基于单片机的智能小车中英文翻译.pdf

基于单片机的智能小车 单片机之所以被称为微控制器，是因为它最早被用在工业控制领域。单片机 是由芯片内仅有CPU 的专用处理器发展而来。最早的设计理念是通过将大量外 围设备和CPU 集成在一个芯片内，INTEL 的Z80 是最早按照这种思想设计出的 处理器，从此以后，单片机和专用处理器的发展便分道扬镳。 早期的单片机都是8 位或4 位的。其中最成功的是INTEL 的8031，因为简 单可靠而且性能不错获得了广泛的好评。此后在8031 基础上研制出了MCS51 系列单片机系统。基于这一系统的单片机系统直到现在还在广泛使用。随着工业 控制领域要求的提高，开始出现了16 位单使计算机系统更小，更容易集成进复 杂的但是对其要求严格的控制设备当中。片机，但因为性价比不理想并未得到很 广泛的应用。90 年代后随着消费电子产品大发展，单片机技术得到了巨大的普 遍的认可。 随着INTEL i960 系列特别是后来的ARM 系列的广泛应用，32 位单 片机迅速取代16 位单片机的高端地位，并且进入主流市场。而传统的8 位单片 机的性能也得到了飞速提高，处理能力比起80 年代提高了数百倍。目前，高端 的32 位单片机主频已经超过300MHz，性能直追90 年代中期的专用处理器， 而普通的型号出厂价格跌落至1 美元，最高端的型号也只有10 美元。当代单片 机系统已经不再只在裸机环境下开发和使用，大量专用的嵌入式操作系统被广泛 应用在全系列的单片机上。而在作为掌上电脑和手机核心处理的高端单片机甚至 可以直接使用专用的Windows 和Linux 操作系统。 单片机与专用处理器相比适合应用于嵌入式系统，因此它得到了最多的应 用。事实上单片机是世界上数量最多的计算机。现代人类生活中所用的几乎每件 电子和机械产品中都会集成有单片机。手机、电话、计算器、家用电器、电子玩 具、掌上电脑以及鼠标等电脑配件中都配有1-2 部单片机。而个人电脑中也会有 为数不少的单片机在工作。汽车上一般配备40 多部单片机，复杂的工业控制系 统上甚至可能有数百台单片机在同时工作！单片机的数量不仅远超过PC 机和其 他计算的综合，甚至比人类的数量还要多。 在单片机的基础上，我们通过研发实现了一种以光电传感器为敏感元件，以 AT89C51 单片机为控制核心的电动循迹小车的智能控。该系统还包括直流电机、 L9110 芯片和LM324 比较器等。本设计采用AT89C51 单片机作为智能小车核 心控制器。 本系统以单片机为控制核心，实现小电动车的前进、退、左转和右转功能， 通过角度传感器检测跷跷板的角度变化，利用增量式PI算法控制电动车寻找平 衡点，同时利用光电传感器检测黑线，使电动车在行驶过程中保持直线且不会脱 离跷跷板。 一：方案设计 电动车的速度、位置、运行状况的实时测量，并将测量数据传送至单片机进 行处理，然后由单片机根据所检测到的各种数据实现对电动车的智能控制。这种 方案能实现对电动车的运行状态进行实时控制，且控制灵活可靠、精度高。可满 足对系统的各相要求。直流调速系统采用脉宽调速系统，其主电路采用脉宽调制 式变换器，简称PWM变换器。由于PWM调速系统的开关频率较高，仅靠电枢 电感的滤波作用就可以获得脉动很小的直流电流。电枢电流较易连续，系统低速 运行平稳，调速范围较宽，可达1：10000左右。由于电流波形比V-M系统好， 在相同的平均电流下电动机的损耗与发热都比较小。同样由于开关频率高，若与 快速响应的电机配合系统可以获得很宽的频带。因此快速响应性能好，动态抗扰 能力强。根据以上综合比较，以及本设计中受控电机的容量和直流电机调速的发 展方向，本设计采用了H型单极型可逆PWM变换器进行调速。 1.1光电检测模块设计 该智能小车在贴有黑线的白纸路面上行驶，因此本模块设计需要检测铺在行 使区的黑胶带，包括直线行使区和沿弧线行使区两个区。由于黑线和白纸对光线 的反射系数不同，因此可根据接收到的反射光的强弱来判断道路-黑线。本设计 采用的是简单实用的设计方法，即红外探测法。 红外探测法即利用红外线在不同的物理表面具有不同的反射性质的特点。在 小车行驶的过程中不断向地面发射红外光，当红外光遇到白色地面时发生漫反 射，反射光被装在小车上的接受管吸收，如果遇到黑线则红外光被吸收，那么小 车上的接受管接受不到信号。 1.2信号比较模块设计 输送给单片机，用于检测传感器的敏感性，当两个传感器同时检测到光时， 直线前进，当传感器检测