寻迹电路如图所示，该电路中主要芯片是，它内部是将模拟电压信号与基准电压相比较的电路，通过比值不同，反馈高低电平给单片机。图寻迹模块电路寻迹模块中使用的光电对管共有四对，分别安装在小车两侧和前端，如图所示，当“前”与“前”在黑线上，“左”与“右”在黑线外，小车前进。在前进的过程中，如果“前”偏出黑线，如图，则小车向右微动，如果“前”偏出黑线，如图，则小车向左微动，最终使前端两个传感器处于黑线上。当小车处于图状态，即“左”在黑线上，“右”在黑线外，同时“前”与“前”在黑线外，小车左转。当小车处于图状态，即“左”在黑线外，“右”在黑线上，同时“前”与“前”在黑线外，小车右转，详细表光电传感器真值表。图寻迹右微动图寻迹直走图寻迹左微动图寻迹左转传感器位置图图寻迹右转传感器位置图表光电传感器状态真值表左右前前正常行驶左转右转左微动右微动停止.直流电机驱动模块介绍电机驱动模块用于驱动小车轮子转动，使小车行进。该模块中主要使用芯片，它是公司的产品，内部包含通道逻辑驱动电路，是种二相和四相电机的专用驱动器，即内含二个桥的高电压大电流双全桥式驱动器，接收标准逻辑电平信号，可驱动以下的电机。如图，小车上有四个直流电机，左侧两个电机,为组，右测两个电机,为组，分别接在两个芯片上，两个芯片共有八个信号口，相同的分别并联在起，这样通过四个端口就能控制四个电机运动，控制信号详见表。表电机转动状态编码左侧电机右侧电机左侧电机,右侧电机,小车运动状态正转正转小车前进正转反转小车左转正转停止以左侧电机为中心原地左转反转正转小车右转停止正转以右侧电机为中心原地右转反转反转小车后退对于电机的调速，我们采用调速的方法。其原理就是开关管在个周期内的导通时间为，周期为，则电机两端的平均电压，其中占空比，是电源，如图。电机的转速与电机两端的电压成正比，而电机两端的电压与控制波形的占空比正正比，因此电机的速度与占空比成正比，即占空比越大，电机转速越快。图输出波形图电机驱动模块硬件电路图般在购置小车时，会附带购买小车驱动，这样不但省去自己制作，并能到达比较好的稳定性，直流电机所用的驱动如图所示。在接线时，小车左侧两个电机和右测两个电机分别为组，接在电机驱动的电机输出端口电机输出端口上，为电机的使能端，为电机旋转方向控制端，驱动部分端子供电范围是，逻辑部分端子供电范围是。图双桥直流电机驱动第章智能清障小车软件部分.软件开发平台是美国公司出品的语言软件开发系统。与汇编相比，语言在功能结构可读性可维护性都有明显的优势。软件提供丰富的库函数和功能强大的集成开发调试工具，全界面。另外重要的点，只要看下编译后生成的汇编代码，就能体会到生成的目标代码效率非常之高，多数语句生成的汇编代码很紧凑，容易理解。在开发大型软件时更能体现高级语言的优势。开发中除必要的硬件外，同样离不开软件，我们写的源程序要变为可以执行的机器码有两种方法，种是手工汇编，另种是机器汇编，目前已极少使用手工汇编的方法。随着开发技术的不断发展，从普遍使用汇编语言到逐渐使用高级语言开发，单片机的开发软件也在不断发展，软件除了致力于单片机的编程开发平台外，还针对目前最流行开发项目出品了软件平台以及支持在线调试的串口烧写。提供了包括编译器宏汇编连接器库管理和个功能强大的仿真调试器等在内的完整开发方案，通过个集成开发环境将这些部份组合在起，如图所示。图开发平台截图设计程序时，我们使用语言进行编写，在开发环境中，编写好的程序通过编译，可以清楚的看到自己编写程序中的错误和警告。人性化的设计功能，使编程人员更加方便编写设计程序。同时，编译成功的程序可以通过仿真调试，了解每步单片机所占用的口和所耗费的时间，如图所示是程序调试的过程。图程序调试图.软件开发调试当编写的总程序通过编译成功后，就可以进行软件仿真。此时我们就需要这款软件，是英国公司出版的工具软件，它不仅具有其它工具软件的仿真功能，还能仿真单片机及外围器件，它是目前最好的仿真单片机及外围器件的工具。舵机工作程序仿真舵机的的工作原理在第三章中已详细介绍，这里不再重复。当没有硬件在手，我们也能在软件中通过查看单片机输出端口的波形，大致了解程序的正确性。图舵机信号端口输出波形观察图中波形，可以发现舵机信号端口输出的正是信号，即舵机工作必须的驱动信号，但根据波形我们无法判断舵机旋转的角度，这正是软件仿真的局限性。但毋庸置疑的是，有了仿真软件，在程序编写时，可以少走许多弯路。直流电机工作程序仿真直流电机模块工作时主要用到八个口，四个寻迹反馈信号作为输入，控制四个直流电机驱动信号，具体参见表，在模拟电路中，两个示波器分别接在两侧电机控速端口。小车电机在程序中的工作过程机械手运动，小车停止，见图，示波器没有波形，说明小车此时是停止的图小车停止仿真小车直走，见图，示波器中两波形样，表明小车两侧电机转速相同图小车直走仿真小车左微动，见图，当.口电平变化，则表明“前”光电传感器偏出黑线，需要左微动，此时左侧电机反转，右侧电机正转，当“前”传感器回到黑线，小车就停止微动，继续沿黑线前进同理，右微动也是这样个过程图小车左微动仿真小车左转，见图，当.口电平变化，则表明“左”传感器在黑线上，小车需要左转，此时左侧电机反转，右侧电机正转，由程序控制转过度后，小车继续前进同理，右转也是这样个过程图小车左转仿真.系统软件流程系统软件流程如图所示。图系统流程图软件流程是这样的，开始时检测比较器反馈电平是否变化，若无变化，说明小车上四个光电传感器反馈信号不变，小车位置正常可以继续前进，若变化了，则需要进步检测是哪个传感器发生了变化。首先检测“前”电平是否变化，若变化了则小车右微动直到“前”传感器回到黑线上，然后可以继续前进，若无变化就进步检测“前”电平，若变化说明小车需要进行左微动调整“前”传感器位置，直到回到黑线就可以继续前进，若无变化就检测“左”传感器，若它反馈的电平变化，则需要进行左转，然后沿黑线直走，无变化则表明“右”传感器变化了，小车右转度，然后直走。寻迹小车就是这样进行循迹行走的，在循迹的过程中，实时进行黑线上障碍物监测，若检测到就进行清障的工作，否则继续循迹，直到完成个循环，整个程序结束。.寻迹软件流程在白色地面上有条黑线，小车就是要沿着这条黑线行走，通过判断反射式光电传感器是否接收到反射光来判断小车行走的路线。检测环节中共有四对这样的光电传感检测单元，实现组合式控制方向的检测。检测部分函数图为该程序的流程图详解红外反馈引脚定义对传感器输入信号不断地进行查询直走，直走程序中有左右微动检测程序判断小车是否走在转弯路口小车前面两个传感器超越黑线后退到线上左转图寻迹软件流程.障碍物检测及清理软件流程小车头部安装了触碰开关，小车行驶过程中，通过这个开关，可以准确的判断前面是否有障碍物。清障程序在中断中执行，通过外部中断触发。这样可以准确无误的实现清障功能。障碍物检测及清除函数图为该程序的流程图详解外部中断初始化开中断脉冲方式开外部中断进入中断，执行机械手动作关闭外部中断信号车停止机械手闭合，抓起障碍物延迟会小车右转直走段距离机械手张开，放下障碍物延迟会小车后退段距离小车左转，回到轨道图障碍物检测及清理软件流程第章系统测试为了测试智能清障小车系统的运动情况，我们设计了简易轨道对智能清障小车系统进行测试，只有通过硬件调试之后，才能确定程序的正确性和可靠性。.测试场景介绍实验采用的长方形黑色轨道对智能小车系统进行测试，实验轨道如图所示，在黑线上放置障碍物，小车沿黑线循迹行驶过程的中，通过障碍物检测及清除单元，配合小车运动达到清障目的。实验的成功与否就在于能否检测并清除障碍物并且小车最终并回到起点。图测试场景及参数.实际测试过程系统测试过程中，采取逆时针的测试方法来检测小车左右转清障的效果。经过逆时针圈的实际测试，成功清除障碍物并回到起点的有次，其余次均匀失败告终。以下是实际测试过程智能小车从起始位置开始运动，如图所示，位于车体两侧和前端的四对光电传感器发出红光，表明正在检测黑线并反馈信号给单片机，从而控制小车运动。图小车处于起始位置传感器检测到障碍物，如图所示，此时小车上信号灯发光，机械手闭合夹持障碍物，小车停止寻迹，执行清除障碍物工作。图传感器检测到障碍物当机械手夹持障碍物后，就需要配合小车运动，将黑线上的障碍物清除，如图所示，小车向右旋转度并向前运动段距离，机械手打开，放下障碍物后小车后退并左转回到黑线上，如图所示，障碍物离开了黑线，小车继续进行循迹运动。图清除障碍物图清除障碍物后小车回黑线继续循迹当两侧传感器在黑线上，表明小车已经运动到转向路口，需要进行转向，如图所示，通过传感器的反馈信号，小车自动进行了向左度的转向，成功完成了智能小车在循迹过程中的第个难点。图小车左转弯在实验中小车循迹主要两个动作个是直走，另个是左转，当第个左转很成功的实现之后，小车就能沿黑线循迹运动，最终回到起点，如图所示。图回到起始位置.测试结果分析通过实验可以发现，在循迹过程中，小车只要能清除障碍物后回到黑线上继续循迹，实验就能成功，否则以失败告终。由于小车本身质量很小，且轮子固定不稳，通过直流电机控制的小车空转速度快，但负载能力差，转弯时只能侧轮子正转另侧轮子反转到达转弯的目的，其转过的角度通过程序控制，受很多因素影响，所以并非每次都能转到预想的位置。另外，夹持器的张开角度有限，并非每次都能使障碍物进入夹持器中。以上都是模型小车的硬伤，无法单单从软件方面改善，以后应尽量避免这些因素。结论智能小车技术是项具有广泛应用前景的技术，在自动化生产线仓库管理机器人服务环境监测航空航天等领域，它发挥着越来越重要的作用。本文主要讲解了结合循迹小车模块和障碍物检测清理模块于体的智能清障小车系统。通过对方案的论证和比较最终确定了可行性方案，结合所学知识，设计并制作了硬件电路，通过软件编写的程序，经过调试实验，最终制作了智能清障小车模型。现将工作总结如下在充分考虑了智能小车系统结构的基础上，以系列中的单片机为控制核心，并且结合各种传感器模块搭建了智能控制中心的硬件平台，为后续的工作提供了实验平台。详细分析了控速原理，对于如何通过单片机控制电机从软硬件两方面进行了解析。软件中充分利用单片机资源，加入机械手模块，使循迹小车更加智能化。系统经过测试，虽然存在着定的问题，但能够实现小车的循迹监测障碍物清除障碍物等功能。致谢本论文是在张建化老师的指导下完成的，在智能小车系统的设计调试及论文的写作过程中，他给予了无数的指导和大力的支持，在这里向张老师表示忠心的感谢。在系统设计调试阶段，得到了些同学的帮助，在这里也表示感谢。也感谢学院及机械电子教研室的老师和领导为我提供的良好的毕业设计环境使我完成毕业设计。在毕业之际也感谢辅导员老师四年来在生活中给予的关心和帮助。最后，感谢所有帮助过我的老师和同学们，感谢给我论文进行评阅和指导的老师们。参考文献张文杰.基于总线的智能小车控制系统研制.成都西南交通大学，.吴荣芳.多功能智能小车的研究.北京北京科技大学，.何建英.基于单片机智能小车控制器设计与实现.重庆重庆文理学院，.芮晴波.基于的智能小车系统.镇江江苏大学，.袁亚东.基于的智能小车的研制.合肥合肥工业大学，.陆凯峰.基于的多功能智能机器小车的研究.无锡江南大学，.董刚.智能小车运动控制系