單片機(jī)智能循跡小車教學(xué)研究

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【摘要】現(xiàn)在是個(gè)計(jì)算機(jī)和信息技術(shù)都在高速發(fā)展的時(shí)代，而且越來(lái)越受到重視的智能技術(shù)的開(kāi)發(fā)的速度也在加快增長(zhǎng)。計(jì)算機(jī)的智能化程度在不斷的發(fā)展，應(yīng)用范圍也從原先的相對(duì)單一到后來(lái)的多元化發(fā)展。

【關(guān)鍵詞】智能循跡小車；硬件結(jié)構(gòu)；教學(xué)研究

現(xiàn)在迅速發(fā)展的科學(xué)，應(yīng)用領(lǐng)域較多的機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展勢(shì)頭十分迅猛，其中的一個(gè)應(yīng)用的典范就是技能循跡小車，它是機(jī)器人技術(shù)與智能控制技術(shù)的結(jié)合。除此之外的系統(tǒng)控制和智能機(jī)器人相比較為簡(jiǎn)單，但是出行速度的配合比較嚴(yán)格，小車需要通過(guò)傳感器來(lái)獲取目標(biāo)道路信息，然后結(jié)合智能車的狀態(tài)做出決策，這樣對(duì)于行車速度的調(diào)整，可以更加精準(zhǔn)的跟蹤道路。

1.智能尋跡小車總體簡(jiǎn)介

1.1關(guān)于智能循跡小車總體硬件結(jié)構(gòu)。智能循跡小車的構(gòu)造相對(duì)復(fù)雜，其中包含著必不可少的主控制模塊，以及起著決定作用的是循跡模塊，充當(dāng)驅(qū)動(dòng)作用的電動(dòng)驅(qū)動(dòng)模塊和外圍電路模塊。這樣是的循跡模塊殘陽(yáng)的是外光電傳感器，方法是模塊化設(shè)計(jì)，如果想要給各個(gè)模塊能夠供電穩(wěn)定，就要把輸出的電影穩(wěn)定在+5V。

1.2智能小車的工作原理簡(jiǎn)介。將黑線放置在白色的地板上，并且空出兩厘米的間隙。這樣發(fā)射管發(fā)出紅外線，接受則是結(jié)束管。這樣，電信號(hào)由物理信息號(hào)轉(zhuǎn)化，然后又由放大電路處理。在循跡過(guò)程中，因?yàn)楹谏桶咨姆瓷湎禂?shù)不一樣，所以在小車行駛的過(guò)程中可以通過(guò)判斷三極管的強(qiáng)弱來(lái)決定小車的走向。本來(lái)設(shè)計(jì)是三隊(duì)紅外傳感器，一字型分分布方式。后來(lái)是因?yàn)榻邮懿坏椒瓷浠貋?lái)的紅外線，只有兩邊左右的傳感器能夠接受，這樣小車偏離黑色軌道，小車向右偏轉(zhuǎn)，同理則向左偏轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)循跡。

2.關(guān)于智能循跡小車的芯片簡(jiǎn)介

2.1主控模塊STCC89C52的簡(jiǎn)介。整個(gè)設(shè)計(jì)的大腦，傳感器的輸出端SEN1，SEN2，SEN3強(qiáng)洗腦輸入到單片機(jī)，處理后，輸出給L293D引腳，完成對(duì)小車控制，這樣的電路有外圍電路的組成部分。其中對(duì)完成電信號(hào)的輸入，這樣的引腳相連，可以完成單片機(jī)過(guò)的信號(hào)輸入給電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路。

2.2TCRT5000傳感器模塊簡(jiǎn)介。TCRT5000型號(hào)的紅外光傳感器有三對(duì)。一字型分布的三對(duì)傳感器，可以簡(jiǎn)單的檢測(cè)出陳旭的控制算法，讓小車變得很穩(wěn)定。但是這種方法并不合適彎道信號(hào)的才氣準(zhǔn)確性。高發(fā)射功率的紅外光電二極管是其中的一個(gè)紅外光傳感器，另一個(gè)則是接受紅外線的高度靈敏的廣電三極管租車。這其中的藍(lán)白電位器和一個(gè)滑動(dòng)變阻器組成，這樣可以調(diào)整整個(gè)R3的組織然后達(dá)到反射光的靈敏度。還有一個(gè)是發(fā)射二極管的不斷發(fā)射紅外吸納，這樣紅外線強(qiáng)度足夠大的時(shí)候，也就是反射回家的時(shí)候，飽和的光敏三極管，模塊的輸出為高電平；低電平則是沒(méi)有反射回來(lái)的時(shí)候。光敏三極管有光信號(hào)轉(zhuǎn)成電信號(hào)的功能，也有對(duì)電信號(hào)放的的功能。

2.3放大模塊的電信號(hào)。傳感器中的電信號(hào)比較薄弱，不能為作為單片機(jī)的輸入，這樣則要接一個(gè)放大電路進(jìn)行處理。其中SN74HCO4N芯片以及外圍電路的的放大電路。這個(gè)電路不同于其它電路的地方就是它有六組相同的反相器。所以說(shuō)，當(dāng)電信號(hào)給傳感器的時(shí)候，電平會(huì)呈現(xiàn)負(fù)極。這樣紅外傳感器的輸入則可以是其接口。施密特觸發(fā)器的重要特點(diǎn)是可以能夠把緩慢的輸入整形成演變陡峭的矩形的脈沖。

3.智能循跡小車的軟件設(shè)計(jì)

智能小車想要能夠自動(dòng)控制，就必須要執(zhí)行相應(yīng)的軟件。

3.1主要的程序函數(shù)。在程序開(kāi)始的時(shí)候便是進(jìn)入了主函數(shù)，這樣延遲函數(shù)達(dá)到了穩(wěn)定的狀態(tài)。后倆的軟禁進(jìn)行斷點(diǎn)運(yùn)行，這樣在晶振下可以延遲100ms，后來(lái)進(jìn)入while循環(huán)，一些列過(guò)程后，三個(gè)傳感器中，右邊的傳感器輸出的的是高電壓，左邊和中間的傳感器輸出的低電壓，多以小車進(jìn)行右拐。

3.2小車前進(jìn)子程序模塊。這個(gè)程序中，L293D芯片能一直保持高電平。小車如果想要行進(jìn)，就必須要用到小車前進(jìn)子程序模塊。

3.3小車的左轉(zhuǎn)子程序模塊。小車左轉(zhuǎn)子程序模塊的目的是讓EN1和EN2保持相當(dāng)高的電平。在實(shí)現(xiàn)小車的左轉(zhuǎn)時(shí)，要保證左邊的電機(jī)不動(dòng)，然后左輪不轉(zhuǎn)動(dòng)的情況下右輪轉(zhuǎn)動(dòng)。

3.4小車右轉(zhuǎn)子的程序模塊。小車右轉(zhuǎn)子程序模塊的目的是讓右邊電機(jī)停止不轉(zhuǎn)動(dòng)，后來(lái)的右輪不動(dòng)左輪轉(zhuǎn)動(dòng)，這樣就實(shí)現(xiàn)了小車的右轉(zhuǎn)。

3.5延時(shí)子程序的模塊。系統(tǒng)的初始化想要達(dá)到最佳的狀態(tài)就必須要用到延時(shí)子程序的模塊，由KELL軟件的斷電測(cè)試，11.0592Mhz的晶振頻率，N=10的情況，就可以延時(shí)100ms。

3.6人臉識(shí)別功能的實(shí)現(xiàn)。在人臉識(shí)別模塊方面，機(jī)器人的人體頭部會(huì)安裝一個(gè)針孔攝像頭，目的是為了能夠采集站在攝像頭對(duì)面的信息，客觀世界中出現(xiàn)的人臉和機(jī)器人系統(tǒng)中出現(xiàn)的資料進(jìn)行對(duì)比，如果能夠匹配成功，觸發(fā)了語(yǔ)言模塊和機(jī)械模塊，就能夠?qū)崿F(xiàn)與此人握手和對(duì)話等等互動(dòng)。

4總結(jié)

大量的硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)組成這個(gè)機(jī)器人系統(tǒng)。硬件系統(tǒng)包括機(jī)器人載體和機(jī)械運(yùn)動(dòng)，系統(tǒng)的軟件部分人臉識(shí)別的控制功能，并調(diào)用人臉識(shí)別模塊和語(yǔ)音模塊等進(jìn)行人機(jī)交互。人、單個(gè)的人臉識(shí)別功能和多人的人臉識(shí)別功能都通過(guò)這個(gè)人臉識(shí)別模塊得以實(shí)現(xiàn)。

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作者：張馨月 夏歡 單位：西藏大學(xué)