智能小車跟隨系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與制作

1、本科畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))題目： 智能小車跟隨系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與制作 學(xué)院： 物理與電子科學(xué)學(xué)院 班級(jí)： 姓名： 指導(dǎo)教師： 職稱： 完成日期： 年 月 日智能小車跟隨系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與制作 摘要:現(xiàn)在，小車跟隨系統(tǒng)正處于研發(fā)與試用階段，它有著多方面的優(yōu)勢(shì)：一方面,充分利用現(xiàn)有的道路資源，有效緩解交通阻塞；另一方面，可以大幅提高駕駛的安全性，減少交通事故的發(fā)生。因而推廣和應(yīng)用小車跟隨系統(tǒng)已經(jīng)成為解決交通問(wèn)題的一個(gè)重要途徑。本文的主要研究工作是設(shè)計(jì)和制作智能小車跟隨系統(tǒng)，整個(gè)系統(tǒng)包括硬件及軟件兩個(gè)部分。硬件部分包括控制電路，藍(lán)牙通信電路，路徑循跡電路，電源驅(qū)動(dòng)電路，電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路等。軟件部分主要包括通過(guò)編程使得小車

2、按設(shè)定路徑實(shí)現(xiàn)前進(jìn)，左拐，右拐，加速，減速，并在小車前進(jìn)的過(guò)程中不斷調(diào)整小車所在位置等功能。本文是以電動(dòng)小車為基礎(chǔ)，增加紅外傳感器，藍(lán)牙等。利用傳感器來(lái)有效地確定小車前進(jìn)路徑、小車所在位置等信息。單片機(jī)接收并處理傳感器所產(chǎn)生的信號(hào)并加以一定的算法來(lái)判斷兩個(gè)小車的狀態(tài)及其相互間距。最后通過(guò)藍(lán)牙來(lái)進(jìn)行小車間的通信，從而控制兩個(gè)小車加、減速度來(lái)使得小車間距相對(duì)恒定。該智能小車跟隨系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)的功能有：自動(dòng)循跡；保持車距；緊急停車等。關(guān)鍵詞：智能小車跟隨系統(tǒng)；藍(lán)牙通信；單片機(jī)；軟件設(shè)計(jì)目 錄1 引言11.1 研究背景及意義11.2 智能車輛研究現(xiàn)狀11.3 研究?jī)?nèi)容12 功能分析22.1 主控模塊22

3、.2 循跡模塊32.3 電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊32.4 電源模塊32.5 通信模塊33 硬件設(shè)計(jì)33.1 主控硬件設(shè)計(jì)43.2 循跡硬件的設(shè)計(jì)43.3 驅(qū)動(dòng)硬件設(shè)計(jì)53.4 電源硬件設(shè)計(jì)53.5 藍(lán)牙通信串口硬件設(shè)計(jì)63.6 本章總結(jié)64 軟件的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)64.1 概述64.2 軟件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)74.3 主要模塊的實(shí)現(xiàn)84.3.1循跡流程圖84.3.2 電機(jī)驅(qū)動(dòng)流程圖84.3.3 位置判斷流程圖104.3.4 藍(lán)牙通信流程圖114.4 本章小結(jié)115 系統(tǒng)功能測(cè)試115.1 系統(tǒng)功能測(cè)試125.2 測(cè)試結(jié)果分析136 結(jié)論與展望136.1 結(jié)論136.2 展望13參考文獻(xiàn)14致謝151 引言1.1 研究背

4、景及意義隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，城市的人口不斷增加，從而城市的交通壓力也越來(lái)越大。在中國(guó)的一些大中型城市，由于嚴(yán)重的堵車問(wèn)題，上、下班路途中所消耗的時(shí)間可能會(huì)長(zhǎng)達(dá)數(shù)個(gè)小時(shí)。此外，近些年來(lái)，交通事故頻繁發(fā)生，這已經(jīng)危害到了許多人的生命和財(cái)產(chǎn)。因此，想要解決交通問(wèn)題已經(jīng)不能僅僅依靠交通管理部門，更需要從科技的角度來(lái)解決這一問(wèn)題。幸運(yùn)的是，在最近幾年傳感器、單片機(jī)技術(shù)突飛猛進(jìn)，受此影響，智能小車跟隨技術(shù)正在逐步從可能轉(zhuǎn)為現(xiàn)實(shí)。智能小車跟隨技術(shù)是指通過(guò)車載傳感系統(tǒng)感知道路環(huán)境，通過(guò)現(xiàn)代通信技術(shù)使車間進(jìn)行通信，同時(shí)加以一定的算法分析，使得后車緊跟前車行駛。這一特點(diǎn)使得它具有如下優(yōu)點(diǎn)：首先，充分利用道路資源，

5、減少堵車事件發(fā)生的概率。此外，它還能夠在行駛過(guò)程中探測(cè)可能發(fā)生危險(xiǎn)事故，由于計(jì)算機(jī)有著比人腦更快的反應(yīng)速度，從而能夠避免交通事故的發(fā)生。1.2 智能車輛研究現(xiàn)狀智能車輛的發(fā)展過(guò)程可以分為以下三個(gè)階段：第一階段：20世紀(jì)50年代。在這一時(shí)期，人們剛剛開(kāi)始接觸研究智能車輛。盡管這一時(shí)期的智能小車系統(tǒng)僅能在一個(gè)固定的軌道上運(yùn)行，自動(dòng)化水平比較低，但已經(jīng)符合智能車輛的基本要求。第二階段：80年代中后期。在這一階段，隨著計(jì)算機(jī)的應(yīng)用與傳感器技術(shù)的不斷發(fā)展，智能車的研究有了較大的進(jìn)展，尤其在一些發(fā)達(dá)國(guó)家，取得了巨大的進(jìn)步，促使智能車輛不斷深入各個(gè)實(shí)用領(lǐng)域。第三階段：90年代至今，智能車輛的研究取得了更快的

6、發(fā)展。尤其是近些年來(lái)，隨著各個(gè)國(guó)家在智能車輛的研究之中投入的人力、財(cái)力不斷加大，智能小車的發(fā)展越來(lái)越快。如今，智能車輛已經(jīng)不僅僅局限于科學(xué)研究和工廠使用，它也不斷地走入了許多人的日常生活中。1.3 研究?jī)?nèi)容本設(shè)計(jì)是基本AT89S52單片機(jī)的，通過(guò)藍(lán)牙使兩個(gè)智能電動(dòng)車相互通信來(lái)組成智能小車跟隨系統(tǒng)。設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容是對(duì)電動(dòng)車進(jìn)行硬件電路與軟件的設(shè)計(jì)。其中硬件電路主要包括控制電路，藍(lán)牙通信電路，路徑循跡電路，電源驅(qū)動(dòng)電路，電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路等。其中，AT89S52單片機(jī)作為每個(gè)小車的控制核心，控制著電動(dòng)車的各個(gè)模塊正常工作，并通過(guò)編程使得小車按照預(yù)定路徑實(shí)現(xiàn)前進(jìn)，左拐，右拐，緊急停車，加速，減速等功能。本

7、設(shè)計(jì)是以電動(dòng)小車為基礎(chǔ)，增加紅外傳感器，藍(lán)牙等。利用傳感器來(lái)有效地確定小車前進(jìn)路徑、小車所在位置等信息。單片機(jī)接收并處理傳感器所產(chǎn)生的信號(hào)并加以一定的算法來(lái)判斷各個(gè)小車的狀態(tài)及其相互間距。最后通過(guò)藍(lán)牙來(lái)進(jìn)行小車間的通信，從而控制各個(gè)小車加、減速度來(lái)使得小車間距相對(duì)恒定。綜上所述，本設(shè)計(jì)中整個(gè)系統(tǒng)電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，性能相對(duì)較高。主要采用如下技術(shù)：首先是選擇適當(dāng)?shù)膫鞲衅?。利用傳感器?lái)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)小車位置并傳送給單片機(jī)，單片機(jī)根據(jù)傳感器所傳回的信息來(lái)控制小車的兩個(gè)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)循跡行走功能。其次，利用藍(lán)牙設(shè)備在兩個(gè)小車之間進(jìn)行通信，由其中一個(gè)小車的單片機(jī)來(lái)判斷兩小車的相對(duì)位置，從而產(chǎn)生控制指令，來(lái)改變小車的

8、行駛速度。2 功能分析根據(jù)設(shè)計(jì)內(nèi)容的要求，采用基于單片機(jī)的控制方式，使用藍(lán)牙設(shè)備進(jìn)行通信。圖2-1為系統(tǒng)框圖。圖2-1 系統(tǒng)框圖2.1 主控模塊目前，具有人工智能的電子產(chǎn)品、設(shè)備通常采用的控制器都是單片機(jī)?，F(xiàn)在市場(chǎng)上的單片機(jī)廠商很多，單片機(jī)種類也不盡相同，功能更是各具特色。本文設(shè)計(jì)的是一個(gè)相對(duì)簡(jiǎn)單的控制系統(tǒng)，無(wú)需采用一些特殊功能的單片機(jī)。因此，根據(jù)實(shí)際條件，最終選擇在兩輛小車上各搭載一片ATMEL公司的AT89S52芯片作為每個(gè)小車的主控器件。圖2-2為AT89S52控制原理圖。 圖2-2 AT89S52控制原理圖2.2 循跡模塊循跡裝置類型選擇：采用集成QTI傳感器DM-S53401，它是一

9、種通過(guò)光電接收管來(lái)探測(cè)其下表面反射光強(qiáng)度的傳感器。根據(jù)反射光強(qiáng)度的不同，從而導(dǎo)致傳感器輸出的變化。由于它的體積較小、具有日光過(guò)濾器，因而在小車中使用性能較好。 循跡硬件數(shù)目選擇：采用4路QTI傳感器循跡。在小車行駛過(guò)程中，根據(jù)軌道的設(shè)計(jì)，小車會(huì)遇到直行或左、右拐彎的路段，因而可以使用中間2路來(lái)判斷小車與直行道的相對(duì)位置，而用外側(cè)2路來(lái)判斷小車是否在拐彎路段。因此，4路循跡可以完成任務(wù)的要求，且設(shè)備數(shù)目最少。2.3 電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊電機(jī)選擇：采用直流伺服電機(jī)，它主要通過(guò)接收脈沖來(lái)運(yùn)轉(zhuǎn)。相比于步進(jìn)電機(jī)，直流伺服電機(jī)有著一定的優(yōu)勢(shì)：精度更高，克服了步進(jìn)電機(jī)中的失步問(wèn)題；高速性能好；抗過(guò)載能力強(qiáng)；運(yùn)行穩(wěn)定

10、；反應(yīng)時(shí)間短；發(fā)熱和噪聲都有著明顯的降低。2.4 電源模塊電源選擇：采用干電池組加移動(dòng)電源共同供電，即在采用4節(jié)1.5V干電池通過(guò)穩(wěn)壓?jiǎn)卧抵?V后給單片機(jī)及其他設(shè)備（如傳感器、電機(jī)等）供電的基礎(chǔ)上，增加一個(gè)移動(dòng)電源同時(shí)供電。一方面，可以保證小車電壓穩(wěn)定，設(shè)備正常運(yùn)行而不會(huì)斷電。另一方面，也不像蓄電池所占體積那么大，安裝相對(duì)容易。2.5 通信模塊通信設(shè)備選擇：采用藍(lán)牙裝置進(jìn)行通信。盡管相比紅外通信，它的成本相對(duì)較高。但其有著諸多特有的優(yōu)點(diǎn)：通信距離相對(duì)較長(zhǎng)，一般在10米左右，且可以轉(zhuǎn)彎，不用對(duì)準(zhǔn)。傳輸速度快，且可以加密，更加安全。3 硬件設(shè)計(jì)3.1 主控硬件設(shè)計(jì)對(duì)于每個(gè)小車而言，主控電路的核心

11、器件為AT89S52單片機(jī)，通過(guò)此單片機(jī)來(lái)控制小車完成預(yù)計(jì)的功能。其中，小車的啟動(dòng)、復(fù)位、斷電都需要手動(dòng)開(kāi)關(guān)來(lái)控制。由QTI循跡模塊組成的循跡電路進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，不斷判斷小車的位置，并將檢測(cè)到的信息發(fā)回給單片機(jī)，單片機(jī)經(jīng)過(guò)運(yùn)算后，發(fā)送PWM波給電機(jī)，從而控制小車速度、啟停、轉(zhuǎn)彎、直線行駛等。除此之外，兩個(gè)小車的單片機(jī)還都需要連接一個(gè)藍(lán)牙設(shè)備，用于在兩個(gè)單片機(jī)之間傳遞信息。系統(tǒng)框圖如圖3-1所示。 圖3-1 主控電路連接圖3.2 循跡硬件的設(shè)計(jì)由于本設(shè)計(jì)在循跡模塊中采用的是集成的QTI循跡模塊，故循跡裝置內(nèi)部電路無(wú)需再重新設(shè)計(jì)，僅需將集成的QTI循跡模塊正確連入AT89S52單片機(jī)中集可。具體電路

12、連接圖見(jiàn)圖3-2。圖3-2 QTI設(shè)備連接圖3.3 驅(qū)動(dòng)硬件設(shè)計(jì)電機(jī)選擇：采用直流伺服電機(jī)。伺服電機(jī)具有如下特點(diǎn)：它在接收到一個(gè)PWM波形脈沖時(shí)就會(huì)旋轉(zhuǎn)一定的角度，通過(guò)不斷接收脈沖就可以使得小車持續(xù)運(yùn)動(dòng)。對(duì)于本設(shè)計(jì)所選用的電機(jī)而言，當(dāng)接收到的脈沖是高電平持續(xù)時(shí)間為1.5ms而低電平持續(xù)時(shí)間是20ms時(shí)，電機(jī)不發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)；當(dāng)?shù)碗娖綍r(shí)間保持不變，高電平持續(xù)時(shí)間越接近1.7ms時(shí)，電機(jī)順時(shí)針轉(zhuǎn)速越快，在1.7ms時(shí)，電機(jī)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)速度達(dá)到最大；反之，高電平持續(xù)時(shí)間越接近1.3ms時(shí)，電機(jī)逆時(shí)針轉(zhuǎn)速越快，在1.3ms時(shí)，電機(jī)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)速度達(dá)到最大。在小車運(yùn)行過(guò)程中，單片機(jī)AT89S52通過(guò)P1.1和P1

13、.2口發(fā)送脈沖波形來(lái)分別控制左右電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，即將左右電機(jī)分別與P1.1和P1.2口相連即可。3.4 電源硬件設(shè)計(jì)本系統(tǒng)中的單片機(jī)所需的供電電壓為+5V工作電壓，而電路板的設(shè)計(jì)是采用6-9V的直流電輸入，再通過(guò)穩(wěn)壓芯片來(lái)為單片機(jī)輸入5V的工作電壓。每節(jié)干電池所提供的電壓為1.5V，采用4節(jié)干電池串聯(lián)后可以得到直流電輸入口所要求的最小電壓6V。因此，選擇4節(jié)干電池串聯(lián)后接入單片機(jī)的供電口。此外，由于干電池所供電壓并不穩(wěn)定，容易造成小車傳感器、藍(lán)牙等設(shè)備的掉電，從而影響小車的正常工作，故再額外通過(guò)USB-ISP線將輸出為5V的移動(dòng)電源連接至小車的ISP下載口即可。3.5 藍(lán)牙通信串口硬件設(shè)計(jì)本系統(tǒng)中兩

14、輛小車需要在一定情況下進(jìn)行通信，因而需要使用一個(gè)近距離的無(wú)線通信裝置。在本設(shè)計(jì)中，選用藍(lán)牙通信裝置HC-05來(lái)實(shí)現(xiàn)此功能。HC-05的引腳原理圖如如圖3-3所示。圖3-3 藍(lán)牙引腳原理圖此藍(lán)牙在配對(duì)成功后的使用方法與串口的使用方法一樣，故同樣是將藍(lán)牙接口TXD、RXD分別連至單片機(jī)的P3.0、P3.1口，VCC接高電平，GND接地即可正常使用。3.6 本章總結(jié) 本章主要分析了小車實(shí)現(xiàn)各個(gè)功能所需的硬件設(shè)備，硬件選擇，硬件設(shè)備連接等問(wèn)題，主要包括主控硬件、循跡硬件、驅(qū)動(dòng)硬件、電源硬件、藍(lán)牙硬件等，通過(guò)對(duì)硬件的分析與設(shè)計(jì)，為小車能正常運(yùn)行做好的硬件方面的準(zhǔn)備工作。4 軟件的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)4.1 概述在

15、基于單片機(jī)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，除了要對(duì)系統(tǒng)硬件進(jìn)行設(shè)計(jì)外，還要對(duì)系統(tǒng)的軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)。在本設(shè)計(jì)之中，大量的執(zhí)行工作需要對(duì)程序進(jìn)行設(shè)計(jì)，這一工作對(duì)于系統(tǒng)而言尤為重要。在編寫(xiě)程序時(shí)，要注意一下幾點(diǎn)要求：1. 實(shí)時(shí)性，即軟件反應(yīng)、執(zhí)行速度快。2. 程序簡(jiǎn)練，即要求既要完成目標(biāo)，又要以最簡(jiǎn)潔的方式表述出來(lái)。3. 程序的靈活性與可拓展性，即程序擁有較強(qiáng)的適應(yīng)能力，在功能需要拓展時(shí)可以方便的修改。4. 可靠性，即在系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中因?yàn)檐浖矫娴墓收隙斐傻南到y(tǒng)錯(cuò)誤盡可能的少。此外，在用C語(yǔ)言進(jìn)行程序設(shè)計(jì)時(shí)，具體步驟如下：1. 明確要求，確定軟件所要實(shí)現(xiàn)的功能。2. 分析具體問(wèn)題，建立數(shù)學(xué)模型。3. 繪制出各個(gè)程序模

16、塊的流程圖。4. 將各個(gè)程序組合在一起，構(gòu)成一個(gè)完整的程序。最后，在程序設(shè)計(jì)的過(guò)程中，應(yīng)注意一下幾點(diǎn)要求：1. 各個(gè)功能、模塊盡量層次化。2. 存儲(chǔ)空間合理，節(jié)省內(nèi)存。3. 軟件流程要合理，軟件布局要清晰。4.2 軟件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在本設(shè)計(jì)中，軟件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)采用了模塊化的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，將整個(gè)系統(tǒng)分成五大模塊，包括主程序模塊、循跡程序模塊、電機(jī)程序模塊、藍(lán)牙通信程序模塊、位置判斷程序模塊等，依次設(shè)計(jì)系統(tǒng)整體軟件結(jié)構(gòu)和各個(gè)模塊的軟件結(jié)構(gòu)，最后再將其匯總成為一個(gè)完整系統(tǒng)。系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)圖如圖4-1所示。 圖4-1系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)圖4.3 主要模塊的實(shí)現(xiàn)4.3.1循跡流程圖循跡流程圖如圖4-2所示。 圖4-2循跡

17、流程圖小車在啟動(dòng)后會(huì)直接進(jìn)入循跡路段，正常直行情況下，有且只有中間兩路QTI裝置(中左與中右)將能夠探測(cè)到黑線。而在執(zhí)行前進(jìn)過(guò)程中，會(huì)因?yàn)橐恍┮蛩囟斐陕晕⑵x軌道，此時(shí)，小車的中間兩路QTI裝置可能將會(huì)存在其中一路脫離黑線。此時(shí)，則應(yīng)向單片機(jī)發(fā)出調(diào)整指令，改變小車的行駛狀態(tài)，使其回歸黑線中央行駛。當(dāng)小車來(lái)到拐彎路段時(shí)，外部?jī)蓚€(gè)QTI裝置(左與右)將會(huì)探測(cè)到黑線，表明小車來(lái)到拐彎路段，則應(yīng)向單片機(jī)發(fā)出調(diào)整指令，改變小車的行駛狀態(tài)，使其完成拐彎任務(wù)。而當(dāng)小車到達(dá)定位處時(shí)，四路QTI循跡裝置將全部探測(cè)到黑線，此時(shí)則應(yīng)向單片機(jī)發(fā)出計(jì)數(shù)自加指令后使小車?yán)^續(xù)向前行駛。4.3.2 電機(jī)驅(qū)動(dòng)流程圖電機(jī)驅(qū)動(dòng)流

18、程圖如4-3所示。圖4-3電機(jī)驅(qū)動(dòng)功能流程圖 在兩個(gè)小車進(jìn)行通信時(shí)，按照預(yù)期，隨著兩個(gè)小車的位置變化，兩個(gè)小車的行駛速度也應(yīng)該隨之變化。在此設(shè)計(jì)中，整個(gè)軌道共有8個(gè)定位點(diǎn)。對(duì)于小車A，速度變化是從檢測(cè)到定位點(diǎn)時(shí)開(kāi)始的，所以小車A的驅(qū)動(dòng)流程圖應(yīng)從檢測(cè)到定位點(diǎn)開(kāi)始。而對(duì)于小車B，速度變化是在中斷中產(chǎn)生的，所以小車B的驅(qū)動(dòng)流程圖應(yīng)從中斷中開(kāi)始。此外，本設(shè)計(jì)的要求是使小車B跟隨小車A行駛，使得小車A與小車B的距離始終保持在大約等于兩個(gè)定位點(diǎn)間的距離。因此，想要確定兩個(gè)小車的速度，首先要計(jì)算兩個(gè)小車距離。本設(shè)計(jì)是通過(guò)計(jì)算兩小車共檢測(cè)到的定位點(diǎn)數(shù)之差來(lái)判斷兩個(gè)小車的距離。當(dāng)兩個(gè)小車所探測(cè)到的定位點(diǎn)數(shù)相差為

19、1，表示兩車距離適中，驅(qū)動(dòng)電機(jī)使兩車都快速行駛；當(dāng)兩個(gè)小車探測(cè)到的定位點(diǎn)數(shù)相同，表示兩車距離過(guò)近，驅(qū)動(dòng)電機(jī)使前車快速行駛而后車慢速行駛，從而拉大兩車間距；而當(dāng)兩個(gè)小車所探測(cè)到的定位點(diǎn)數(shù)相差大于1，表示兩車距離過(guò)遠(yuǎn)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)使前車慢速行駛而后車快速行駛，以此來(lái)縮短兩車距離。另外，前車發(fā)生故障時(shí)，應(yīng)使得后車在與其距離過(guò)近時(shí)自動(dòng)停車，防止出現(xiàn)兩車相撞的情況。4.3.3 位置判斷流程圖 位置判斷流程圖如圖4-4所示。圖4-4 位置判斷流程圖本設(shè)計(jì)中，兩個(gè)小車需要構(gòu)成一個(gè)協(xié)作的系統(tǒng)平臺(tái)，因此，需要不斷地判斷自己的位置。在此設(shè)計(jì)中，在完整軌道中平均選擇了8個(gè)定位點(diǎn)，在小車途經(jīng)這8個(gè)定位點(diǎn)時(shí)，單片機(jī)選擇一個(gè)

20、變量來(lái)計(jì)算小車在行駛過(guò)程中所經(jīng)過(guò)的總點(diǎn)數(shù)，從而來(lái)大致判斷小車的所在位置。當(dāng)計(jì)數(shù)達(dá)到8時(shí)，表示小車已經(jīng)運(yùn)行了一整圈回到出發(fā)點(diǎn)，故計(jì)數(shù)清零。軌道圖如圖4-5所示。圖4-5 軌道圖4.3.4 藍(lán)牙通信流程圖在本設(shè)計(jì)中，兩個(gè)小車要通過(guò)相互協(xié)作來(lái)構(gòu)成一個(gè)智能小車系統(tǒng)，因此，在小車運(yùn)行過(guò)程中，兩小車需要在必要的時(shí)刻相互通信并發(fā)送指令。在此系統(tǒng)中，小車A為整個(gè)系統(tǒng)的中樞，一切信息要在小車A的單片機(jī)中進(jìn)行運(yùn)算處理，再將控制命令由小車A發(fā)出。藍(lán)牙通信流程圖如圖4-6所示。圖4-6 藍(lán)牙通信流程圖4.4 本章小結(jié)本章首先介紹了針對(duì)軟件設(shè)計(jì)的要求、過(guò)程等注意事項(xiàng)，然后系統(tǒng)的介紹了針對(duì)本設(shè)計(jì)的軟件結(jié)構(gòu)各個(gè)模塊的設(shè)計(jì)方

21、案、思路，并列出了各個(gè)主要模塊的設(shè)計(jì)流程圖。5 系統(tǒng)功能測(cè)試在完成系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與制作后，必須要對(duì)所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試。通過(guò)測(cè)試，檢測(cè)需要單片機(jī)所完成的功能是否能夠?qū)崿F(xiàn)。5.1 系統(tǒng)功能測(cè)試 測(cè)試過(guò)程中，首先依次對(duì)各個(gè)小車進(jìn)行單獨(dú)的模塊功能測(cè)試，然后再進(jìn)行整個(gè)系統(tǒng)的功能測(cè)試。即首先分別對(duì)小車A、小車B進(jìn)行單獨(dú)循跡功能的測(cè)試，查看小車A、B的性能。然后再將小車A、B通過(guò)藍(lán)牙連接相互通信，測(cè)試整個(gè)系統(tǒng)的性能。小車A循跡功能單獨(dú)測(cè)試，結(jié)果如表5-1所示。表5-1 小車A循跡測(cè)試結(jié)果12345678第一圈完成完成完成完成卡頓完成完成完成第二圈完成卡頓完成完成完成完成完成完成第三圈完成完成完成完成完成完成完

22、成完成第四圈完成完成完成完成卡頓完成完成完成第五圈卡頓完成完成完成完成完成完成完成小車B循跡功能單獨(dú)測(cè)試，結(jié)果如表5-2所示。表5-2 小車B循跡測(cè)試結(jié)果12345678第一圈完成完成完成完成卡頓完成完成完成第二圈完成完成完成完成完成完成完成完成第三圈完成完成完成完成完成完成完成完成第四圈完成完成完成完成完成完成完成完成第五圈完成完成完成完成完成完成完成完成系統(tǒng)性能測(cè)試，結(jié)果如表5-3所示。表5-3 系統(tǒng)功能測(cè)試結(jié)果第一圈運(yùn)行正常第二圈運(yùn)行正常第三圈小車A在定位點(diǎn)3處連續(xù)探測(cè)到2次定位標(biāo)志，造成出錯(cuò)第四圈運(yùn)行正常第五圈運(yùn)行正常5.2 測(cè)試結(jié)果分析小車A在運(yùn)行過(guò)程中，由于傳感器、電機(jī)等設(shè)備問(wèn)題，

23、有時(shí)會(huì)造成中途卡頓，導(dǎo)致小車無(wú)法正常運(yùn)行，但總體結(jié)果基本正確，不影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果。小車B與小車A相比，運(yùn)行較為流暢，基本可以正常運(yùn)行，很少會(huì)出現(xiàn)故障，達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。在整個(gè)系統(tǒng)協(xié)調(diào)運(yùn)行時(shí)，除了小車偶爾發(fā)生的卡頓意外，基本不會(huì)造成其他故障，基本可以達(dá)到預(yù)期的效果?？傮w而言，主要是由于傳感器并不精確，在室內(nèi)光線、太陽(yáng)光等燈光的影響下，偶爾會(huì)導(dǎo)致運(yùn)行出現(xiàn)故障。但從整體來(lái)看，基本功能都可以正常實(shí)現(xiàn)，不影響觀測(cè)結(jié)果，系統(tǒng)基本能夠正常運(yùn)行。6 結(jié)論與展望6.1 結(jié)論在本設(shè)計(jì)中，A、B兩個(gè)小車的控制核心都選用的是AT89S52單片機(jī)，這使得小車具有較好的穩(wěn)定性和持續(xù)性。循跡裝置選擇的是體積小、功耗低、應(yīng)用方便、集

24、成度高的QTI傳感器DM-S53401。電機(jī)選擇的是兩輪獨(dú)立的直流伺服電機(jī)，通過(guò)控制兩個(gè)輪不同的轉(zhuǎn)速來(lái)改變方向。車間通信選擇的是藍(lán)牙通信裝置HC-05，它具有較高的可靠性，可以保證兩車順利的完成通信功能。在小車運(yùn)行的過(guò)程中，利用QTI傳感器來(lái)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)小車的路面信息，單片機(jī)接收并處理傳感器監(jiān)測(cè)到的信號(hào)，將運(yùn)動(dòng)控制指令發(fā)送給電機(jī)，使得小車正常行駛。此外，兩個(gè)小車還通過(guò)藍(lán)牙裝置進(jìn)行車間通信，并根據(jù)兩車的狀態(tài)調(diào)整小車的運(yùn)動(dòng)狀況。該系統(tǒng)最終能夠完成的功能有：循跡、變速、保持兩車間距穩(wěn)定、緊急停車。6.2 展望本智能小車系統(tǒng)最主要的前景是運(yùn)用到無(wú)人駕駛汽車上。一方面，可以通過(guò)小車系統(tǒng)的車間通信規(guī)劃行車路徑，充分利用現(xiàn)有的道路資源，提高道路利用率，減少堵車事件的發(fā)生；另一方面，還通過(guò)安裝各種傳感器感知路面狀況來(lái)避免交通事故的發(fā)生。參考文獻(xiàn)：1 李建忠.單片機(jī)原理及應(yīng)用.第二版，西安電子科技大學(xué)出版社，2008.22 李曉瑩.傳感器與測(cè)試技術(shù).高等教育出版社，2005.13 禹帆.藍(lán)牙技術(shù).清華大學(xué)出版社