《智能電動(dòng)小車(chē)》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《智能電動(dòng)小車(chē)（23頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、1引言 隨著汽車(chē)工業(yè)快速進(jìn)展，能源日趨緊張、環(huán)境壓力加重，加上全世界對(duì)環(huán)境愛(ài)惜定法的不斷完善，以后汽車(chē)的最新進(jìn)展方向確實(shí)是要通過(guò)燃料電池、純電動(dòng)等能源，實(shí)現(xiàn)零排放，零污染。正因?yàn)槿绱?，進(jìn)展以燃料電池和純電動(dòng)為動(dòng)力的“汽”車(chē)成為以后汽車(chē)的主流。燃料電池電動(dòng)汽車(chē)是一種能夠?qū)⑷剂现械幕瘜W(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的能量轉(zhuǎn)扮裝置，通過(guò)車(chē)載氫氣罐直接輸送氫氣，氫氣在燃料電池內(nèi)發(fā)生電化學(xué)反映，轉(zhuǎn)化為電能。缺點(diǎn)是造價(jià)太高，存在必然的平安隱患（如運(yùn)氫車(chē)，加氫站意外爆炸）。而目前從石油中制氫的作法更無(wú)助于解決我的石油缺口問(wèn)題。而且以后低價(jià)高效太陽(yáng)能電池板技術(shù)取得沖破的話，還可在純電動(dòng)汽車(chē)上安裝太陽(yáng)能電池板直接充電，加倍

2、省事。因此為了節(jié)約汽油，減少污染，人們將更多地利用電動(dòng)汽車(chē)、太陽(yáng)能汽車(chē)等。為使汽車(chē)更平安、方便、快捷，以后的智能汽車(chē)將占據(jù)市場(chǎng)的主流。智能汽車(chē)?yán)镉泻芏鄠鞲衅骱妥詣?dòng)裝置，可用雷達(dá)、激光探測(cè)儀等檢測(cè)車(chē)前車(chē)后的物體，保證不發(fā)生撞車(chē)。汽車(chē)衛(wèi)星導(dǎo)向儀能為汽車(chē)選擇正確線路，用“電子眼”識(shí)別道路環(huán)境，由自動(dòng)駕駛系統(tǒng)代司機(jī)駕車(chē)。本章要緊介紹智能電動(dòng)車(chē)的設(shè)計(jì)，在現(xiàn)有玩具電動(dòng)車(chē)的基礎(chǔ)上，加裝光電檢測(cè)器，實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)車(chē)的速度、位置、運(yùn)行狀況的實(shí)時(shí)測(cè)量，并將測(cè)量數(shù)據(jù)傳送至單片機(jī)進(jìn)行處置，然后由單片機(jī)依照所檢測(cè)的各類(lèi)數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)車(chē)的智能操縱。這種方案能實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)車(chē)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)操縱，操縱靈活、靠得住，精度高。本設(shè)計(jì)

3、是利用單片機(jī)的大體作用來(lái)實(shí)現(xiàn)的，單片機(jī)微型運(yùn)算機(jī)是微型運(yùn)算機(jī)的一個(gè)重要分支，也是頗具生命力的機(jī)種。單片機(jī)微型運(yùn)算機(jī)簡(jiǎn)稱(chēng)單片機(jī)，專(zhuān)門(mén)適用于操縱領(lǐng)域，故乂稱(chēng)為微操縱器。本設(shè)計(jì)采納MCS-51系列中的80c51單片機(jī)，80C51采納CHOMS工藝，功耗很低。80c51是一款八位單片機(jī)，它的易用性和多功能性受到了廣大利用者的好評(píng)，它是第三代單片機(jī)的代表。以80c51為操縱核心，利用超聲波傳感器檢測(cè)道路上的障礙，操縱電動(dòng)小汽車(chē)的自動(dòng)避障，快慢速行駛，和自動(dòng)停車(chē)，并能夠自動(dòng)記錄時(shí)刻、里程和速度，自動(dòng)尋跡和尋光功能。 2單片機(jī)簡(jiǎn)介 單片機(jī)進(jìn)展史 初期的單片機(jī)都是8位或4位的。其中最成功的是INTEL的

4、8031,因?yàn)楹?jiǎn)單靠得住而性能不錯(cuò)取得了專(zhuān)門(mén)大的好評(píng)。爾后在8031上進(jìn)展出了MCS51系列單片機(jī)系統(tǒng)?；谶@一系統(tǒng)的單片機(jī)系統(tǒng)直到此刻還在普遍利用。隨著工業(yè)操縱領(lǐng)域要求的提高，開(kāi)始顯現(xiàn)了16位單片機(jī)，但因?yàn)樾詢r(jià)比不睬想并未取得很普遍的應(yīng)用。90年代后隨著消費(fèi)電子產(chǎn)品大進(jìn)展，單片機(jī)技術(shù)取得了龐大的提高。隨著INTELi960系列專(zhuān)門(mén)是后來(lái)的ARM系列的普遍應(yīng)用，32位單片機(jī)迅速取代16位單片機(jī)的高端地位，而且進(jìn)入主流市場(chǎng)。而傳統(tǒng)的8位單片機(jī)的性能也取得了飛速提高，處置能力比起80年代提高了數(shù)百倍。目前，高端的32位單片機(jī)主頻已經(jīng)超過(guò)300MHz，性能直追90年代中期的專(zhuān)用途理器，而一般的型號(hào)出

5、廠價(jià)錢(qián)跌落至1美元，最高端的型號(hào)也只有10美元。今世單片機(jī)系統(tǒng)已經(jīng)再也不只在裸機(jī)環(huán)境下開(kāi)發(fā)和利用，大量專(zhuān)用的嵌入式操作系統(tǒng)被普遍應(yīng)用在全系列的單片機(jī)上。而在作為掌上電腦和電話核心處置的高端單片機(jī)乃至能夠直接利用專(zhuān)用的Windows和Linux操作系統(tǒng)。 MCS51單片機(jī)引腳功能 MCS51系列單片機(jī)是美國(guó)Intel公司于1980年推出的一種8位單片機(jī)系列。該系列的大體型產(chǎn)品是805一、8031和8751o這3種產(chǎn)品之間的區(qū)別只是在片內(nèi)程序存儲(chǔ)器方面。8051的片內(nèi)程序存儲(chǔ)器(ROM)是掩膜型的，即在制造芯片時(shí)已將應(yīng)用程序固化進(jìn)去；8031片內(nèi)沒(méi)有程序存儲(chǔ)器；8751內(nèi)部包括有效作程序存儲(chǔ)器

6、的4KB的EPROM。由于8051的編程需要制造商的支持，8751的價(jià)錢(qián)昂貴，因此8031取得了更為普遍的利用。 以8051單片機(jī)為例講解單片機(jī)的引腳及相關(guān)功能； 《單片機(jī)引腳圖》 P1.0[ 1 □ 40 JIfeu P1.1[ 2 39 ]F9.0/MDO P1.2[ 5 58 JN.l/ADl P1.3[ W 37 ]F0.2/AI2 P1,4[ 5 56 ]K.3/AIG P1,5[ 6 55 JKLWAW P1.6[ 7 ]HI.5/AI6 P1.7[ 8 8031 53 JHI.6/A

7、I6 RST/Vpi[ g 52 ]KI.7/AD7 WF3.0[ 10 8051 51 TO/FB.1[ ii 30 ]AU/PHiG ma/K2[ 12 8731 29 nni/F5.3[ 15 2S ]F2.7/A15 TO"5.4[ id 27 JP2.6/A1<1 11/再.5[ 15 26 ]K.5/A15 畫(huà)P5.G[ L6 25 1K.4/A12 ro/P3,7[ L7 24 ]K.3/A11 XIAL2[ 18 23 JK.2/A10 XIALl[ 19

8、 22 ]F2.1/A8 V=s[ ZO 21 ]K.0/A8 圖8051單片機(jī)引腳 40個(gè)引腳按引腳功能大致可分為4個(gè)種類(lèi)：電源、時(shí)鐘、操縱和I/O引腳。 1.電源： ⑴VCC-芯片電源，接+5V； ⑵VSS-接地端; 注：用萬(wàn)用表測(cè)試單片機(jī)引腳電壓一樣為0v或5v,這是標(biāo)準(zhǔn)的TTL電平。但有時(shí)候在單片機(jī)程序正在工作時(shí)候測(cè)試結(jié)果并非是那個(gè)值而是介于0v-5v之間，其實(shí)這是萬(wàn)用表的響應(yīng)速度沒(méi)這么快罷了，在某一個(gè)剎時(shí)單片機(jī)引腳電壓仍維持在0v或5vo 2 .時(shí)鐘:XTAL—、XTAL2-晶體振蕩電路反相輸入端和輸出端。 3 .操縱線:操縱線共有4根， ⑴AL

9、E/PROG:地址鎖存許諾/片內(nèi)EPROM編程脈沖 ①ALE功能：用來(lái)鎖存P0口送出的低8位地址 ②PROG功能：片內(nèi)有EPROM的芯片，在EPROM編程期間，此引腳輸入編程脈沖。 ⑵PSEN:外ROM讀選通信號(hào)。 ⑶RST/VPD:復(fù)位/備用電源。 ①RST（Reset）功能：復(fù)位信號(hào)輸入端。 ②VPD功能：在Vcc掉電情形下，接備用電源。 （4）EA/Vpp:內(nèi)外ROM選擇/片內(nèi)EPROM編程電源。 ①EA功能：內(nèi)外ROM選擇端。 ②Vpp功能：片內(nèi)有EPROM的芯片，在EPROM編程期間，施加編程電源Vpp。 4.I/O線 80c51共有4個(gè)8位并行I/O端口：P0

10、、P一、P二、P3口，共32個(gè)引腳。 P3口還具有第二功能，用于特殊信號(hào)輸入輸出和操縱信號(hào)（屬操縱總線） 3超聲波傳感器簡(jiǎn)介 大體介紹 超聲波傳感器是利用超聲波的特性研制而成的傳感器。超聲波是一種振動(dòng)頻率高于聲波的機(jī)械波，由換能晶片在電壓的鼓勵(lì)下發(fā)生振動(dòng)產(chǎn)生的，它具有頻率高、波長(zhǎng)短、繞射現(xiàn)象小，專(zhuān)門(mén)是方向性好、能夠成為射線而定向傳播等特點(diǎn)。超聲波對(duì)液體、固體的穿透本領(lǐng)專(zhuān)門(mén)大，尤其是在不透明的固體中，它可穿透兒十米的深度。超聲波碰著雜質(zhì)或分界面會(huì)產(chǎn)生顯著反射形成回波，碰著活動(dòng)物體能產(chǎn)生多普勒效應(yīng)。因此超聲波檢測(cè)普遍應(yīng)用在工業(yè)、國(guó)防、生物醫(yī)學(xué)等方面。 超聲波傳感器要緊材料有（電致伸縮）及

11、銀鐵鋁合金（磁致伸縮）兩類(lèi)。電致伸縮的材料有錯(cuò)鈦酸鉛（PZT）等。壓電晶體組成的超聲波傳感器是一種可逆?zhèn)鞲衅?，它能夠?qū)㈦娔苻D(zhuǎn)變成機(jī)械振蕩而產(chǎn)生超聲波，同時(shí)它接收到超聲波時(shí)，也能轉(zhuǎn)變成電能，因此它能夠分成發(fā)送器或接收器。有的超聲波傳感器既作發(fā)送，也能作接收。發(fā)送與接收略有不同，它適用于在空氣中傳播，工作頻率一樣為23-25KHZ及40-45KHZo這種傳感器適用于測(cè)距、遙、控、防盜等用途。該種有T/R-40-60,T/R-40-12等（其中T表示發(fā)送，R表示接收，40表示頻率為40KHz,16及12表示其外徑尺寸，以計(jì)）。還有一種密封式超聲波傳感器（MA40EI型）。它的特點(diǎn)是具有防水作用（但不

12、能放入水中），能夠作料位及接近開(kāi)關(guān)用，它的性能較好。 超聲波應(yīng)用有三種大體類(lèi)型，透射型用于遙控器，防盜報(bào)警器、自動(dòng)門(mén)、接近開(kāi)關(guān)等；分離式反射型用于測(cè)距、液位或料位；反射型用于材料探傷、測(cè)厚等。 工作原理 人們能聽(tīng)到聲音是由于物體振動(dòng)產(chǎn)生的，它的頻率在20HZ-20KHZ范圍內(nèi)，超過(guò)20KHz稱(chēng)為，低于20Hz的稱(chēng)為。經(jīng)常使用的超聲波頻率為幾十KHZ-JL+MHZo 超聲波是一種在中的機(jī)械振蕩，有兩種形式：橫向振蕩（橫波）及縱向振蕩（縱波）。在工業(yè)中應(yīng)用要緊采納縱向振蕩。超聲波能夠在氣體、及中傳播，其傳播速度不同。另外，它也有和現(xiàn)象，而且在傳播進(jìn)程中有衰減。在空氣中傳播超聲波，其頻率較低

13、，，一樣為兒十KHZ,而在固體、液體中那么頻率可用得較高。在空氣中衰減較快，而在液體及固體中傳播，衰減較小，傳播較遠(yuǎn)。 超聲波傳感器由發(fā)送傳感器（或稱(chēng)波發(fā)送器）、接收傳感器（或稱(chēng)波接收器）、操縱部份與電源部份組成。發(fā)送器傳感器由發(fā)送器與利用直徑為15mm左右的陶瓷振子換能器組成，換能器作用是將陶瓷振子的電振動(dòng)能量轉(zhuǎn)換成超能量并向空中幅射；而接收傳感器由陶瓷振子換能器與放大電路組成，換能器接收波產(chǎn)生機(jī)械振動(dòng)，將其變換成電能量，作為傳感器接收器的輸出，從而對(duì)發(fā)送的超進(jìn)行檢測(cè).而實(shí)際利用中，用發(fā)送傳感器的陶瓷振子的也能夠用做接收器傳感器社的振子。操縱部份要緊對(duì)發(fā)送器發(fā)出的鏈頻率、占空比及稀疏調(diào)制和

14、計(jì)數(shù)及探測(cè)距離等進(jìn)行操縱。 工作方式 假設(shè)對(duì)發(fā)送傳感器內(nèi)諧振頻率為40KHZ的壓電陶瓷片（雙晶振子）施加40KHz高頻電壓，那么壓電陶瓷片就依照所加高頻電壓極性伸長(zhǎng)與縮短，于是發(fā)送40KHZ頻率的超聲波，其超聲波以疏密形式傳播（疏密程度可由操縱電路調(diào)制），并傳給波接收器。接收器是利用壓力傳感器所采納的壓電效應(yīng)的，即在壓電元件上施加壓力，使壓電元件發(fā)生應(yīng)變，那么產(chǎn)生一面為極，另一面為極的40KHz 正弦電壓。因該高頻電壓幅值較小，故必需進(jìn)行放大。超聲波傳感器使得駕駛員能夠平安地倒車(chē)，其原理是利用探測(cè)倒車(chē)途徑上或周?chē)嬖诘娜魏握系K物，并及時(shí)發(fā)出警告。所設(shè)計(jì)的檢測(cè)系統(tǒng)能夠同時(shí)提供聲光并茂的聽(tīng)覺(jué)

15、和視覺(jué)警告，其警告表示是探測(cè)到了在盲區(qū)內(nèi)障礙物的距離和方向。 如此，在狹小的地址不管是停車(chē)仍是開(kāi)車(chē)，借助倒車(chē)報(bào)警檢測(cè)系統(tǒng)，駕駛員壓力就會(huì)減少，并能夠游刃有余地采取必要的動(dòng)作 超聲波傳感器的檢測(cè)范圍取決于其利用的波長(zhǎng)和頻率。波長(zhǎng)越長(zhǎng)，頻率越小，檢測(cè)距離越大，如具有毫米級(jí)波長(zhǎng)的緊湊型傳感器的檢測(cè)范圍為300~500mm波長(zhǎng)大于5mm的傳感器檢測(cè)范圍可達(dá)8m。一些傳感器具有較窄的6º聲波發(fā)射角，因此更適合精準(zhǔn)檢測(cè)相對(duì)較小的物體。另一些聲波發(fā)射角在12º至15º的傳感器能夠檢測(cè)具有較大傾角的物體。另外，咱們還有外置探頭型的超聲波傳感器，相應(yīng)的電子線路位于常規(guī)傳感器外殼

16、內(nèi)。這種結(jié)構(gòu)更適合檢測(cè)安裝空間有限的場(chǎng)合 4直流調(diào)速系統(tǒng) 電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng) 方案一在電動(dòng)機(jī)前段加電位器使之分壓減少以降低轉(zhuǎn)速；同時(shí)在前端并聯(lián)一個(gè)電容能夠使電動(dòng)機(jī)緩慢加速，從而幸免突然加速對(duì)系統(tǒng)的沖擊，幸免輪子打滑。這種方案的缺點(diǎn)是調(diào)劑轉(zhuǎn)速需要人工手動(dòng)調(diào)劑電位器，超級(jí)不方便；小車(chē)剎車(chē)時(shí)由于電容放電，剎車(chē)也很緩慢，不能及時(shí)剎車(chē)。 方案二采納步進(jìn)電機(jī)作為動(dòng)力的來(lái)源，此種方案能夠輕松實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)調(diào)速，但適合的步進(jìn)電機(jī)短時(shí)間內(nèi)較難尋到，同時(shí)增加系統(tǒng)操縱的復(fù)雜程度，而且好的步進(jìn)電機(jī)其價(jià)錢(qián)也不菲 方案三采納專(zhuān)用集成電路芯片L298驅(qū)動(dòng)電機(jī)，用單片機(jī)操縱L298的輸入使之工作在占空比可調(diào)的開(kāi)關(guān)狀態(tài)，精準(zhǔn)調(diào)整電

17、動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速。電子開(kāi)關(guān)的速度專(zhuān)門(mén)快，穩(wěn)固性也極強(qiáng)。缺點(diǎn)是小車(chē)啟動(dòng)時(shí)，由于突然施加的電壓比較高，車(chē)輪容易打滑。 綜合以上兩種方案，咱們選擇第三種。 電動(dòng)機(jī)PWM驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)：小車(chē)有兩臺(tái)電機(jī)，都采納PWM操縱技術(shù)，后輪電機(jī)采納PWM調(diào)劑小車(chē)行駛的速度，前輪電機(jī)采納PWM調(diào)劑小車(chē)的轉(zhuǎn)角。由于咱們有一個(gè)基于PWM原理的H型驅(qū)動(dòng)電路，因此為了節(jié)省時(shí)刻咱們直接采納那個(gè)電路來(lái)操縱前輪。 該電路采納TIP142大功率達(dá)林頓管，以保證電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)剎時(shí)的8A電流要求。電路如下圖。 當(dāng)U1為高電平，U2為低電平常，Q2、Q3管導(dǎo)通，Q4、Q1管截止，電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn);當(dāng)U1為低電平，U2為高電平常，Q2、Q3管

18、截止，Q4.Q1管導(dǎo)通，電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)。另外四個(gè)二極管能夠在U1由高變低時(shí)，通過(guò)DI、D3兩個(gè)二極管形成電動(dòng)機(jī)線圈感應(yīng)回路，起到了愛(ài)惜電動(dòng)機(jī)的作用。咱們運(yùn)用了4N25光耦集成塊將操縱部份與電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)部份隔離開(kāi)來(lái)，如此不僅增加了各系統(tǒng)模塊之間的隔離度，也使驅(qū)動(dòng)電流大大增強(qiáng)了。 咱們采納電機(jī)操縱專(zhuān)用芯片L298來(lái)操縱后輪電機(jī)（如圖）。L298是雙H橋高電壓大電流功率集成電路，能夠用來(lái)驅(qū)動(dòng)2個(gè)直流電動(dòng)機(jī)或步進(jìn)電動(dòng)機(jī)等感性負(fù)載。采納L298作為電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路，靠得住性高，能夠方便地操縱電機(jī)正反轉(zhuǎn)。由圖可見(jiàn)，每一個(gè)H橋的下側(cè)橋臂晶體管發(fā)射極連在一路，其輸出腳（1和15）用來(lái)連接電流檢測(cè)電阻；9腳接邏輯

19、操縱部份的電源；4腳為電機(jī)驅(qū)動(dòng)電源Vs；5、7、10、12腳輸入標(biāo)準(zhǔn)TTL邏輯電平信號(hào)，用來(lái)操縱H橋的開(kāi)和關(guān)； 6、n腳那么為使能操縱端(操縱邏輯如表)。 eetn.5>ch|SchlibZ.Lib| 圖L298驅(qū)動(dòng)電路 表 輸入 功能 Ven=H C=H;D=L Forward C=H;D=L Reverse C=D FastMotorStop Ven=L C=X;D=X FreeRunningMotorStop L298的要緊參數(shù)是：許諾驅(qū)動(dòng)電壓Vs=50V；許諾操縱電壓Vss=50V；直流許諾輸出電流I。(MAX)=2A：直流最大許諾尖峰電

20、流lo(peak)=3A(HlOOus)；許諾采樣電壓VSENSE=-1'2.3V；許諾功耗Ptot=25W(TCASE=75℃)。注意到 L298每一路輸出能夠正常提供1A的電流，峰值電流(100ns之內(nèi))可達(dá)3A。將每一個(gè)L298芯片的兩路輸出并聯(lián)后驅(qū)動(dòng)電機(jī)，那么能夠輸出2A的電流，圖為L(zhǎng)298的輸出并聯(lián)方式。這時(shí)，每一片L298單獨(dú)驅(qū)動(dòng)一個(gè)直流電機(jī)。 圖L298輸出并聯(lián)方式 L298的外圍電路和操縱都比較簡(jiǎn)單，需要認(rèn)真考慮的是采樣電阻Rs的選擇。以下幾個(gè)因素是必需考慮的：電阻本身可能達(dá)到的功耗；L298的許諾采樣電壓是，超過(guò)這一幅度芯片會(huì)自動(dòng)愛(ài)惜；L298的許諾電流和許諾功率限

21、制。依照現(xiàn)有的電源條件,鍥氫電池）,可選U=（兩節(jié)電池串聯(lián)）或U=（3節(jié)電池串聯(lián)）。假設(shè)選U=,IMAX幾乎能夠許諾達(dá)到最大值2A,令Rs=1。已經(jīng)能夠知足要求（因?yàn)閷?shí)際電機(jī)電流不可能達(dá)到2A）；假設(shè)選U=,那么為了愛(ài)惜芯片，必需強(qiáng)制IMAX〈二，如此選擇Rs=2Q是比較穩(wěn)妥的。實(shí)際實(shí)驗(yàn)選擇Rs=Q也還能夠正常工作;令Rs=1C時(shí)，一旦轉(zhuǎn)速過(guò)快，芯片會(huì)燒毀。最后，不論Rs=1Q仍是Rs=2Q,電阻的功耗PR（MAX）二Rs2XIMAX都會(huì)比較大。實(shí)際利歷時(shí)，以選擇5W系列的電阻為宜,不然會(huì)致使整個(gè)電路驅(qū)動(dòng)能力的下降。圖為用L298驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)的整體電路圖，其中PWM（脈寬輸入）和Directi

22、on（轉(zhuǎn)動(dòng)方向）由操縱電路給出。 圖L298驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)整體電路 5超聲波避障系統(tǒng) 時(shí)刻差測(cè)距法 系統(tǒng)中采納的傳感器是UCM40T/R,采納聲波反射原理，在測(cè)量進(jìn)程中聲波信號(hào)由傳感器發(fā)出。在發(fā)射時(shí)刻的同時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)，超聲波在空氣中傳播，途中碰著障礙物就當(dāng)即反射回來(lái)，超聲波接收器收到反射波就當(dāng)即停止計(jì)時(shí)。因此能夠采歷時(shí)刻差測(cè)距法，依照計(jì)時(shí)器記錄的時(shí)刻就能夠夠計(jì)算動(dòng)身射點(diǎn)距障礙物的距離/即S=V*AT/2(1) 式中V為超聲波在空氣中的傳播速度,該值與溫度有關(guān),經(jīng)計(jì)算其在常溫下近似為340m/s。ZXT為發(fā)射，接收信號(hào)的時(shí)刻差，系統(tǒng)中在小汽車(chē)車(chē)前左，右雙側(cè)別離放置一對(duì)超聲波傳感器，

23、可別離測(cè)量出小汽車(chē)距離雙側(cè)障礙物的距離，依照這兩個(gè)距離的遠(yuǎn)近決定小汽車(chē)的轉(zhuǎn)向，同時(shí)由這兩個(gè)距離差及小汽車(chē)的時(shí)速?zèng)Q定轉(zhuǎn)向的時(shí)刻 系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 該系統(tǒng)由8051單片機(jī)，超聲波發(fā)射電路接收放大電路比較電路及顯示電路組成。 40KHz振蕩器產(chǎn)生40KHz的頻率信號(hào)用來(lái)驅(qū)動(dòng)超聲波傳感器，每次發(fā)射包括 20個(gè)脈沖。當(dāng)?shù)谝粋€(gè)超聲波脈沖發(fā)射后，單片機(jī)中的計(jì)數(shù)器開(kāi)始計(jì)數(shù)，在檢測(cè)到第一個(gè)回波脈沖的剎時(shí)計(jì)數(shù)器停止計(jì)數(shù)，由/XT可計(jì)算出距離雙側(cè)障礙物的距離,然后利用這兩個(gè)距離的比較結(jié)果及小汽車(chē)的當(dāng)前時(shí)速操縱汽車(chē)的轉(zhuǎn)向及轉(zhuǎn)向時(shí)刻。80c51單片機(jī)的用行口RXD,TXD別離與顯示電路的RXD,TXD相連，組成串行顯示

24、電路。按時(shí)/計(jì)數(shù)器TO、T1與40KHz振蕩器的操縱端相連，在40KHz振蕩器發(fā)觸發(fā)脈沖的同時(shí)開(kāi)啟TO、T1。、各通過(guò)一個(gè)開(kāi)關(guān)二極管IN4148與比較器LM424的基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路操縱端連接，發(fā)射超聲波時(shí)置、為“1”，輸出的電平能夠抑制比較器的翻轉(zhuǎn)，從而能有效地抑制發(fā)射器發(fā)射的超聲波直接輻射到接收器而致使錯(cuò)誤的檢測(cè)。發(fā)射終止后、置為“0”?，F(xiàn)在通過(guò)掃描與比較器輸出端連接的、，依照、的輸入狀態(tài)判定是不是接收到回波，收到回波當(dāng)即關(guān)閉TO、Tlo這時(shí)TO、T1的值為超聲波走過(guò)的時(shí)刻。、接電動(dòng)車(chē)左前輪，右前輪轉(zhuǎn)向操縱電路。 超聲波發(fā)射及驅(qū)動(dòng)電路 A 發(fā)射信號(hào) （自 P1.0 口） 圖超聲

25、波發(fā)射及驅(qū)動(dòng)電路 由CD4069組成的四個(gè)反相器用于驅(qū)動(dòng)超聲波發(fā)生器TX,之因此利用兩兩并聯(lián)的方式是為了讓TX在發(fā)射超聲波時(shí)取得足夠的功率。兩個(gè)三極管2SC1815起到電平匹配的作用，將單片機(jī)I/O□的高電平+5V提高至CD4069所需要的輸入高電平+9V左右。與非門(mén)CD4011將輸入的方波信號(hào)分解出一個(gè)反向信號(hào)，這一正一反的信號(hào)都由反相器CD4069驅(qū)動(dòng)后，通過(guò)電容C1的相移作用產(chǎn)生了180度的相差，于是正反信號(hào)疊加成一個(gè)具有正負(fù)電平的脈沖信號(hào)作為超聲波發(fā)射器的發(fā)射信號(hào)。通過(guò)圖的驅(qū)動(dòng)電路脈沖信號(hào)以超聲波的形式發(fā)射出去。 超聲波同意及回波檢測(cè)電路 同意換能器UCM40R同意超聲信號(hào)，

26、由于超聲波在空氣中傳播時(shí)，其能量的衰減程度與傳播距離成正比，因此超聲波傳感器的同意信號(hào)一樣在Imv-lv之間，因此，同意電路要提供很高的放大增益。本系統(tǒng)選用兩片LM833N組成的兩級(jí)放大電路，對(duì)接收到的超聲波進(jìn)行放大處置。信號(hào)經(jīng)放大以后，輸入到LM358N的正端，與基準(zhǔn)電壓相較較。當(dāng)輸出端（與單片機(jī)的、連接）輸出高電平，停止計(jì)時(shí)。 接幃號(hào)（送卸1.2口） 6小車(chē)尋跡尋光原理 黑線檢測(cè) 雙側(cè)對(duì)稱(chēng)放置兩個(gè)紅外接近開(kāi)關(guān)（型號(hào)為E18-DS10NA,輸出TTL電平，能夠直接與單片機(jī)的I/O口相連）兩開(kāi)關(guān)之間的距離為。當(dāng)輸出低電平“0”時(shí),檢測(cè)到的為黑線；當(dāng)輸出高電平“1”時(shí)，檢測(cè)到的不

27、是黑線。檢測(cè)的時(shí)候分析兩個(gè)接近開(kāi)關(guān)的電平，依照不同邏輯確信小車(chē)的不同動(dòng)作,具體算法如表所列。 表小車(chē)動(dòng)作邏輯電平 狀態(tài)號(hào) 開(kāi)關(guān)1（左） 開(kāi)關(guān)2（右） 相應(yīng)動(dòng)作 A 1 1 直進(jìn) B 0 1 左轉(zhuǎn) C 1 0 右轉(zhuǎn) D 0 1 左轉(zhuǎn) E 1 0 右轉(zhuǎn) F 0 0 錯(cuò)誤提示后退 考慮各傳感器會(huì)對(duì)單片機(jī)產(chǎn)生必然的干擾，因此采納電壓比較器LM324對(duì)信號(hào)進(jìn)行隔離，保證系統(tǒng)工作的穩(wěn)固性。 實(shí)測(cè)數(shù)據(jù) 選取高鳧度放光二極管和光敏電阻。光敏電阻用于檢測(cè)黑、白線，高亮度放光二極管用于照克以抗擊自然光線的干擾，提高傳感器的靈敏度。傳感器檢測(cè)電路中

28、A點(diǎn)電壓送入電壓比較器的反相輸入端V-并與同相端的電壓V+作比較，電壓比較器輸出低電平常傳感器位于黑線上，輸出高電平常傳感器位于白線上。表是兩個(gè)傳感器的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，為了準(zhǔn)確地域分黑紙和白紙，提高精度，應(yīng)為每一個(gè)傳感器選取適合的同相端電壓V+,一樣為傳感器位于黑白紙所測(cè)兩個(gè)電壓的平值。 傳感器1可取V+=，傳感器2可取V+=，依照丫+4七”位1+1<2）*口2可選取適合的1^一、R2o因?yàn)樵?shù)的離散性，表1中實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)不同較大，因此依實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)為每一個(gè)傳感器選取分壓電阻，或串聯(lián)周密電位器進(jìn)行實(shí)際調(diào)整。為了提高傳感器的靈敏度，制作傳感器時(shí)可將發(fā)光二極管和光敏電阻外衣塑料管。 表實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)

29、傳感器位置 UA 傳感器1 黑紙 白紙 傳感器2 黑紙 白紙 為保證電動(dòng)車(chē)沿黑線來(lái)回行駛，在電動(dòng)車(chē)的前、后的中心線雙側(cè)等距離安裝兩個(gè)傳感器，兩個(gè)傳感器之間的距離應(yīng)略大于尋跡線的寬度。傳感器與地面的距離不同時(shí)，測(cè)出的數(shù)據(jù)也不同，離地面越近，位于白紙與黑紙時(shí)測(cè)出的電壓差越大，精度越高。 光源檢測(cè)電］ 為了將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，咱們?cè)谛≤?chē)前端放置3個(gè)光電池。將測(cè)得的電信號(hào)通過(guò)比較器后輸入到單片機(jī)中進(jìn)行處置。依照比較器1和比較器2的輸出信號(hào)，調(diào)整小車(chē)前進(jìn)方向，使小車(chē)沿光源方向行進(jìn)。咱們?cè)诠怆姵厣咸咨媳厝婚L(zhǎng)度的熱縮管，有效地幸免了其他光源的干擾，達(dá)到了較好地操縱成效。

30、 停車(chē)傳感器及行車(chē)距離檢測(cè) 停車(chē)傳感器的結(jié)構(gòu)如圖所示，喇叭口與燈光成一個(gè)角度，使光敏傳感器只有在接近光源處才能被照射到，實(shí)現(xiàn)停車(chē)。 光敏 傳感器 圖停車(chē)傳感器 測(cè)距原理：將光柵安裝在電機(jī)軸上，當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，光柵也隨之轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)安裝在光柵一側(cè)的紅外發(fā)光二極管點(diǎn)兜，在光柵的另一側(cè)設(shè)有紅外三極管，用于接收紅外發(fā)光二極管發(fā)出的紅外線信號(hào)。由于光柵隨電機(jī)高速轉(zhuǎn)動(dòng)，那么紅外線三極管接收到的確實(shí)是一系列脈沖信號(hào)將該信號(hào)傳輸?shù)?0c51單片機(jī)的內(nèi)部計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)，依照預(yù)先實(shí)測(cè)的數(shù)據(jù)換算關(guān)系即可計(jì)算出電動(dòng)機(jī)車(chē)的行車(chē)距離。 由于紅外檢測(cè)具有反映速度快，定位精度高，靠得

31、住性強(qiáng)。和可見(jiàn)光傳感器所不能比擬的優(yōu)勢(shì)，故采納紅外光電碼盤(pán)測(cè)速方案。具體電路同圖行車(chē)距離檢測(cè)電路所示。 圖行車(chē)距離檢測(cè) 7程序流程 本設(shè)計(jì)采納模塊化結(jié)構(gòu)，山引導(dǎo)線測(cè)試程序，障礙物測(cè)試程序，傳感器和諧程序組成。 圖程序流程圖 結(jié)論 在本設(shè)計(jì)中，基于80c51單片機(jī)的智能電動(dòng)小車(chē)操縱系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,本錢(qián)較低,利用經(jīng)濟(jì),而且運(yùn)行平穩(wěn)靠得住,抗干擾能力強(qiáng),經(jīng)實(shí)驗(yàn)論證能夠知足設(shè)計(jì)初衷，同時(shí)也為以后更深

32、更細(xì)的研究智能電動(dòng)車(chē)奠定良好的理論基礎(chǔ)。這次設(shè)計(jì)鍛煉了自己獨(dú)立試探的能力，促使自己將所學(xué)的專(zhuān)業(yè)知識(shí)綜合起來(lái)，去解決實(shí)際問(wèn)題。同時(shí)對(duì)單片機(jī)結(jié)構(gòu)，編程及傳感器等知識(shí)有了更深的了解，為以后的工作和學(xué)習(xí)打下了基礎(chǔ)。 參考文獻(xiàn) (1)吳作好；；；；2020 (2);智能電動(dòng)車(chē)操縱系統(tǒng)設(shè)計(jì)2007 (3) 簡(jiǎn)易智能電動(dòng)車(chē)超聲波自動(dòng)避障系統(tǒng)2005 (4) 基于80c51單片機(jī)的智能電動(dòng)小車(chē)2020 (5)；80c51單片機(jī)擴(kuò)展外部中斷源的幾種方式2020 (6)寧慧慧，余紅英.工業(yè)操縱運(yùn)算機(jī)，2020, (7)朱俊.[J].常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2006, (8)劉燕,劉志.[J].

33、自動(dòng)化與儀器儀表，2007 (9)王麗，姚葉鵬,馬國(guó)強(qiáng)，鄧哲，張俊方.[J], (10)陸翔宇，李建軍.[J], (11)張飛舟，沈程智，范躍祖.[J], (12) V.Galdi1,L.Ippolito1,A.Piccolo1andA.Vaccaro1 Agenetic-basedmethodologyforhybridelectricvehiclessizingSpringerBerlin/Heidelberg2001 (13)MatthewBarthl,MichaelToddl,HiroshiMurakami2 IntelligentTransportationSystem

34、TechnologyinaSharedElectric VehicleProgram TransportationResearchBoardoftheNationalAcademies (14) MatthewBarthl,MichaelToddl UserBehaviorEvaluationofanIntelligentSharedElectricVehicleSystemTransportationResearchBoardoftheNationalAcademies2007 (15) JVanMierlol,GMaggettol Vehiclesimulationprogra

35、m:atooltoevaluatehybridpowermanagementstrategiesbasedonaninnovativeiterationalgorithmProfessionalEngineeringPublishing2001 引導(dǎo)線測(cè)試子程序 MAIN:MOVPl,#OFFH ACALLDELAYIS CLR CC1:JNB,CC2 CLR AJMPCC1 CC2:JNB,CC3 CLR AJMPCC2 CC3:AJMPCC1 DELAY1S; MOVR3,#50 DI:MOVR4,#20D2:MOVR5,248DJNZR5,$DJNZR4,D2

36、DJNZR3,D1RET障礙物測(cè)試子程序MAIN:MOVPK#0FFHACALLDELAYISSS:CLRNOP DD1:JNB,DD1SETBNOP NOPNOPNOPNOPNOPACALLDELAYCLR ACALLDELAY5SSETBCLRCLR ACALLDELAY5SACALLDELAY5SACALLDELAY5SMOVP1,#OFFHAJMPSSDD3:JNB,DD3SETBNOPNOPNOPNOP NOP NOP CLR ACALLDELAY5SSETB CLR CLR ACALLDELAY5SMOVP1,nOFFHAJMPDD2DELAY1S: MOV

37、R3,#50 DI:MOVR4,#20D2:M0VR5,248DJNZR5,$DJNZR4,D2DJNZR3,D1RET DELAY5S: MOVR3,#5D3:MOVR4,#20D4:M0VR5,248DJNZR5,$DJNZR4,D4DJNZR3,D3RET DELAY: NOP NOP NOP NOP NOP RET DD2: NOP NOPNOPNOP NOPEND傳感器和諧子程序MAIN: MOVTMOD,#50HMOVTH1.#00HMOVTHO,#00HMOVPl,#OFFHACALLDELAYISCLRAJMPLINEMOV4OH,#00HMOV4

38、1H,#00HMOV42H,nOOHMOV43H,#OOHMOV50H,#40HACALLBCDACALLDISPMOV40H,50HGOFORWARDSS1:JB,SSOACALLMEATALAJMPSSI SSO:JNB,SS2;LINEAJMPLINE;SS2SS2:JNB,SS3AJMPGUAIWANSS3:AJMPSSIMEATAL:DD1:JNB,DD1MOV40H,50HMOVA,40HADDA,#O1HINC40HMOVA,4OHDAA MOV40H,A MOV41H,#OOH MOV42H,#OOH MOV43H,#OOHMOV50H,40HACALLBCDACAL

39、LDISPACALLDELAYIS MOV40H,50H AJMPSSI DISP:MOVSCON,#OOHMOVRO,#40HMOVR2,#O4HL00C9:M0VSBUF,?ROLOOCB:JNBtl,$CLRT1INCRO DJNZR2,L00C9RET BCD:MOVRO,#40H MOVR2,#04H MOVDPTR,#TABLTAB:MOVA,?ROMOVCA,?A+DPTRMOV?RO,AINCRODJNZR2,TABRETTABL:DBOCOH0F9H0A4HOBOH99H92H82H0F8H80H90HLINE:SETBSETB SETBNOPCLRREJUD

40、:JB,CONTRJB,GUAIWANAJMPREJUDCONTR:CLRACALLDELAY9SJB,GUAIWANSETBNOPJB,GUAIWANNOPNOPJBGUAIWANNOPNOPNOPCLR ACALLDELAY8SJB,GUAIWANSETB JB,GUAIWANAJMPREJUDAJMPSSIGUAIWANCLRCLR ACALLDELAY6SSETB ACALLDELAY6SSETB ACALLDELAY1SCLR ACALLDELAY6SSETB EE1:JB,EE1 SETB ACALLDELAYCLR ACALLDELAY25SMOVPl,ttO

41、FFHACALLDELAYISACALLDELAYISACALLDELAYISACALLDELAYISACALLDELAYISCLR FF1:JNB,FF1MOVPl,#0FFHACALLDELAYCLR ACALLDELAYISACALLDELAY5SSETB ACALLDELAYISCLR CLR ACALLDELAYISACALLDELAY5SACALLDELAY25SSETB ACALLDELAYCLR ACALLDELAYISSETB ACALLDELAYISACALLDELAY5SGGI:SETB ACALLDELAYJNB,GG2CLR ACALLDELAYISACALLDELAYISAJMPQQ GG2:CLR ACALLDELAY CLR ACALLDELAY5S SETB ACALLDELAY25S AJMPGG1 QQ:MOVP1,#OFFH END