋板位置停止，然后向反方向續(xù)</p><p>　　運(yùn)行至擋板位置，如此重復(fù)。</p><p>　　小車由電池供電，電池采用1200mah容量，小車運(yùn)行時(shí)間需要持續(xù)24小時(shí)以上。</p>

11、<p>　　小車運(yùn)動(dòng)速度要控制在0.1m/S以上。</p><p>　　1.1.2 擴(kuò)展部分</p><p>　　1、能實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音播報(bào)前后方有障礙物；</p><p>　　1.2　總體設(shè)計(jì)方案</p><p>　　1.2.1 基本模塊設(shè)計(jì)方案論證與比較</p><p><b>　?。?）車體設(shè)計(jì)&

12、lt;/b></p><p>　　方案1：購(gòu)買玩具電動(dòng)車。購(gòu)買的玩具電動(dòng)車具有組裝完整的車架車輪、電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)電路。但是一般的說(shuō)來(lái)，玩具電動(dòng)車具有如下缺點(diǎn)：首先，這種玩具電動(dòng)車由于裝配緊湊，使得各種所需傳感器的安裝十分不方便。其次，這種電動(dòng)車一般都是前輪轉(zhuǎn)向后輪驅(qū)動(dòng)，不能適應(yīng)該題目的方格地圖，不能方便迅速的實(shí)現(xiàn)原地保持坐標(biāo)轉(zhuǎn)90度甚至180度的彎角。再次，玩具電動(dòng)車的電機(jī)多為玩具直流電機(jī)，力矩小，空載轉(zhuǎn)速快

13、，負(fù)載性能差，不易調(diào)速。而且這種電動(dòng)車一般都價(jià)格不菲。因此我們放棄了此方案。</p><p>　　方案2：自己制作電動(dòng)車。經(jīng)過(guò)反復(fù)考慮論證，我們制定了左右兩輪分別驅(qū)動(dòng)，后萬(wàn)向輪轉(zhuǎn)向的方案。即左右輪分別用兩個(gè)轉(zhuǎn)速和力矩基本完全相同的直流電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，車體前部裝一個(gè)萬(wàn)向輪。這樣，當(dāng)兩個(gè)直流電機(jī)轉(zhuǎn)向相反同時(shí)轉(zhuǎn)速相同時(shí)就可以實(shí)現(xiàn)電動(dòng)車的原地旋轉(zhuǎn)，由此可以輕松的實(shí)現(xiàn)小車坐標(biāo)不變的90度和180度的轉(zhuǎn)彎。</p>

14、<p>　　在安裝時(shí)我們保證兩個(gè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)同軸。當(dāng)小車前進(jìn)時(shí)，左右兩驅(qū)動(dòng)輪與后萬(wàn)向輪形成了三點(diǎn)結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)使得小車在前進(jìn)時(shí)比較平穩(wěn)，可以避免出現(xiàn)后輪過(guò)低而使左右兩驅(qū)動(dòng)輪驅(qū)動(dòng)力不夠的情況。為了防止小車重心的偏移，前萬(wàn)向輪起支撐作用。</p><p>　　對(duì)于車架材料的選擇，我們經(jīng)過(guò)比較選擇了有機(jī)玻璃。用有機(jī)玻璃做的車架比塑料車架更加牢固，比鐵制小車更輕便，美觀。</p><p>

15、;<b>　　(2)　電機(jī)的選擇</b></p><p>　　對(duì)于智能小車來(lái)說(shuō)，其驅(qū)動(dòng)輪的驅(qū)動(dòng)電機(jī)的選擇就顯得十分重要。由于本題目要實(shí)現(xiàn)對(duì)尋跡路線的準(zhǔn)確定位和精確測(cè)量，我們綜合考慮了一下兩種方案。</p><p>　　方案1：采用步進(jìn)電機(jī)作為該系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)。由于其轉(zhuǎn)過(guò)的角度可以精確的定位，可以實(shí)現(xiàn)小車前進(jìn)路程和位置的精確定位。雖然采用步進(jìn)電機(jī)有諸多優(yōu)點(diǎn)，步進(jìn)電機(jī)的輸

16、出力矩較低，隨轉(zhuǎn)速的升高而下降，且在較高轉(zhuǎn)速時(shí)會(huì)急劇下降，其轉(zhuǎn)速較低，不適用于小車等有一定速度要求的系統(tǒng)。經(jīng)綜合比較考慮，我們放棄了此方案。</p><p>　　方案2：采用直流減速電機(jī)。直流減速電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)力矩大，體積小，重量輕，裝配簡(jiǎn)單，使用方便。由于其內(nèi)部由高速電動(dòng)機(jī)提供原始動(dòng)力，帶動(dòng)變速（減速）齒輪組，可以產(chǎn)生較大扭力，價(jià)格比步進(jìn)電機(jī)要便宜好多。</p><p>　　我們所選用的直流電

17、機(jī)減速比為1：74，減速后電機(jī)的轉(zhuǎn)速為100r/min。我們的車輪直徑為6cm，因此我們的小車的最大速度可以達(dá)到</p><p>　　V=2πr·v=2*3.14*0.03*100/60=0.314m/s，達(dá)到設(shè)計(jì)要求。</p><p>　　能夠較好的滿足系統(tǒng)的要求，因此我們選擇了此方案。</p><p>　　(3)　電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊</p>&

18、lt;p>　　由于電動(dòng)車采用了前面使用萬(wàn)向輪，兩個(gè)后輪各一個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)方式，所以可使電動(dòng)車旋轉(zhuǎn)360度，這樣即使前后方都碰到障礙物的時(shí)候，電動(dòng)車也可以通過(guò)在原地不斷旋轉(zhuǎn)的方式找到避免撞擊障礙物的線路。在電動(dòng)機(jī)的控制上有兩種方案可供選擇。</p><p>　　方案1:利用9012、2SC8050、及電機(jī)構(gòu)成驅(qū)動(dòng)電路。</p><p>　　如果單片機(jī)89C51控制口輸出高電平，901

19、2截止，2SC8050截止，電機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)。單片機(jī)89C52控制口輸出低電平時(shí)，9012導(dǎo)通，2SC8050導(dǎo)通，電機(jī)開(kāi)始運(yùn)轉(zhuǎn)。該電路比較簡(jiǎn)單，輸出功率足夠大，足以推動(dòng)電機(jī)工作，并且電機(jī)工作時(shí)三極管性能非常穩(wěn)定。但該方案中單片機(jī)部分和電機(jī)供電部分沒(méi)有完全隔離，而電動(dòng)機(jī)在切換時(shí)會(huì)產(chǎn)生巨大的反電動(dòng)勢(shì)，經(jīng)常燒壞單片機(jī)，功耗很大。</p><p>　　方案2：利用LM298及其外部輔助電路和電機(jī)構(gòu)成驅(qū)動(dòng)電路。單片機(jī)控制口接

20、LM298的兩個(gè)輸入控制端IN1,IN2。L298的兩個(gè)輸出端OUT1(2),OUT2(10)接電機(jī)。</p><p><b>　　電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)編碼：</b></p><p>　　根據(jù)上表可知，只要設(shè)定兩塊L298的1IN1,1IN2,2IN1,2IN2四個(gè)控制端口的不同編碼，就可得到電動(dòng)車的前進(jìn)，后退，旋轉(zhuǎn)等不同的運(yùn)行狀態(tài)；且L298的最大輸出電流為2.2A，可使電

21、動(dòng)車快速運(yùn)行。故采用方案2。</p><p><b>　　(4)控制器模塊</b></p><p>　　方案1：采用可編程邏輯期間CPLD作為控制器。CPLD可以實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜的邏輯功能、規(guī)模大、密度高、體積小、穩(wěn)定性高、IO資源豐富、易于進(jìn)行功能擴(kuò)展。采用并行的輸入輸出方式，提高了系統(tǒng)的處理速度，適合作為大規(guī)?？刂葡到y(tǒng)的控制核心。但本系統(tǒng)不需要復(fù)雜的邏輯功能，對(duì)數(shù)據(jù)的

22、處理速度的要求也不是非常高。且從使用、功耗及經(jīng)濟(jì)的角度考慮我們放棄了此方案。</p><p>　　方案1：采用凌陽(yáng)公司的16位單片機(jī)，它是16位控制器，具有體積小、驅(qū)動(dòng)能力高、集成度高、易擴(kuò)展、可靠性高、功耗低、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、中斷處理能力強(qiáng)等特點(diǎn)。處理速度高，尤其適用于語(yǔ)音處理和識(shí)別等領(lǐng)域。但是當(dāng)凌陽(yáng)單片機(jī)應(yīng)用語(yǔ)音處理和辨識(shí)時(shí)，由于其占用的CPU資源較多而使得凌陽(yáng)單片機(jī)同時(shí)處理其它任務(wù)的速度和能力降低。</p&

23、gt;<p>　　本系統(tǒng)主要是進(jìn)行尋跡運(yùn)行的檢測(cè)以及電機(jī)的控制。如果單純的使用凌陽(yáng)單片機(jī)，在語(yǔ)音播報(bào)的同時(shí)小車的控制容易出現(xiàn)不穩(wěn)定的情況。從系統(tǒng)的穩(wěn)定性和編程的簡(jiǎn)潔性考慮，我們放棄了單純使用凌陽(yáng)單片機(jī)而考慮其它的方案。</p><p>　　方案3：P89V51RD2 是一款80C51 微控制器，包含16/32/64kB Flash 和1024 字節(jié)的數(shù)據(jù)RAM。</p><p&g

24、t;　　P89V51RD2 的典型特性是它的X2 方式選項(xiàng)。利用該特性，設(shè)計(jì)時(shí)可使應(yīng)用程序以傳統(tǒng)的80C51 時(shí)鐘頻率（每個(gè)機(jī)器周期包含12個(gè)時(shí)鐘）或X2 方式（每個(gè)機(jī)器周期包含6個(gè)時(shí)鐘）的時(shí)鐘頻率運(yùn)行，選擇X2 方式可在相同時(shí)鐘頻率下獲得2倍的吞吐量。從該特性獲益的另一種方法是將時(shí)鐘頻率減半而保持特性不變，這樣可以極大地降低電磁干擾(EMI)。Flash 程序存儲(chǔ)器支持并行和串行在系統(tǒng)編程（ISP）。并行編程方式提供了高速的分組編程（

25、頁(yè)編程）方式，可節(jié)省編程成本和上市時(shí)間。ISP 允許在軟件控制下對(duì)成品中的器件進(jìn)行重復(fù)編程。應(yīng)用固件的產(chǎn)生/更新能力實(shí)現(xiàn)了ISP 的大范圍應(yīng)用從方便使用的角度考慮，我們選擇了方案3。</p><p>　　(5) 線路跟蹤電路</p><p>　　方案1：采用CCD單色攝像頭，配計(jì)算機(jī)主板及圖像采集卡。對(duì)白背景下，黑線的識(shí)別，目前做的比較成熟，效果相當(dāng)好。但成本高，很難找到合適的載體。<

26、;/p><p>　　方案2：采用顏色傳感器。目前顏色傳感器的應(yīng)用，越來(lái)越廣泛，效果也可以。但幾百元的價(jià)格及相對(duì)復(fù)雜的處理電路，并且還需要光源，所以也不是一個(gè)很好的選擇。</p><p>　　方案3：采用紅外光電發(fā)射接收管。該傳感器不但價(jià)格便宜，容易購(gòu)買，而且處理電路簡(jiǎn)單易行，實(shí)際使用效果很好，能很順利地引導(dǎo)小車按規(guī)定的線路尋跡。我們選擇方案3。</p><p><

27、b>　?。?）聲控模塊</b></p><p>　　方案1：采用凌陽(yáng)公司的單片機(jī)，在語(yǔ)音識(shí)別處理這一塊很好。但是當(dāng)凌陽(yáng)單片機(jī)應(yīng)用語(yǔ)音處理和辨識(shí)時(shí)，由于其占用的CPU資源較多而使得凌陽(yáng)單片機(jī)同時(shí)處理其它任務(wù)的速度和能力降低。按照設(shè)計(jì)的要求，用凌陽(yáng)單片機(jī)不僅成本增加，而且功耗非常大，所以我們放棄選用凌陽(yáng)單片機(jī)處理聲音模塊。</p><p>　　方案2：采用柱極體傳聲器和普通的

28、三極管構(gòu)成的聲控電路，電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，元器件價(jià)格便宜，容易買到?；诘统杀尽⒌凸奈覀冞x擇方案2。</p><p><b>　　(7)　語(yǔ)音模塊</b></p><p>　　方案一：采用APR9600語(yǔ)音錄放集成電路。這是一種永久記憶型語(yǔ)音錄放電路，可重復(fù)錄放10萬(wàn)次。該芯片采用多電平直接模擬量存儲(chǔ)專利技術(shù)，單片電路可錄放32～60秒，串行控制時(shí)可分256段以上，并行控

29、制時(shí)最大可分8段。與ISD同類芯片相比它具有價(jià)格便宜、多種手動(dòng)控制方式、分段管理方便、多段控制時(shí)電路簡(jiǎn)單、采樣速度及錄放音時(shí)間可調(diào)、每個(gè)單鍵均有開(kāi)始停止循環(huán)多種功能等特點(diǎn)。然而其處理速度有限，無(wú)法滿足本設(shè)計(jì)需要尋址操作的需要。</p><p>　　方案二：采用ZY1420A語(yǔ)音模塊。ZY1420A內(nèi)部使用ISD1420作為主控芯片,且具備ISD1420的全部?jī)?yōu)良性能，如大容量的EEROM存儲(chǔ)器，消噪的話筒放大器，

30、自動(dòng)增益調(diào)節(jié)AGC 電路，專用語(yǔ)音濾波電路，高穩(wěn)定性的時(shí)鐘震蕩電路和語(yǔ)音處理電路。除此以外，ZY1420A還對(duì)ISD1420的標(biāo)準(zhǔn)外圍電路作了優(yōu)化并全部集成于模塊內(nèi)部。同用戶使用標(biāo)準(zhǔn)ISD1420的DIP40封裝IC相比較，ZY1420A可以提供更加穩(wěn)定可靠的性能，更低的價(jià)格，更方便的使用，同時(shí)還可以減小實(shí)際的體積。電路內(nèi)部由振蕩器、語(yǔ)音存儲(chǔ)單元、前置放大器、自動(dòng)增益控制電路、抗干擾濾波器、輸出放大器組成。一個(gè)最小的錄放系統(tǒng)僅由一個(gè)麥克

31、風(fēng)、一個(gè)喇叭、兩個(gè)按鈕、一個(gè)電源就可以組成。故系統(tǒng)選用方案二。</p><p>　　1.2.2 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案</p><p>　　題目要求設(shè)計(jì)一個(gè)智能小車，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)尋跡在設(shè)計(jì)好的線路上向前或向后跑，通過(guò)聲音可以控制小車的停止和啟動(dòng)，能夠有避障礙物等功能，本系統(tǒng)以P89V51單片機(jī)作為核心控制芯片，包括紅外檢測(cè)電路、線路尋跡電路、電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路、聲控電路。通過(guò)C編程完成智能小車的監(jiān)控裝置。

32、總體設(shè)計(jì)框圖，如圖1所示。</p><p>　　圖1　智能小車的總體設(shè)計(jì)</p><p>　　2 單元硬件電路設(shè)計(jì)</p><p>　　2.1 光電對(duì)管尋跡模塊</p><p>　　圖2所示電路中，R5起限流電阻的作用，當(dāng)有光反射回來(lái)時(shí)，光電對(duì)管中的三極管導(dǎo)通，R9的上端變?yōu)楦唠娖剑藭r(shí)VT1飽和導(dǎo)通，三極管集電極輸出低電平。</p&g

33、t;<p>　　當(dāng)沒(méi)有光反射回來(lái)時(shí)，光電對(duì)管中的三極管不導(dǎo)通，VT1截至，其集電極輸出高電平。</p><p>　　VT1在該電路中起到濾波整形的作用。</p><p>　　經(jīng)試驗(yàn)和示波器驗(yàn)證，該電路工作性能一般，輸出還有雜散干擾波的成分。如果輸出加施密特觸發(fā)器就可以實(shí)現(xiàn)良好的輸出波形。</p><p>　　但是這種電路用電量比較大，給此種傳感器調(diào)理電

34、路供電的電池壓降較快。究其原因，是因?yàn)楣饷羧龢O管和三極管VT1導(dǎo)通時(shí)的導(dǎo)通電流較大。</p><p>　　考慮用比較器的方案，圖中可調(diào)電阻R1可以調(diào)節(jié)比較器的門限電壓，經(jīng)示波器觀察，輸出波形相當(dāng)規(guī)則，可以直接夠單片機(jī)查詢使用。</p><p>　　而且經(jīng)試驗(yàn)驗(yàn)證給此電路供電的電池的壓降較小。因此我們選擇此電路作為我們的傳感器檢測(cè)與調(diào)理電路。此光電對(duì)管電路簡(jiǎn)單，工作性能穩(wěn)定。</p&g

35、t;<p>　　圖2　 光電尋跡檢測(cè)及放大電路圖</p><p>　　2.2電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)</p><p>　　我們采用電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片L298N作為電機(jī)驅(qū)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)如圖3所示：</p><p>　　圖3 L298N驅(qū)動(dòng)電路</p><p>　　L298N的5、7、10、12四個(gè)引腳接到單片機(jī)上，通過(guò)對(duì)單片機(jī)的編程就可以

36、實(shí)現(xiàn)兩個(gè)直流電機(jī)的PWM調(diào)速以及正反轉(zhuǎn)等功能。</p><p><b>　　2.3紅外避障模塊</b></p><p>　　通過(guò)NE555產(chǎn)生一個(gè)38KHZ的方波，觸發(fā)三極管的導(dǎo)通狀態(tài)，使紅外發(fā)射管發(fā)射，采用一體紅外接收頭接受信號(hào)。遇到障礙物時(shí)送給單片機(jī)一個(gè)高電平觸發(fā)，進(jìn)而控制電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)。</p><p>　　圖3 電源電路圖</p&

37、gt;<p>　　2.4 單片機(jī)P89V51核心模塊</p><p>　　圖5　基于STC89C52的單片機(jī)系統(tǒng)</p><p><b>　　2.5 聲控電路</b></p><p>　　如圖6所示為聲控模塊電路，采用聲音的</p><p><b>　　圖6 聲控電路圖</b><

38、;/p><p>　　2.6 語(yǔ)音播報(bào)模塊</p><p>　　為了實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音對(duì)溫度的播報(bào)功能，選用了集成語(yǔ)音芯片ZY1420A。此方案可以方便對(duì)芯片進(jìn)行尋址播放錄音操作，實(shí)現(xiàn)播報(bào)實(shí)時(shí)溫度值的目的。該模塊具有以下特征：</p><p><b>　　1)重現(xiàn)優(yōu)質(zhì)原聲；</b></p><p>　　2)基本上不耗電信息存儲(chǔ)；<

39、/p><p>　　3)信息可保存100年，可反復(fù)錄放10萬(wàn)次；</p><p>　　4)選址處理多達(dá)160段信息；</p><p>　　5)具有自動(dòng)節(jié)電模式；</p><p>　　6)維持狀態(tài),僅需0.5μA電流；</p><p>　　圖7 ZY1420A管腳功能圖</p><p>　　如圖7所示

40、，首先通過(guò)麥克風(fēng)向語(yǔ)音芯片ZY1420錄入“前方有障礙物”、“后方有障礙物”。當(dāng)單片機(jī)發(fā)出控制指令過(guò)來(lái)時(shí)，自動(dòng)地去尋找相對(duì)應(yīng)音符的地址，并把這些音符通過(guò)揚(yáng)聲器播放出來(lái)。下面是ZY1420地址分配方案:</p><p><b>　　前方有障礙物：00</b></p><p><b>　　后方有障礙物：2a</b></p><p&

41、gt;<b>　　3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　3.1主程序流程圖</b></p><p>　　本設(shè)計(jì)的軟件的主程序流程圖如圖8所示</p><p>　　圖8 系統(tǒng)軟件流程圖</p><p>　　3.2 傳感器數(shù)據(jù)處理及尋跡程序流程</p><p>　

42、　我們用一個(gè)字節(jié)來(lái)代表車底的4個(gè)光電傳感器。用每一個(gè)位來(lái)代表當(dāng)前傳感器的檢測(cè)狀態(tài)。</p><p>　　我們把小車直線行進(jìn)時(shí)分成三種狀態(tài)，當(dāng)中間四個(gè)傳感器都檢測(cè)到白線時(shí)，小車在跑道的正上方，這時(shí)控制兩電機(jī)同速度全速運(yùn)行。當(dāng)檢測(cè)到有一個(gè)傳感器或者同側(cè)的兩個(gè)傳感器偏出白線時(shí)，小車處于微偏狀態(tài)，這時(shí)將一個(gè)電機(jī)速度調(diào)慢，另一電機(jī)速度調(diào)快，完成調(diào)整。當(dāng)檢測(cè)到有三個(gè)電機(jī)偏出時(shí)，小車處于較大的偏離狀態(tài)，這時(shí)把一個(gè)電機(jī)的速度調(diào)至

43、極低，另一電機(jī)全速運(yùn)行，從而在較短時(shí)間內(nèi)完成路線的調(diào)整。</p><p>　　用這種三級(jí)調(diào)速的尋跡算法同單純的判斷檢測(cè)到對(duì)管的位置并作出判斷的方法相比，程序思路清晰，程序執(zhí)行結(jié)果較好。</p><p>　　該檢測(cè)傳感器子程序的流程圖如圖8所示：</p><p>　　圖8 傳感器信息處理子程序流程圖</p><p><b>　　4

44、系統(tǒng)測(cè)試</b></p><p><b>　　4.1 硬件測(cè)試</b></p><p>　?。?）單元模塊的測(cè)試</p><p>　?。ˋ）電源測(cè)試：用數(shù)字萬(wàn)用表電壓檔測(cè)量電池輸出的電壓值是否正常。</p><p>　?。˙）光電對(duì)管線路尋跡模塊測(cè)試：通電后，在光電對(duì)管下面放一張白紙是，用電壓表測(cè)量輸出端是不

45、是為高電平；在放一張貼有黑膠布的紙張?jiān)诠怆妼?duì)管下面，看電壓表的的電壓是否為低電平；來(lái)回移動(dòng)帶有黑膠布的紙張，看電壓表的電壓值是否高低電平的變化。</p><p>　?。–）紅外避障電路的測(cè)試：首先用示波器測(cè)量555輸出端是否有38KHZ的方波輸出；用萬(wàn)用表在輸出端測(cè)量電壓值是否為高電平，用手遮擋下紅外發(fā)射管，觀察電壓值是否為變?yōu)榈碗娖健?lt;/p><p>　　(D) 電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊電路測(cè)試：給

46、L298通電以后，分別對(duì)298每路輸入端一個(gè)高低電平，看電機(jī)是否轉(zhuǎn)動(dòng)；然后在反接試下，電機(jī)是否和開(kāi)始的運(yùn)轉(zhuǎn)方向相反。</p><p>　?。‥）聲控模塊測(cè)試：通電后，用萬(wàn)用表測(cè)量LM358的7腳輸出端的電壓是否為高電平，然后拍掌，看看電壓值時(shí)候有高低電平的變化；沒(méi)有聲響的時(shí)候LM358的7腳始終為高電平。</p><p>　?。‵）語(yǔ)音播放模快的測(cè)試：通過(guò)按鍵給語(yǔ)音芯片選地址，測(cè)試不同的地

47、址是否有不同的發(fā)音，以檢驗(yàn)語(yǔ)音是否正確錄入及能否正常播放。根據(jù)串行模式的設(shè)定，能夠正常播放的設(shè)定語(yǔ)音，說(shuō)明語(yǔ)音芯片的錄用存貯工作成功。接入系統(tǒng)，編程輸出相應(yīng)的行地址，ZY1420能夠正常播放各個(gè)語(yǔ)音，說(shuō)明語(yǔ)音播放?？斓挠布O(shè)計(jì)可行。</p><p>　　4.2 硬件與軟件的聯(lián)機(jī)測(cè)試</p><p>　　根據(jù)前面的測(cè)試，說(shuō)明系統(tǒng)設(shè)計(jì)的軟、硬件設(shè)計(jì)基本取得成功。將把程序經(jīng)編譯、下載到P89V5

48、1RB2芯片中，構(gòu)建電路測(cè)試，觀察小車的運(yùn)行狀態(tài)。整體測(cè)試結(jié)果如表4所示。</p><p>　　5 測(cè)試數(shù)據(jù)及實(shí)驗(yàn)結(jié)果</p><p><b>　　(1 ) 測(cè)試數(shù)據(jù)</b></p><p>　　按照前述的測(cè)試方法，取得到測(cè)試結(jié)果如表1所示。</p><p>　　如表1路程與速度的關(guān)系（L=1.8m）</p>

49、<p>　　(2) 測(cè)試結(jié)果分析</p><p>　　根據(jù)上述測(cè)試結(jié)果，此系統(tǒng)的設(shè)計(jì)基本取得成功，速度達(dá)到設(shè)計(jì)的要求，功耗方面，對(duì)于紅外避障礙和線路尋跡這兩個(gè)電路模塊，我們采用定時(shí)開(kāi)關(guān)中斷的方法控制其工作，這樣避免其在不需要檢測(cè)的時(shí)候消耗電量。功能上達(dá)到了賽題的要求。</p><p><b>　　3 心得與體會(huì)</b></p><p

50、>　　通過(guò)本次設(shè)計(jì)，深深感到理論與實(shí)踐之間的差距。在學(xué)習(xí)單片課程時(shí)，很多知識(shí)點(diǎn)在理論完全理解了，但到具體的電路設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)中，會(huì)出現(xiàn)很多一時(shí)無(wú)法理解的現(xiàn)象，要通過(guò)不斷的通過(guò)強(qiáng)化自身的實(shí)踐動(dòng)手能力的培養(yǎng)，才能用理論來(lái)指導(dǎo)實(shí)踐，通過(guò)實(shí)踐來(lái)進(jìn)一步深入理解理論。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽組委會(huì).第五屆

51、全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)獲獎(jiǎng)作品選編[M].北京：北京理工大學(xué)出版社,2003年第1版.</p><p>　　[2] 王港元.電工電子實(shí)踐指導(dǎo)[M].南昌：江西科學(xué)技術(shù)出版社,2005.03第一版</p><p>　　[3] 謝自美.電子線路設(shè)計(jì)·實(shí)驗(yàn)·測(cè)試[M].武漢：華中科技大學(xué)出版社,2000.5第二版</p><p>　　[4] 胡漢才.單片