第一篇：計算智能實驗報告

計算智能實驗報告

專業(yè)

信息與算科學(xué)

班級

112

姓名

劉紅軍

學(xué)號

2011062064

協(xié)作隊員

實驗日期

2013

年 10月30 日

星期

成績評定

教師簽名

批改日期

題目

一、問題提出 4中產(chǎn)品指標(biāo)如下 X1 =(37,38,12,16,13,12)X2=(69,73,74,22,64,17)X3=(73,86,49,27,68/,39)X4=(57,58,64,84,63,28)

二、模型建立相關(guān)數(shù)學(xué)建立相似矩陣，用傳遞閉包進(jìn)行模糊聚類

三、求解方法

四、輸出結(jié)果

五、結(jié)果分析

第二篇：計算化學(xué)實驗報告

計算化學(xué)上機(jī)作業(yè)計算結(jié)果第一題

pi=3.1413

第二題

理論計算pi=1/4 計算機(jī)模擬計算pi= 第三題

第三篇：科學(xué)計算實驗報告

荊楚理工學(xué)院 數(shù)學(xué)建模與創(chuàng)新實驗室實驗報告 課程名稱：統(tǒng)計軟件與建模

專業(yè)：數(shù)學(xué)與應(yīng)用數(shù)學(xué) 實驗題目

實驗 五

區(qū)間估計與假設(shè)檢驗

學(xué)生姓名

學(xué)

號

班級數(shù)學(xué)與應(yīng)用數(shù)學(xué)

指導(dǎo)教師

習(xí)長新

實驗日期

成績

一、實驗?zāi)康呐c要求：

1.鞏固假設(shè)檢驗的基本原理； 2.掌握用 SAS 作假設(shè)檢驗的方法； 二、實驗 任務(wù)：

1.

下面列出的是某工廠隨機(jī)選取的 20 只部件的裝配時間（分鐘）：.9，4.10，6.10，6.9，7.9，9.9，9.10，1.11，6.9，2.10，3.10，6.9，9.9，2.11，6.10，8.9，5.10，1.10，5.10，7.9

設(shè)裝配時間的總體服從正態(tài)分布),(~2? ? N X，參數(shù)2, ? ? 均未知．(1)給出裝配時間總體的點估計和 95%的置信區(qū)間，99%的置信區(qū)間；(2)是否可以認(rèn)為裝配時間的均值顯著地大于 10 分鐘？

2.裝配一個部件時可以采用不同的方法，所關(guān)心的問題是哪一個方法的效率更高。

勞動效率可以用平均裝配時間反映?，F(xiàn)從不同的裝配方法中各抽取 12 件產(chǎn)品，記錄下各自的裝配時間如下表所示：

兩種裝配方法使用的裝配時間（單位：分鐘）

甲法：

29 32 35 38 34 30 29 32 31 26 乙法：24 28 29 30 29 32 26 31 29 32 28 設(shè)兩總體為正態(tài)總體，且方差相同。

(1)分別給出兩種裝配方法的平均裝配時間的 95%置信區(qū)間；(2)請問兩種方法的裝配時間有無顯著不同(α = 0.05)？ 釋 以上兩個問題均要求寫出必要的統(tǒng)計量和統(tǒng)計分布，并解釋 sas 程序輸出的結(jié)果。

三、實驗步驟和結(jié)果，，（給出主要過程的文字說明，包含代碼、圖、表）

四、實驗總結(jié)(對實驗過程進(jìn)行分析,總結(jié)實驗過程中出現(xiàn)的問題、體會和收獲)

五

附錄

第四篇：智能小車實驗報告

課程設(shè)計報告

（嵌入式技術(shù)實踐(一)）

學(xué)

院：電氣工程與自動化學(xué)院

題 目：智能小車的電路設(shè)計與制作 專業(yè)班級：自動化123班 學(xué) 號： 21 學(xué)生姓名：謝斌

指導(dǎo)老師： 王祖麟、張振利 日 期： 2013年6月18日星期二

摘要

我們生活在信息與科技高速發(fā)展的信息時代，高科技產(chǎn)品的更新的換代也是越來越快。作為21世紀(jì)的大學(xué)生，我們身處這樣的環(huán)境中，就必須使自己能夠適應(yīng)這個社會所需。自動化作為處在科技前沿的專業(yè)，我們學(xué)生就要打好基礎(chǔ)，跟上時代的步伐。

為了讓同學(xué)們在做中學(xué)。同學(xué)們自己設(shè)計和制作智能小車，并從中深入了解和理解自動化嵌入式。從而為進(jìn)一步實現(xiàn)人機(jī)對話，測量以及控制這些自動化的基本控制做基礎(chǔ)。從理論到實踐，讓同學(xué)們更好的理解嵌入式，增長同學(xué)的實踐和設(shè)計能力。

應(yīng)用P89V51RB2微控制器中端口、外部中斷、定時器等基本模塊，實現(xiàn)核心控制，再結(jié)合驅(qū)動板來控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)向，最后加上紅外傳感器，實現(xiàn)小車的智能尋跡。其中端口結(jié)合SPI實現(xiàn)人機(jī)對話；定時器與中斷結(jié)合實現(xiàn)匹配定時，捕獲轉(zhuǎn)速；端口、定時器的結(jié)合就實現(xiàn)了控制電機(jī)的方向與轉(zhuǎn)速；端口與紅外傳感器結(jié)合，讓小車可以尋找黑線，這樣就實現(xiàn)了智能尋跡。

關(guān)鍵字：

自動化；嵌入式；智能尋跡；實踐；外部中斷；定時器；能力

目錄

第一章 緒論....................................................................................5 1.1 課題背景..................................................................................5 1.2 課題概述..................................................................................5 1.3 設(shè)計要求..................................................................................5

第二章 統(tǒng)的系設(shè)計........................................................................6 2.1 實踐原理..................................................................................6 2.2 實踐器材..................................................................................6 2.3 實踐目的..................................................................................7

第三章

軟件設(shè)計..........................................................................8 3.1 硬件開發(fā)的軟件介紹...............................................................8 3.1.1 TKStudio.................................................................錯誤！未定義書簽。3.1.2

原理圖的繪制過程...........................................錯誤！未定義書簽。3.2 編程環(huán)境介紹...........................................................................9

第四章

系統(tǒng)實現(xiàn)..........................................................................9 4.1 硬件實現(xiàn)..................................................................................9 4.1.1

單片機(jī)外擴(kuò)...........................................................錯誤！未定義書簽。4.12

電源模塊板.............................................................錯誤！未定義書簽。

4．13 循跡模塊……………………………………………………………………….5

4.14 電機(jī)驅(qū)動模塊………………………………………………………..........5

4.2 軟件實現(xiàn).................................................錯誤！未定義書簽。4.3 實現(xiàn)效果................................................................................11 結(jié)束語：.......................................................................................12 致謝 12 參考文獻(xiàn).......................................................................................12 附錄 12

第一章 緒論

1．1課題背景

學(xué)習(xí)了智能小車的的理論知識后，急需要一場智能小車制作實踐實驗以加深我們對制板的認(rèn)識及熟悉制做智能小車的工作流程。

“卓越工程師培養(yǎng)計劃”主要強(qiáng)調(diào)“理論與實踐、教與學(xué)、學(xué)校與企業(yè)”三個緊密結(jié)合，全面貫徹和落實“構(gòu)思、設(shè)計、實施、運行”這種在做中學(xué)的原則，以及基于項目驅(qū)動的教學(xué)模式。企業(yè)由單純的用人單位變成為學(xué)生聯(lián)合培養(yǎng)單位，高校和企業(yè)共同設(shè)計培養(yǎng)目標(biāo)，共同制定培養(yǎng)方案，共同實施培養(yǎng)過程?！罢娴墩鏄尅钡貙嵺`，以強(qiáng)化學(xué)生的工程能力和創(chuàng)新能力。

在一學(xué)期的計算機(jī)基礎(chǔ)理論學(xué)習(xí)后，需要將理論和實踐有機(jī)的相結(jié)合。在一定程度的專業(yè)基礎(chǔ)知識的鋪墊、學(xué)長們的實際操作引導(dǎo)下。展開技能實踐。

實驗后加以對實驗的看法，總結(jié)經(jīng)驗，研究智能小車的制作方法及對課題進(jìn)行討論研發(fā)，特設(shè)下此課題。

1.2課題概述

學(xué)習(xí)智能小車以及板的制作流程，加深對課題的認(rèn)識，增加理論與實踐知識。了解智能小車的制作與使用。

根據(jù)原理圖焊接好單片機(jī)外擴(kuò)、電源模塊、循跡模塊、驅(qū)動模塊四塊板子，調(diào)試板子，確保板子正確后，將板子與車身用杜邦線正確連接做好實驗課題。

1.3設(shè)計要求

第一：畫出正確的原理圖

第二:焊好板子，并使它能正常運行

第三：板上無斷線，電路無短路與斷路。萬能表檢測無錯誤。燒入程序后能顯示正確的實驗現(xiàn)象

應(yīng)用P89V51RB2微控制器中的端口、外部中斷、定時器等基本模塊，實現(xiàn)核心控制，再結(jié)合電源板、電機(jī)驅(qū)動板來控制電機(jī)的轉(zhuǎn)向，最后加上傳感檢測模塊，實現(xiàn)小車的智能尋跡。

這次課程實踐要求每一個人都動手都制作出一輛尋跡小車，真正實現(xiàn)從聽中學(xué)到做中學(xué)，提高同學(xué)們的動手能力。這次實踐最基本的功能底線就是能夠?qū)崿F(xiàn)循跡，然后有興趣的同學(xué)再一步步進(jìn)行拓展，比如：加上測速模塊、遙控模塊，水平更高的還可以實現(xiàn)避障模塊、液晶顯示模塊等等

第二章 系統(tǒng)的設(shè)計

2.1 實踐原理

探測路面黑線的基本原理：光線照射到路面并反射，由于黑線和白紙對光的反射系數(shù)不同，可以根據(jù)接收到的反射光強(qiáng)弱來判斷是否是黑線。利用這個原理，可以控制小車行走的路跡。

這里的循跡是指小車在白色地板上循黑線行走，通常采取的方法是紅外探測法。紅外探測法，即利用紅外線在不同顏色的物體表面具有不同的反射性質(zhì)的特點，在小車行駛過程中不斷地向地面發(fā)射紅外光，當(dāng)紅外光遇到白色紙質(zhì)地板時發(fā)生漫反射，反射光被裝在小車上的接收管接收；如果遇到黑線則紅外光被吸收，小車上的接收管接收不到紅外光。處理器就根據(jù)是否收到反射回來的紅外光為依據(jù)來確定黑線的位置和小車的行走路線。紅外探測器探測距離有限，一般最大不應(yīng)超過3cm。智能小車系統(tǒng)以處理器為核心，為了使智能小車能夠快速行駛，處理器必須把路徑的迅速判斷、相應(yīng)的轉(zhuǎn)向電機(jī)控制以及直流驅(qū)動電機(jī)的控制精密地結(jié)合在一起。如果傳感器部分的數(shù)據(jù)沒有正確地采集和識別，轉(zhuǎn)向電機(jī)控制的失當(dāng)，都會造成模型車嚴(yán)重抖動甚至偏離賽道；如果直流電機(jī)的驅(qū)動控制效果不好，也會造成直線路段速度上不去，彎曲路段入彎速度過快等問題。

2.2 實踐器材

四塊萬能版、兩個紅外傳感器、四個1K的電阻、兩個3.3K的電阻、兩個電源、插針、插座多排、三個LED燈、兩個電容器、一個單片機(jī)、八個三極管（其中四個為透明的三極管）、兩個二極管、兩個玻璃電阻、兩個輪子、兩個馬達(dá)。兩個電池盒、一塊較大的塑料板、杜邦線若干、焊錫少許、一個萬能表、一個電烙鐵、一個焊臺、膠帶。

1：插針、單片機(jī)、一個萬能版、焊錫——用于焊接單片機(jī)外擴(kuò)。

2:插針、插座、兩個繼電器、四個透明三極管、四個三極管四個1K電阻、焊錫——用于焊接驅(qū)動模塊板。

3:一個LED燈、插針、插座、兩個電容器、兩個玻璃電阻、兩個二極管、一個3.3K電阻、焊錫——用于焊接電源板。

4:兩個紅外傳感器、兩個LED燈、四個電阻、焊錫——用于焊接循跡模塊。5:萬能表——用于檢測板子電路是否短路、斷路、電路是否正確。6：焊臺——將器件焊接到板子上。

7：輪子、馬達(dá)、較大的塑料板——為車身的組成部分。8：電池——為智能小車的驅(qū)動提供電壓。9：電池盒——盛裝電池。

10：膠帶——將板子固定在車身上。

2.3 實踐目的

增加智能小車板的制作實踐知識，了解智能小車原理圖的繪制與智能小車板的制作流程。學(xué)習(xí)智能小車板的焊接知識與技術(shù)。增加智能小車板的制作經(jīng)驗，體會智能小車板的 制作原理提高我們對智能小車的認(rèn)識。

使智能小車能夠在燒入實驗程序后能夠沿著膠帶跑動，顯現(xiàn)出正確的實驗現(xiàn)象。

第三章 軟件設(shè)計

3.1 硬件開發(fā)的軟件介紹 3.1．1 系統(tǒng)控制器的選擇

P89V51RB2是一款由美國NXP半導(dǎo)體公司提供的增強(qiáng)型80C51微控制器，包括16KBFlash程序存儲器和1KB數(shù)據(jù)RAM，且功能上完全覆蓋標(biāo)準(zhǔn)80C51單片機(jī)系列。3.2 電源模塊

交流電經(jīng)過全波電路在經(jīng)過電容濾波，在經(jīng)過穩(wěn)壓電源芯片做成穩(wěn)壓電路，輸出電壓5V、7.2V的直流電源。小車的電機(jī)驅(qū)動模塊的供電電壓為7.2V，經(jīng)過電容濾波后接7805進(jìn)行穩(wěn)壓，穩(wěn)壓輸出5V的電壓。提供單片機(jī)所需的電壓，其電源電路原理圖如下圖所示：

電機(jī)驅(qū)動模塊

這次電機(jī)驅(qū)動模塊沒有采用往年的，直接用三極管構(gòu)成H橋的形式來驅(qū)動電機(jī)，而是用繼電器來驅(qū)動電機(jī)，其原理圖如下：

3.4 傳感檢測模塊

紅外線傳感檢測電路原理其實很簡單，就是利用紅外線在不同顏色的物體表面具有不同的反射性質(zhì)的特點，在小車行駛過程中不斷地向地面發(fā)射紅外光，當(dāng)紅外光遇到白色紙質(zhì)地板時發(fā)生漫反射，反射光被裝在小車上的接收管接收，80C51內(nèi)核采集到的電壓就是高電平；如果遇到黑線則紅外光被吸收，小車上的接收管接收不到紅外光，然后80C51內(nèi)核采集到的電壓就是低電平。其基本原理圖如下：

3.2 編程環(huán)境介紹

編程環(huán)境與實驗程序本身有密切的聯(lián)系。實驗程序在不同的編程環(huán)境下也可能編譯出不同的實驗結(jié)果。

第四章

系統(tǒng)實現(xiàn)

4.1 硬件實現(xiàn)

4.1 模塊驅(qū)動程序 4.1.1 電機(jī)驅(qū)動模塊

電機(jī)驅(qū)動板有四出信號輸出端，PWM1，PWM2，DIR1，DIR2，分別控制從而控制兩個電機(jī)的停止與正反轉(zhuǎn)。其具體程序控制見程序清單如下： void motor_stight()//小車前進(jìn) { PWM_1=1;PWM_2=1;DIR_1=0;DIR_2=0;} void motor_right()//小車右轉(zhuǎn) { PWM_1=1;PWM_2=0;DIR_1=0;DIR_2=0;} void motor_left()//小車左轉(zhuǎn) { PWM_1=0;PWM_2=1;DIR_1=0;DIR_2=0;} void motor_stop()//小車停止 { PWM_1=0;PWM_2=0;DIR_1=0;DIR_2=0;} 4.1.2 傳感檢測模塊驅(qū)動

紅外線模塊只要80C51單片機(jī)向其供5V電壓就能工作，然后通過引腳采集其高低電平，就可以根據(jù)不同情況做出相應(yīng)的處理。

第五章 硬件總體調(diào)試程序 簡單的循跡小車外加遙控模塊的程序如下：

4.3 實現(xiàn)效果

燒入實驗程序后，智能小車能沿著黑色膠帶正常跑動

5.實驗心得

第一：在看原理圖時，要注意圖中各器件的排布情況。

第二：認(rèn)真仔細(xì)地將各個器件焊接到板自上

第三：焊接過程過程中要注意焊錫的使用，用焊錫將器件焊接到板子上。

第四：在調(diào)試的過程中，要用萬能表檢測板子的電路狀況，如遇到短路或斷路等狀況要及時修正直到板子上電路正確為止。

第五：將四塊板子一一固定在車身上，用杜邦線將板子與車身連好，注意要認(rèn)真仔細(xì)連接，要避免短路情況，否則可能燒壞器件。

第六：如連接好出現(xiàn)電容器冒煙，電源發(fā)熱較大則可能出現(xiàn)短路，則要立即拔下連接電源的杜邦線否則可能引起電容器的爆炸。

第七：在調(diào)試的過程中，首先檢查的是電源線和GND線，其次再按照原理圖所示的連線一條一條進(jìn)行檢查。

最后：實驗時要小心謹(jǐn)慎，認(rèn)真執(zhí)行好實驗的每一個步驟，仔細(xì)觀察實驗現(xiàn)象，在實驗中得出結(jié)論，吸取教訓(xùn)，總結(jié)經(jīng)驗，做一個合格的實驗者。

結(jié)束語：

實驗前要備好充分的實驗材料，熟記實驗步驟。

做實驗時，我們要嚴(yán)謹(jǐn)?shù)陌凑諏嶒灢襟E一一進(jìn)行，按部就班，認(rèn)真的執(zhí)行好每一步驟。仔細(xì)觀察實驗現(xiàn)象。

實驗后認(rèn)真總結(jié)實驗經(jīng)驗，吸取教訓(xùn)為下次實驗打好基礎(chǔ)。

電類專業(yè)是一門實踐性很強(qiáng)的學(xué)科，如果沒有很強(qiáng)的動手能力，勢必很難做出好的科研成果，而計算機(jī)智能控制技術(shù)的核心之一就是計算機(jī)邏輯設(shè)計。

致謝

感謝王祖麟、張振利老師的實驗蒞臨教導(dǎo)和學(xué)長們認(rèn)真努力的教授實驗知識給我們；感謝同學(xué)間的相互學(xué)習(xí)與合作；感謝學(xué)校給我們提供了一個實驗室供我們學(xué)習(xí)與研究實驗

參考文獻(xiàn)

[1] 周立功等.《項目驅(qū)動-單片機(jī)應(yīng)用設(shè)計基礎(chǔ)》.北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2004 [2] 周立功等.《新編計算機(jī)基礎(chǔ)教程》.北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2004

附錄

完成上述實驗后，一輛智能小車也就誕生了。相信在此智能小車實驗過程中，我們已經(jīng)掌握了一定的實驗知識，得到了一些實驗教訓(xùn)，那我們更應(yīng)該積累經(jīng)驗，總結(jié)教訓(xùn)，爭取在下次的實驗中做的更好。那就期待下一次的實驗吧！

第五篇：智能循跡小車實驗報告

摘要

本設(shè)計主要有單片機(jī)模塊、傳感器模塊、電機(jī)驅(qū)動模塊以及電源模塊組成，小車具有自主尋跡的功能。本次設(shè)計采用STC公司的89C52單片機(jī)作為控制芯片，傳感器模塊采用紅外光電對管和比較器實現(xiàn)，能夠輕松識別黑白兩色路面，同時具有抗環(huán)境干擾能力，電機(jī)模塊由L298N芯片和兩個直流電機(jī)構(gòu)成，組成了智能車的動力系統(tǒng)，電源采用7.2V的直流電池，經(jīng)過系統(tǒng)組裝，從而實現(xiàn)了小車的自動循跡的功能。

關(guān)鍵詞 智能小車

單片機(jī)紅外光對管 STC89C52 L298N 1 緒論

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，機(jī)器人的設(shè)計越來越精細(xì)，功能越來越復(fù)雜，智能小車作為其的一個分支，也在不斷發(fā)展。在近幾年的電子設(shè)計大賽中，關(guān)于小車的智能化功能的實現(xiàn)也多種多樣，因此本次我們也打算設(shè)計一智能小車，使其能自動識別預(yù)制道路，按照設(shè)計的道路自行尋跡。設(shè)計任務(wù)與要求

采用MCS-51單片機(jī)為控制芯片（也可采用其他的芯片），紅外對管為識別器件、步進(jìn)電機(jī)為行進(jìn)部件，設(shè)計出一個能夠識別以白底為道路色，寬度10mm左右的黑色膠帶制作的不規(guī)則的封閉曲線為引導(dǎo)軌跡并能沿該軌跡行進(jìn)的智能尋跡機(jī)器小車。方案設(shè)計與方案選擇

3.1 硬件部分

可分為四個模塊：單片機(jī)模塊、傳感器模塊、電機(jī)驅(qū)動模塊以及電源模塊。

3.1.1 單片機(jī)模塊

為小車運行的核心部件，起控制小車的所有運行狀態(tài)的作用。由于以前自己開發(fā)板使用的是ATMEL公司的STC89C52，所以讓然選擇這個芯片作為控制核心部件。STC89C52是一種低損耗、高性能、CMOS八位微處理器，片內(nèi)有4k字節(jié)的在線可重復(fù)編程、快速擦除快速寫入程序的存儲器，能重復(fù)寫入/擦除1000次，數(shù)據(jù)保存時間為十年。其程序和數(shù)據(jù)存儲是分開的。

3.1.2 傳感器模塊

方案一：使用光敏電阻組成光敏探測器采集路面信息。阻值經(jīng)過比較器輸出高低電平進(jìn)行分析，但是光照影響很大，不能穩(wěn)定工作。

方案二：使用光電傳感器來采集路面信息。使用紅外光電對管，其結(jié)構(gòu)簡明，實現(xiàn)方便，成本低廉，沒有復(fù)雜的圖像處理工作，因此反應(yīng)靈敏，響應(yīng)時間少。但也存在不足，它能獲取的信息是不完全的，容易受很多擾動（如背景光源，高度等）的影響，抗干擾能力較差。

方案三：使用CCD傳感器來采集路面信息。使用CCD可以獲取大量的圖像信息，掌握全面的路徑信息，抗干擾能力強(qiáng)，為以后功能的擴(kuò)展提供方便。但使用CCD需要大量的圖像處理工作，進(jìn)行大量數(shù)據(jù)的存儲和計算，因此電路復(fù)雜，實現(xiàn)起來工作量大。

方案四：使用光電對管采集路面信息。RPR220結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，調(diào)整電路簡單工作性能穩(wěn)定。

可見方案四最適宜，但僅從此項目考慮，方案二成本低，也能完成設(shè)計，故選用方案二。3.1.3 電機(jī)控制模塊

3.1.3.1電機(jī)的選擇

方案一：采用步進(jìn)電機(jī)，其轉(zhuǎn)過的角度可以精確定位，可實現(xiàn)小車行進(jìn)過程的精確定位。但步進(jìn)電機(jī)的輸出力矩低，隨轉(zhuǎn)速的升高而降低，且轉(zhuǎn)速越快下降得越快。

方案二：采用直流電機(jī)，其轉(zhuǎn)動力矩大，體積小，重量輕，裝配簡單，操作方便。速度的調(diào)節(jié)可以改變電壓也可以調(diào)節(jié)PWM。

基于以上，我們選擇了方案二，使用直流電機(jī)作為驅(qū)動電機(jī)。

3.1.3.2電機(jī)的驅(qū)動

采用專用芯片L298N作為電機(jī)驅(qū)動芯片，其操作方便，穩(wěn)定性好，性能優(yōu)良。一片L298N就可以分別控制兩個直流電機(jī)。

3.1.4 電源模塊

給整個系統(tǒng)穩(wěn)定供電以保持其正常工作，包括7.2V的電源以及轉(zhuǎn)5V部分，其中7.2V的是給電機(jī)和其驅(qū)動供電，5V的用來驅(qū)動單片機(jī)及其他芯片。

以上單元連接如下圖所示： 3.2 軟件部分

3.2.1程序流程圖

此系統(tǒng)采用89C52單片機(jī)，再根據(jù)硬件連接，通過相應(yīng)的軟件來完成對信號的采集和數(shù)據(jù)的分析，再控制小車的運行狀態(tài)，以下為主程序流程圖：

3.2.2程序設(shè)計思路

3.2.2.1尋跡模塊程序

通過傳感器獲得路面信息然后反饋給單片機(jī)，再通過單片機(jī)來實現(xiàn)相應(yīng)的功能。

3.2.2.2電機(jī)驅(qū)動模塊程序

控制兩個直流電機(jī)，實現(xiàn)前進(jìn)、后退、前左轉(zhuǎn)、前右轉(zhuǎn)、停車等功能。各部分電路的作用及電路工作原理分析

4.1 信號采集模塊

4.1.1 TCRT500結(jié)構(gòu)與工作原理

TCRT5000(L)具有緊湊的結(jié)構(gòu)發(fā)光燈和檢測器安排在同一方向上，利用紅外光譜反射對象存在另一個對象上，操作的波長大約是950毫米。探測器由光電晶體三極管組成的,它由高發(fā)射功率紅外光電二極管和高度靈敏光電晶體管組成。通過測試，其檢測距離在2mm-10mm。TCRT5000的發(fā)射管和接收管是一起封裝在矩形塑料殼中，為了使檢測更加準(zhǔn)確，我們用了5只TCRT5000檢測黑線，實物見圖4-1。

4.1.2 信號采集電路圖及原理

小車在白色地面行駛時，紅外發(fā)射管發(fā)出的紅外信號被反射，接收管收到信號后，輸出端為低電平，經(jīng)過比較器比較后輸出為低電平。而當(dāng)紅外信號遇到黑色導(dǎo)軌時，紅外信號被吸收，接收管不能接收信號，輸出端為高電平，經(jīng)過比較器比較后輸出高電平。單片機(jī)通過采集每個比較器的輸出端電壓，便可以檢測出黑線的相對位置的位置，從而控制小車的行駛方向。

4.2 信息處理模塊

4.2.1 原理

檢測到白色路面的紅外接收頭處理后送出的是低電平，而檢測到黑色路線的檢測頭送出的是高電平，由此可根據(jù)這5個紅外接收頭的高低電平判斷路線情況而調(diào)整小車前進(jìn)方向。具體情況有如下幾種： a 檢測到

1 1 1 1 或

0 0 0 0 0小車應(yīng)該停止。

b 檢測到

0 0 0 0 或

0 1 0 0 0 或 1 0 0 0 說明路線向左偏，小車向左轉(zhuǎn)。

c 檢測到

0 0 0 0 1 或

0 0 0 1 0 或

0 0 0 1 1說明路線向右偏，小車向左轉(zhuǎn)。

d 檢測到

x x 1 x x（x不全為1）說明線路是直的，小車直走。4.3 電機(jī)驅(qū)動模塊

4.3.1直流電機(jī)

給兩個電刷A和B加上直流電源，如上圖（a）所示，則有直流電流從電刷 A 流入，經(jīng)過線圈abcd，從電刷 B 流出，根據(jù)電磁力定律，載流導(dǎo)體ab和cd收到電磁力的作用，其方向可由左手定則判定，兩段導(dǎo)體受到的力形成了一個轉(zhuǎn)矩，使得轉(zhuǎn)子逆時針轉(zhuǎn)動。如果轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)到如上圖（b）所示的位置，電刷 A 和換向片2接觸，電刷 B 和換向片1接觸，直流電流從電刷 A 流入，在線圈中的流動方向是dcba，從電刷 B 流出。

此時載流導(dǎo)體ab和cd受到電磁力的作用方向同樣可由左手定則判定，它們產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩仍然使得轉(zhuǎn)子逆時針轉(zhuǎn)動。這就是直流電動機(jī)的工作原理。外加的電源是直流的，但由于電刷和換向片的作用，在線圈中流過的電流是交流的，其產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩的方向卻是不變的。實用中的直流電動機(jī)轉(zhuǎn)子上的繞組也不是由一個線圈構(gòu)成，同樣是由多個線圈連接而成，以減少電動機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩的波動，繞組形式同發(fā)電機(jī)。

4.3.2電路圖

我們采用成品L298N電機(jī)驅(qū)動模塊，采用光電耦合器件隔離單片機(jī)與L298N的控制電路，工藝精度高，性能可靠。L298N模塊內(nèi)部通過H橋電路實現(xiàn)直流電機(jī)的正轉(zhuǎn)，反轉(zhuǎn)，其原理如下：

如圖4-3所示，全橋式驅(qū)動電路的4只開關(guān)管都工作在斬波狀態(tài)，S1、S2為一組，S3、S4 為另一組，兩組的狀態(tài)互補，一組導(dǎo)通則 另一組必須關(guān)斷。當(dāng)S1、S2導(dǎo)通時，S3、S4關(guān)斷，電機(jī)兩端加正向電壓，可以實 現(xiàn)電機(jī)的正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)制動；當(dāng)S3、S4導(dǎo) 通時，S1、S2關(guān)斷，電機(jī)兩端為反向電 壓，電機(jī)反轉(zhuǎn)或正轉(zhuǎn)制動。

橋驅(qū)動電路

4.3.3原理

L298N是ST公司生產(chǎn)的一種高電壓、大電流電機(jī)驅(qū)動芯片。該芯片采用15腳封裝。主要特點是：工作電壓高，最高工作電壓可達(dá)46V；輸出電流大，瞬間峰值電流可達(dá)3A，持續(xù)工作電流為2A；額定功率25W。內(nèi)含兩個H橋的高電壓大電流全橋式驅(qū)動器，可以用來驅(qū)動直流電動機(jī)和步進(jìn)電動機(jī)、繼電器線圈等感性負(fù)載；采用標(biāo)準(zhǔn)邏輯電平信號控制；具有兩個使能控制端，在不受輸入信號影響的情況下允許或禁止器件工作有一個邏輯電源輸入端，使內(nèi)部邏輯電路部分在低電壓下工作；可以外接檢測電阻，將變化量反饋給控制電路。使用L298N芯片驅(qū)動電機(jī)，該芯片可以驅(qū)動兩臺直流電機(jī)。系統(tǒng)調(diào)試

5.1硬件部分

焊接完成后，首先進(jìn)行的調(diào)試是用數(shù)字萬用表測量各個電路是否焊接正常，是否有虛焊漏焊等現(xiàn)象的出現(xiàn)，以及各個電容是否是正常的未被擊穿狀態(tài)、電阻的阻值是否與設(shè)計的原理圖上的一致。接通電源，用數(shù)字萬用表測量當(dāng)有+5V的各引腳是否有+5V的電壓，測量電路中是否出現(xiàn)了不該有的短路現(xiàn)象。接入光電傳感器模塊，使各個光電檢測器的光電對管靠近白紙，觀察對應(yīng)的發(fā)光二極管是否發(fā)光，不發(fā)光表示正常。然后再使各個光電對管靠近黑線，觀察對應(yīng)的發(fā)光二級管是否發(fā)光，發(fā)光表示正常。

5.2軟件部分

我們先測試了小車的前進(jìn)，停止，左轉(zhuǎn)和右轉(zhuǎn)。組裝信號采集模塊后，實現(xiàn)小車的自動循跡功能。

具體實現(xiàn)程序見附錄一

總結(jié)

實驗結(jié)果如符合實驗要求，小車按照黑膠布軌跡前進(jìn)，并能夠及時正確顯示小車的行進(jìn)狀態(tài)以及行進(jìn)距離。具體現(xiàn)象如下：

左邊傳感器檢測到黑線，小車左轉(zhuǎn)； 右邊傳感器檢測到黑線，小車右轉(zhuǎn)； 中間傳感器檢測到黑線，小車直行。從而就可以完成對黑膠布的循跡功能。參考文獻(xiàn)

[1]電子信息專業(yè)實驗教程 趙剛 李佐儒 四川大學(xué)出版社 [2]單片機(jī)C語言教程 郭天祥 電子工業(yè)出版社 [3]模擬電子技術(shù) 童詩白 清華大學(xué)出版社 附錄一 程序：

#include

sbit DJ_left_s = P1^0;//直流電機(jī)控制 sbit DJ_left_n = P1^1;

sbit DJ_right_s = P1^2;sbit DJ_right_n = P1^3;

//左轉(zhuǎn)函數(shù)

void Turn_right(){ DJ_left_s = 0;DJ_left_n = 1;DJ_right_s = 1;DJ_right_n = 0;}

//右轉(zhuǎn)函數(shù)

void Turn_left(){ DJ_left_s = 1;DJ_left_n = 0;DJ_right_s = 0;DJ_right_n = 1;}

//前進(jìn)函數(shù)

void Go_ahead(){ DJ_left_s = 1;DJ_left_n = 0;DJ_right_s = 1;DJ_right_n = 0;}

//停止函數(shù) void Stop(){ DJ_left_s = 0;DJ_left_n = 0;DJ_right_s = 0;DJ_right_n = 0;}

//循跡函數(shù)

void xunji(unsigned int m){

if(m==0x7c)

{

Turn_right();

return;

}

if(m&0x10)

{

Go_ahead();

return;

}

if(m&0x0c)

{

Turn_right();

return;

}

if(m&0x60)

{

Turn_left();

return;

} } //主函數(shù) void main(){ while(1){

xunji(P2&0x7c);

}

} 附錄二 實物圖：