本實(shí)用新型涉及智能小車技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于單片機(jī)的智能循跡測(cè)速小車系統(tǒng)及自循跡智能小車。

背景技術(shù)：

自循跡智能小車是當(dāng)前研究的熱門方向，通過計(jì)算機(jī)編程可以讓其按照預(yù)先設(shè)定的路線運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)過程中不需要人為的干預(yù)，是一個(gè)集規(guī)劃決策，環(huán)境感知，自動(dòng)行駛等功能于一體的智能系統(tǒng)，廣泛應(yīng)用于工業(yè)，醫(yī)療，生活等領(lǐng)域。無人自動(dòng)駕駛汽車一直是當(dāng)前的熱門研究，人們希望擁有一臺(tái)能夠自主適應(yīng)各種復(fù)雜路況和能沿著指定軌跡，安全，穩(wěn)定行駛的智能車輛。

隨著計(jì)算機(jī)和信息技術(shù)的快速發(fā)展，汽車工業(yè)取得了重大的進(jìn)步，汽車智能化的發(fā)展將有效解決汽車數(shù)量多，交通狀況擁擠，交通事故頻發(fā)等一系列的交通問題；另外,在特殊環(huán)境中用于消防、照明和醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的智能小車也引起了各界廣泛的興趣。車輛智能化是汽車工業(yè)今后的發(fā)展趨勢(shì),也是人們對(duì)安全性、智能化要求越來越高的汽車工業(yè)的發(fā)展方向。本設(shè)計(jì)將圍繞智能小車這一主題，設(shè)計(jì)一種基于STC89C52單片機(jī)為主控芯片的具有循跡功能的智能小車。

自循跡智能小車，同時(shí)也屬于輪式機(jī)器人，能夠勝任許多人們由于環(huán)境惡劣而無法完成的工作。早在二十世紀(jì)五十年代就被開發(fā)出來充當(dāng)智能型搬運(yùn)機(jī)器人，裝備上如光學(xué)，電磁或其他各類自動(dòng)導(dǎo)引裝置，可以沿著預(yù)選設(shè)定的引導(dǎo)路徑行駛，實(shí)現(xiàn)了無需駕駛員操作，高效，快速地將貨物或物料自動(dòng)從起始點(diǎn)運(yùn)送到目的地。

目前，智能小車系統(tǒng)成為世界各國發(fā)展智能交通的主要研究內(nèi)容，這也是今后汽車工業(yè)發(fā)展的主要目標(biāo)，隨著生產(chǎn)工藝的提高和自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展，智能小車已經(jīng)在不同領(lǐng)域成功解決過了一個(gè)個(gè)現(xiàn)實(shí)問題。如應(yīng)用在工業(yè)部門中，擁有比人類更好的可靠性，而且價(jià)錢低廉，替代人類在惡劣的環(huán)境中工作，既提高了工作效率，又有效避免有害物質(zhì)對(duì)人體的傷害；應(yīng)用在軍事上，可以替代人員執(zhí)行偵察任務(wù)，避免人員傷亡；應(yīng)用在生活中，幫助人們完成清掃家具，控制家具，控制家電等日常活動(dòng)。

目前，智能車輛已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了能夠在具有一定標(biāo)記的道路上為駕駛?cè)藛T提供輔助駕駛功能，一些機(jī)構(gòu)和國家甚至已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了全程無人駕駛，這些自主導(dǎo)航的智能車輛都是通過特定的標(biāo)識(shí)完成對(duì)當(dāng)前路況的判斷，模仿人為車輛駕駛。

在我國對(duì)智能車的研究十分重視，“飛思卡爾”杯智能車便是專門為鼓勵(lì)大學(xué)生研究智能小車而設(shè)立的重要賽事，于2006年在清華大學(xué)首次舉辦，當(dāng)時(shí)全國共有57所高校的112支隊(duì)伍參賽，均是國內(nèi)知名高校。

國防科技大學(xué)和中國一汽集團(tuán)聯(lián)合研發(fā)了CITAVT型自主導(dǎo)航車，現(xiàn)在已經(jīng)開發(fā)到了第四代，該智能車曾在長沙市繞城公路上成功進(jìn)行了最高車速可達(dá)75.6km/h的自主試驗(yàn)，并具備了超車的功能，遠(yuǎn)遠(yuǎn)領(lǐng)先國內(nèi)同行，其技術(shù)水平早已達(dá)到世界先進(jìn)水平。

再者是國外對(duì)智能小車的研究，走得最遠(yuǎn)和技術(shù)最高端的當(dāng)屬美國，在2004，2005年他們?cè)群笈e辦過兩屆“機(jī)器車挑戰(zhàn)大賽”，全程約合227公里，路況是否崎嶇，賽事要求是看哪一輛無人駕駛汽車能夠在10小時(shí)內(nèi)最快地跑完全部路程，15支隊(duì)伍參加，遺憾的是竟無一輛車跑完全程的15%，時(shí)隔一年，2005年那次，斯坦福大學(xué)的“斯坦利”車隊(duì)僅用了6小時(shí)53分58秒跑完全程，速度高達(dá)19.1英里/小時(shí)，獲得了冠軍的榮譽(yù)。

1995年，美國高速公路系統(tǒng)聯(lián)盟成立，主要的研究方向?yàn)橹悄苘囕v，并且能夠投放到實(shí)際生產(chǎn)中去。德國聯(lián)邦國防大學(xué)與奔馳公司進(jìn)行合開發(fā)的第二代智能車輛，此智能小車實(shí)現(xiàn)了智能超車。交通擁擠情況下車輛自動(dòng)駕駛采用低速自動(dòng)駕駛。自循跡智能小車分類，在很早之前人們就對(duì)自循跡智能小車展開了研究，從最初的發(fā)明到現(xiàn)在可以說已經(jīng)有了50多年的歷史，隨著種類變得越來越多樣化，其應(yīng)用領(lǐng)域在不斷地?cái)U(kuò)大，不過總得來說可以概括為以下的三種類型：（1）激光式，小車上安裝有可旋轉(zhuǎn)的激光掃描，通過激光掃描器發(fā)射激光束，然后接受由四周定位標(biāo)志發(fā)射回的激光束，控制電路對(duì)反饋到的信息進(jìn)行處理，然后控制小車按制定軌跡行駛。（2）電磁感應(yīng)式，當(dāng)高頻電流通過導(dǎo)線，此時(shí)電線的周圍就會(huì)有電磁場(chǎng)流動(dòng)，電磁感式就是通過在地面上沿預(yù)定路勁埋地線的方式引導(dǎo)小車行駛，把兩個(gè)對(duì)稱電磁感應(yīng)傳感器安裝到循跡小車上。他們收到的電磁信號(hào)差異可以反映的自循跡智能小車偏離程度路徑的程度。在目前商業(yè)用途的智能循跡汽車中，特別是大型和中型小車，絕大多數(shù)都采用電磁感應(yīng)導(dǎo)航。（3）視覺式，此類智能小車配備了CCD攝像機(jī)，是當(dāng)前正迅速發(fā)展并且技術(shù)較為成熟的，傳感器和車載電腦，對(duì)周圍的圖像信息進(jìn)行采集，然后提取圖像信息的特征點(diǎn)與內(nèi)置的環(huán)境圖像數(shù)據(jù)庫進(jìn)行比較，以對(duì)當(dāng)前的位置進(jìn)行確認(rèn)并且分析車輛周圍圖像信息從而對(duì)行駛的下一步進(jìn)行判斷。這種自循跡智能小車并不需要設(shè)置任何的人工物理路徑，所以在理論上具有靈活性，在計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)，處理和圖像采集技術(shù)快發(fā)發(fā)展的今天，這種自循跡智能小車的實(shí)用性越來越強(qiáng)。

自循跡智能小車的應(yīng)用：自循跡智能小車相比于傳統(tǒng)的運(yùn)輸設(shè)備來說，其可靠性更高，性能更強(qiáng)，適用范圍更廣，可以適應(yīng)各種艱苦的環(huán)境。可以廣泛運(yùn)用到倉儲(chǔ)業(yè)，危險(xiǎn)場(chǎng)所特種行業(yè)，制造業(yè)等各種行業(yè)，如在倉儲(chǔ)業(yè)中據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，目前世界上有超過了2100個(gè)廠家把大約2萬多臺(tái)不同類型的智能循跡汽車應(yīng)用到實(shí)際用途，為自己的倉庫服務(wù)；工業(yè)生產(chǎn)的制造業(yè)中，流水線生產(chǎn)工人將被自循跡智能小車取代，可以進(jìn)行快速，精準(zhǔn)，靈活地完成材料的運(yùn)送任務(wù)，大大提高了生產(chǎn)的靈活性和效率；在軍事方面，可以把自循跡智能小車用于戰(zhàn)場(chǎng)的偵察和排雷等高危工種，有效提高了工作效率和減少了人員的傷亡。

現(xiàn)有的自循跡智能小車效率較低，該問題亟待解決。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)之不足而提供一種基于單片機(jī)的智能循跡測(cè)速小車系統(tǒng)及自循跡智能小車，本實(shí)用新型設(shè)計(jì)了一款運(yùn)行速度穩(wěn)定，循跡精度高的智能小車。小車核心芯片采用STC89C52，直流電機(jī)的驅(qū)動(dòng)選用L298N模塊，光電傳感器結(jié)合光電編碼盤在運(yùn)動(dòng)中會(huì)產(chǎn)生脈沖，單片機(jī)對(duì)脈沖進(jìn)行采集然后處理得出當(dāng)前的速度，路程并顯示到LCD1602液晶模塊上；小車?yán)眉t外傳感器檢測(cè)循跡軌道，實(shí)現(xiàn)了小車的自主循跡功能；實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該智能小車各硬件模塊組合合理，整體性能優(yōu)良，運(yùn)行效率高，控制精度高，可以準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)循跡，測(cè)速，測(cè)距等功能，具有一定的抗干擾能力。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供一種基于單片機(jī)的智能循跡測(cè)速小車系統(tǒng)，包括：

控制器；

電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊，所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊與控制器電連接；

直流電機(jī)，所述直流電機(jī)與所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊電連接；

光電碼盤裝置，所述光電碼盤裝置設(shè)于所述直流電機(jī)的輸出軸上，并與所述控制器信號(hào)連接；

紅外線反射傳感器，所述紅外線反射傳感器與所述控制器電連接；

鍵盤調(diào)速模塊，所述鍵盤調(diào)速模塊與所述控制器電連接；

用于顯示車速和路程的顯示模塊，所述顯示模塊與所述控制器電連接。

優(yōu)選的，所述控制器是STC89C52單片機(jī)。

優(yōu)選的，所述顯示模塊是LCD1602。

優(yōu)選的，所述控制器還與所述晶振電路、復(fù)位電路電連接。

優(yōu)選的，所述直流電機(jī)還與輪胎驅(qū)動(dòng)連接。

本實(shí)用新型還提供一種自循跡智能小車，包括：

車架；

所述車架的前方分別設(shè)有左輪和右輪；

所述車架的后方設(shè)有萬向輪；

還設(shè)有電機(jī)、與電機(jī)相連的電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊；

還包括有單片機(jī)；所述車架的前方還設(shè)有三個(gè)紅外線反射傳感器，所述紅外線反射傳感器分別與所述單片機(jī)相連；

所述車架的底部設(shè)有一儲(chǔ)水罐，所述儲(chǔ)水罐上設(shè)有一水閥。

優(yōu)選的，所述水閥是電磁閥。

優(yōu)選的，還包括有供電模塊，所述供電模塊與所述單片機(jī)、電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊分別電連接。

優(yōu)選的，還包括有跑道，所述跑道上設(shè)有可由所述紅外線反射傳感器識(shí)別的標(biāo)志線。

本實(shí)用新型的有益效果是：

1、本實(shí)用新型設(shè)計(jì)了一款運(yùn)行速度穩(wěn)定，循跡精度高的智能小車。小車核心芯片采用STC89C52，直流電機(jī)的驅(qū)動(dòng)選用L298N模塊，光電傳感器結(jié)合光電編碼盤在運(yùn)動(dòng)中會(huì)產(chǎn)生脈沖，單片機(jī)對(duì)脈沖進(jìn)行采集然后處理得出當(dāng)前的速度，路程并顯示到LCD1602液晶模塊上；小車?yán)眉t外傳感器檢測(cè)循跡軌道，實(shí)現(xiàn)了小車的自主循跡功能；實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該智能小車各硬件模塊組合合理，整體性能優(yōu)良，運(yùn)行效率高，控制精度高，可以準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)循跡，測(cè)速，測(cè)距等功能，具有一定的抗干擾能力。

2、本實(shí)用新型穩(wěn)定性好，可靠性佳，操作使用方便，設(shè)計(jì)新穎，實(shí)用性強(qiáng)，易于推廣應(yīng)用。

3、通過設(shè)置儲(chǔ)水罐，小車在行進(jìn)過程中可以恒定流量的滴水，從而在跑道上繪制一個(gè)水的軌跡，通過比較水的軌跡與標(biāo)志線的擬合程度，就可以非常簡便的檢查小車的精度。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型所述的一種基于單片機(jī)的智能循跡測(cè)速小車系統(tǒng)一實(shí)施例的整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是圖1的使用狀態(tài)示意圖；

圖3是本實(shí)用新型所述一種自循跡智能小車的俯視示意圖；

圖4是圖3是左視圖；

圖5是H橋電路原理圖；

圖6是L298N內(nèi)部H橋驅(qū)動(dòng)電路；

圖7是電機(jī)正反轉(zhuǎn)狀態(tài)時(shí)電流流向圖；

附圖標(biāo)記：

控制器101；

電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊102；

直流電機(jī)103；

光電碼盤裝置104；

紅外線反射傳感器105；

鍵盤調(diào)速模塊106；

顯示模塊107；

車架20；

左輪201；

右輪202；

萬向輪203；

儲(chǔ)水罐204；

水閥2041。

本實(shí)用新型目的的實(shí)現(xiàn)、功能特點(diǎn)及優(yōu)點(diǎn)將結(jié)合實(shí)施例，參照附圖做進(jìn)一步說明。

具體實(shí)施方式

下面詳細(xì)描述本實(shí)用新型的實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號(hào)表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的，旨在用于解釋本實(shí)用新型，而不能理解為對(duì)本實(shí)用新型的限制。

參照?qǐng)D1和圖2，本實(shí)用新型提供一種基于單片機(jī)的智能循跡測(cè)速小車系統(tǒng)，包括控制器101；電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊102，所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊102與控制器101電連接；直流電機(jī)103，所述直流電機(jī)103與所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊102電連接；光電碼盤裝置104，所述光電碼盤裝置104設(shè)于所述直流電機(jī)103的輸出軸上，并與所述控制器101信號(hào)連接；紅外線反射傳感器105，所述紅外線反射傳感器105與所述控制器101電連接；鍵盤調(diào)速模塊106，所述鍵盤調(diào)速模塊106與所述控制器101電連接；用于顯示車速和路程的顯示模塊107，所述顯示模塊107與所述控制器101電連接。

本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，所述控制器101是STC89C52單片機(jī)。

本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，所述顯示模塊107是LCD1602。

本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，所述控制器101還與所述晶振電路、復(fù)位電路電連接。

本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，所述直流電機(jī)103還與輪胎驅(qū)動(dòng)連接。

請(qǐng)參閱圖3和圖4，本實(shí)用新型還提供一種自循跡智能小車，包括車架20；所述車架20的前方分別設(shè)有左輪201和右輪202；所述車架20的后方設(shè)有萬向輪203；還設(shè)有電機(jī)、與電機(jī)相連的電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊102；還包括有單片機(jī)；所述車架20的前方還設(shè)有三個(gè)紅外線反射傳感器105，所述紅外線反射傳感器105分別與所述單片機(jī)相連；所述車架20的底部設(shè)有一儲(chǔ)水罐204，所述儲(chǔ)水罐204上設(shè)有一水閥2041。

本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，所述水閥2041是電磁閥。

本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，還包括有供電模塊，所述供電模塊與所述單片機(jī)、電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊102分別電連接。

本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，還包括有跑道，所述跑道上設(shè)有可由所述紅外線反射傳感器105識(shí)別的標(biāo)志線。

圖1中，控制器101為系統(tǒng)的核心元件，人機(jī)交互由鍵盤和顯示器來完成，其中鍵盤可以設(shè)計(jì)自循跡智能小車的行駛速度，可分為高速檔，中速檔和低速檔；速度檢測(cè)模塊（光電碼盤編碼器）將采集到的脈沖數(shù)反饋到控制器101中，控制器101進(jìn)行處理得出小車當(dāng)前的速度，行駛的路程，然后在顯示模塊107LCD1602中實(shí)時(shí)顯示出；紅外反射傳感器采集地面上的黑白線信息，反饋給單片機(jī)處理，以達(dá)到循跡的效果。所述光電碼盤裝置104為光電碼盤編碼器。

采用STC89C52作為系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主芯片,該芯片具有40個(gè)引腳，最高運(yùn)行頻率可達(dá)35MHZ,內(nèi)置4KB EEPROM，MAX810復(fù)位電路，3個(gè)16 位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器,擁有更低的成本，技術(shù)也更加成熟，可以方便的找到相關(guān)的開發(fā)資料，也滿足智能小車設(shè)計(jì)的要求?？紤]到智能小車設(shè)計(jì)只需要顯示當(dāng)前的速度，路程兩個(gè)信息， LCD1602具有價(jià)格更低，占用IO資源更小，編程更簡單的特點(diǎn)，因此顯示模塊107選取了LCD1602。

主控制器101采用的是單片機(jī)，單片機(jī)又被稱為微控制器101，英文名為Microcontrollers，它并不是僅局限完成某一邏輯功能的芯片，而是一種集成電路芯片，通過超大規(guī)模集成電路技術(shù)把具有數(shù)據(jù)處理能力的中央處理器CPU，隨機(jī)存儲(chǔ)器RAM，定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，只讀存儲(chǔ)器ROM，多種I/O口和中斷系統(tǒng)等功能集成到一塊硅片上組成完善并且功能強(qiáng)大的微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，在擁有較小體積的同時(shí)，有可以完成計(jì)算機(jī)可以完成的所有功能，目前已在通訊設(shè)備、家用電器、導(dǎo)航系統(tǒng)、實(shí)時(shí)工控等多方面取得應(yīng)用，由于其具有使得產(chǎn)品更新?lián)Q代的作用，因此常在其產(chǎn)品前加上形容詞-智能型。單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)涉及的硬件電路主要包括兩個(gè)關(guān)鍵內(nèi)容：一是單片機(jī)的系統(tǒng)配置，即是按要求對(duì)外圍設(shè)備的配置，如數(shù)模轉(zhuǎn)換（D/A），模數(shù)轉(zhuǎn)換(A/D),顯示器等[7]；二是單片機(jī)的拓展系統(tǒng)，即單片機(jī)構(gòu)成最小系統(tǒng)后所具備的功能模塊，當(dāng)單片機(jī)的內(nèi)部資源如RAM,ROM,GPIO,SPI，I2C,USART等各種外設(shè)不能滿足項(xiàng)目要求時(shí)，這時(shí)就需要外部電路的拓展，根據(jù)要求選擇合適的開發(fā)芯片，進(jìn)而設(shè)計(jì)相應(yīng)的合適電路。通過對(duì)實(shí)用新型的要求進(jìn)行分析，采用宏晶科技公司的STC89C52單片機(jī)作為主芯片進(jìn)行項(xiàng)目的開發(fā)，該單片機(jī)是CMOS8位控制器101，具有高性能，低功耗等特點(diǎn)，可編程Flash存儲(chǔ)器達(dá)到8K字節(jié)容量，內(nèi)核為MCS-51，在傳統(tǒng)51單片機(jī)的基礎(chǔ)上做了很多的改進(jìn)，擁有許多51都不具備的新功能，比如在定時(shí)器上就比傳統(tǒng)51更多。40個(gè)引腳，其中便有32位I/O口線，內(nèi)置4KB EEPROM, 4個(gè)外部中斷，全雙工串行口,另外就是可通過軟件選擇空閑模式或者節(jié)電模式，工作電壓在3.3V—5.5V,最高運(yùn)作頻率可以高達(dá)35MHz。

晶振電路在單片機(jī)最小系統(tǒng)中起到的作用十分大，就好比人的心臟，沒有晶振電路單片機(jī)就不能正常工作，為單片機(jī)提供時(shí)鐘的晶振電路要與單片機(jī)配合才能產(chǎn)生效果，比如說在單片機(jī)的內(nèi)部就存在一個(gè)高增益反相放大器來構(gòu)成振蕩器，這個(gè)放大器的輸出和輸入引腳分別為XTAL2和 XTAL1。時(shí)鐘的產(chǎn)生并不僅僅局限于一種，他又兩種方式，分為外部方式和內(nèi)部方式，總的來說一般會(huì)優(yōu)先采用外部方式，因?yàn)閱纹瑱C(jī)內(nèi)部的時(shí)鐘誤差較大遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有外部準(zhǔn)確，穩(wěn)定，可靠；內(nèi)部振蕩器通過XTAL1和XTAL2引腳上外接定時(shí)元件而產(chǎn)生自激振蕩。這里所指的定時(shí)元件通常采用電容和石英晶體組成的并聯(lián)諧振回路。本設(shè)計(jì)選用的是12MHZ的無源晶振，2個(gè)33PF電容，通過換算可以知道一個(gè)機(jī)器周期是1個(gè)微秒，兩個(gè)電容會(huì)起到并聯(lián)諧振的作用，兩個(gè)電容式不可或缺的，假如沒有加進(jìn)這兩個(gè)33PF的電容，電路就會(huì)由于沒有回路停振導(dǎo)致電路不能正常工作，而為系統(tǒng)提供基本信號(hào)則是由12MHZ的晶振負(fù)責(zé)。

復(fù)位電路設(shè)計(jì)，對(duì)于一個(gè)系統(tǒng)來說，復(fù)位電路至關(guān)重要，單片機(jī)正常運(yùn)作也是需要一個(gè)復(fù)位電路來輔助的，作用是在復(fù)位或上電過程中，可以有效地對(duì)CPU的復(fù)位狀態(tài)進(jìn)行控制，CPU并不是剛復(fù)位完畢或一上電就工作，而是在這段時(shí)間保持復(fù)位狀態(tài)，有效起到了防止CPU誤操作的作用，提供單片機(jī)工作的穩(wěn)定性。就C52單片機(jī)而言，當(dāng)它的RESET端口檢測(cè)到高電平的時(shí)候，單片機(jī)就會(huì)進(jìn)行硬復(fù)位。

本設(shè)計(jì)采用10uF電容和10K電阻，單片機(jī)復(fù)位引腳接高電平就進(jìn)行復(fù)位，上電復(fù)位時(shí)，由于電容兩端的電壓不能躍變，所以上電瞬間res端為高電平，隨著時(shí)間的推移，電源通過R9給電容充電直到充滿，res端變回低電平，完成上電復(fù)位。按鍵復(fù)位時(shí)，RST端為低電平，當(dāng)按下按鍵button1，res端與高電平相連，然后放開按鍵，res端有恢復(fù)到低電平，完成按鍵復(fù)位。

請(qǐng)參閱圖5至圖7，電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)，單片機(jī)由于本身輸出電流有限，并不能直接驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)103，所以設(shè)計(jì)小車必須要解決驅(qū)動(dòng)力不足和換向問題，設(shè)計(jì)一般可以采用兩種方案，一種方法是采用專用的驅(qū)動(dòng)芯片加以實(shí)現(xiàn)，另一種方法則是設(shè)計(jì)由分離元件組成的驅(qū)動(dòng)電路實(shí)現(xiàn)；由于驅(qū)動(dòng)芯片具有價(jià)錢便宜，結(jié)構(gòu)簡單，可靠性高，使用方便等特點(diǎn)。因此在電機(jī)驅(qū)動(dòng)這一領(lǐng)域中被廣泛應(yīng)用。驅(qū)動(dòng)芯片有很多如BST7970、L298N、MC33886等，這個(gè)智能小車項(xiàng)目采用的是最為常用的L298N驅(qū)動(dòng)模塊，MC33886，BST7970一般在電機(jī)功率較大的場(chǎng)合，在介紹L298N時(shí)，要先介紹下H橋電路，需要說明的是，在下面電路由于內(nèi)部采用的元件是三極管，而三極管本身起到的是放大電流的作用，所以下面講解中如何實(shí)現(xiàn)換向功能便是需要側(cè)重講解的部分。H橋電路的原理：假設(shè)開關(guān)E,H接通，電機(jī)反向轉(zhuǎn)動(dòng)，而開關(guān)F,G接通，此時(shí)電機(jī)就會(huì)改變轉(zhuǎn)向，向正向轉(zhuǎn)動(dòng)，以達(dá)到電機(jī)正反轉(zhuǎn)控制的效果，在實(shí)際應(yīng)用中我們還可以得到其它兩種狀態(tài)：

1）惰行

惰行即電機(jī)斷電后的慣性減速狀態(tài)，可以分為成組惰行和單獨(dú)惰行，成組惰行指當(dāng)工作電源失去后，電機(jī)由于在短時(shí)間內(nèi)有剩余電壓存在，使得在一定時(shí)間內(nèi)所有電機(jī)保持的轉(zhuǎn)速變化基本相同。而單獨(dú)惰行則是指當(dāng)發(fā)生短路時(shí)，母線上的電機(jī)會(huì)迅速失去電壓，各臺(tái)電機(jī)將各自單獨(dú)惰行而不再存在電的聯(lián)系。

2）剎車

即將F、H或E、G接通，則電機(jī)慣性轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)將被短路，形成阻礙運(yùn)動(dòng)的感應(yīng)電流，開成“剎車”作用。

上面的電路是為了更好說明原理，實(shí)際電路中的開關(guān)一般是由四個(gè)三極管代替，電機(jī)是H中間的橫線，四個(gè)三極管就是H橋的四條垂直線，只有當(dāng)對(duì)角線上的一對(duì)三極管導(dǎo)通電機(jī)才能運(yùn)轉(zhuǎn)，電流流向有兩種方式，從左到右或從右到左，這也決定了電機(jī)的轉(zhuǎn)向，H橋因可以很方便地控制電機(jī)轉(zhuǎn)向而受到廣泛地應(yīng)用。

ST公司推出的L298電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片是廣受歡迎的，具有大電流，高電壓，輸出電流瞬間峰值最大能到3A；工作電壓高，最高工作電壓可達(dá)46V，持續(xù)工作電流為2A，額定功率為25W，封裝為15引腳，可以通過內(nèi)部的兩個(gè)H橋的高壓大電流全橋式驅(qū)動(dòng)器來驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)和直流電機(jī)103；具有兩個(gè)用控制，采用的是標(biāo)準(zhǔn)的邏輯電平信號(hào)的控制方式。L298N芯片也可以說是實(shí)現(xiàn)了弱點(diǎn)控制強(qiáng)電，可以對(duì)兩臺(tái)直流電機(jī)103或者一臺(tái)四相步進(jìn)電機(jī)和一臺(tái)兩相步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行，

設(shè)計(jì)中因?yàn)橐獙?shí)時(shí)顯示當(dāng)前小車的速度與路程，所以速度采集電路是整個(gè)系統(tǒng)不可或缺的部分。設(shè)計(jì)中選用的是最為常用的光電測(cè)速，具體做法是把一圓盤固定在電機(jī)軸上，而且其邊緣上所示有個(gè)等分凹槽，把一個(gè)發(fā)光二極管固定在圓盤的一側(cè)，讓其位置對(duì)準(zhǔn)凹槽處，光敏三極管如果接收到來自發(fā)光二極管通過縫隙照射過來的光線，此時(shí)三極管就會(huì)導(dǎo)通，沒有的話就會(huì)截止，從圖中可以看出電機(jī)每轉(zhuǎn)一圈，此時(shí)對(duì)應(yīng)的單片機(jī)端就會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的N個(gè)低電平。跟據(jù)這樣的特性，可以通過捕獲單片機(jī)端口的輸入脈沖來換算出電機(jī)的實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)速和路程。

在顯示電路的設(shè)計(jì)上采用的是LCD1602,其可以顯示的內(nèi)容為16X2,即每行可以顯示16個(gè)字符，可以顯示兩行，對(duì)于項(xiàng)目中要求顯示速度和路程是完全足夠的，它是一種專門用來顯示數(shù)字，符號(hào)，字母等的點(diǎn)陣型液晶模塊。下面也對(duì)其原理做簡單介紹下。1602的顯示原理就是通過電壓改變填充在兩塊平行板之間的液晶材料內(nèi)部分子的排列狀況，以達(dá)到遮光和透光的目的來顯示各種不同的文字和圖像，如果想實(shí)現(xiàn)顯示彩色圖像，那就需要在兩塊平行板間加上三色的濾光層。根據(jù)液晶具有的流動(dòng)性特點(diǎn)，如果想使液晶分子運(yùn)動(dòng)，只需外加很微小的力量即可，這里拿最常見的向列型液晶為例子，液晶分子的轉(zhuǎn)向可以有電場(chǎng)作用來實(shí)現(xiàn)，可以借助這個(gè)來產(chǎn)生光學(xué)效果，而一旦加于液晶的電場(chǎng)移除消失時(shí)，液晶將由于其本身的彈性及黏性，此時(shí)液晶分子將十分迅速的回撤消來未加電場(chǎng)前的狀態(tài)。

綜上所述，本實(shí)用新型設(shè)計(jì)了一款運(yùn)行速度穩(wěn)定，循跡精度高的智能小車。小車核心芯片采用STC89C52，直流電機(jī)103的驅(qū)動(dòng)選用L298N模塊，光電傳感器結(jié)合光電編碼盤在運(yùn)動(dòng)中會(huì)產(chǎn)生脈沖，單片機(jī)對(duì)脈沖進(jìn)行采集然后處理得出當(dāng)前的速度，路程并顯示到LCD1602液晶模塊上；小車?yán)眉t外傳感器檢測(cè)循跡軌道，實(shí)現(xiàn)了小車的自主循跡功能；實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該智能小車各硬件模塊組合合理，整體性能優(yōu)良，運(yùn)行效率高，控制精度高，可以準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)循跡，測(cè)速，測(cè)距等功能，具有一定的抗干擾能力。本實(shí)用新型穩(wěn)定性好，可靠性佳，操作使用方便，設(shè)計(jì)新穎，實(shí)用性強(qiáng)，易于推廣應(yīng)用。通過設(shè)置儲(chǔ)水罐204，小車在行進(jìn)過程中可以恒定流量的滴水，從而在跑道上繪制一個(gè)水的軌跡，通過比較水的軌跡與標(biāo)志線的擬合程度，就可以非常簡便的檢查小車的精度。

在本說明書的描述中，參考術(shù)語“一個(gè)實(shí)施例”、“一些實(shí)施例”、“示例”、“具體示例”、 或“一些示例”等的描述意指結(jié)合該實(shí)施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)包含于本實(shí)用新型的至少一個(gè)實(shí)施例或示例中。在本說明書中，對(duì)上述術(shù)語的示意性表述不一定指的是相同的實(shí)施例或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)可以在任何的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例或示例中以合適的方式結(jié)合。

盡管上面已經(jīng)示出和描述了本實(shí)用新型的實(shí)施例，可以理解的是，上述實(shí)施例是示例性的，不能理解為對(duì)本實(shí)用新型的限制，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在不脫離本實(shí)用新型的原理和宗旨的情況下在本實(shí)用新型的范圍內(nèi)可以對(duì)上述實(shí)施例進(jìn)行變化、修改、替換和變型。