基于嵌入式智能小車課程設(shè)計(jì).doc

嵌入式智能小車作者：歐陽(yáng)劍飛單位：江西理工大學(xué)（郵編：3421000）E-mail：摘要：本文給出一種基于ARM的智能小車的設(shè)計(jì)方案，小車以NXP公司生產(chǎn)的LPC2138作為主控芯片，控制包括無(wú)線、語(yǔ)音、液晶顯示、電機(jī)驅(qū)動(dòng)、鍵盤顯示、激光傳感、金屬探測(cè)等模塊，實(shí)現(xiàn)程控點(diǎn)流水燈、程控播放音樂(lè)、尋跡、掃雷等功能。關(guān)鍵詞：智能小車；嵌入式；無(wú)線通信；語(yǔ)音；液晶顯示；鍵盤顯示。1引言智能小車是在動(dòng)態(tài)不確定環(huán)境下對(duì)人工智能的考驗(yàn)，是以各種工控目的為載體的高科技對(duì)抗，是培養(yǎng)信息、自動(dòng)化領(lǐng)域科技人才的重要手段，同時(shí)也是展示高科技水平的生動(dòng)窗口和促進(jìn)科技成果實(shí)用化和產(chǎn)業(yè)化的有效途徑。智能小車的研究融入了機(jī)器人學(xué)、機(jī)電一體化技術(shù)、通訊與計(jì)算機(jī)技術(shù)、視覺(jué)與傳感器技術(shù)、智能控制與決策等多學(xué)科的研究成果，反映出一個(gè)國(guó)家信息與自動(dòng)化技術(shù)的綜合實(shí)力。所以本論文對(duì)智能小車的研究意義重大。2.相關(guān)介紹2.1 智能小車硬件設(shè)計(jì)總體框圖2.1.1 主控器本系統(tǒng)應(yīng)要求系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性較強(qiáng)，所以選擇的MUC必須要有足夠高的運(yùn)行頻率，否則會(huì)造成上位機(jī)發(fā)送的命令，下位機(jī)接收不到的情況發(fā)生，智能小車失控的現(xiàn)象發(fā)生。基于以上原因，系統(tǒng)采用的MUC為L(zhǎng)PC2138，LPC2138是以ARM7為內(nèi)核的微控制器，具有運(yùn)算頻率高，功能強(qiáng)，I/O口豐富等優(yōu)點(diǎn)。2.1.2 電源模塊任何電子系統(tǒng)都少不了電源的支持。電源可以看成是電子系統(tǒng)的心臟。電源只有給系統(tǒng)的電路提供持續(xù)的、穩(wěn)定的能量，這樣電子系統(tǒng)才能正常的工作。在一個(gè)電子系統(tǒng)中電源的好壞直接影響到整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，并在一定程度上影響整個(gè)系統(tǒng)的功耗。常用的集成穩(wěn)壓芯片有78XX系列和79XX系列。它們是利用串聯(lián)負(fù)反饋來(lái)穩(wěn)定輸出電壓的，性能較好。如圖 31所示為本系統(tǒng)的一級(jí)電源電路。圖 Error! No text of specified style in document.1 系統(tǒng)電源1本系統(tǒng)主要靠鋰電池供電，鋰電性能優(yōu)良 ，體積小、重量輕、電密度高，也就是說(shuō)同樣重量和體積下鋰電池的容量可以做得很大，很適合在本系統(tǒng)中使用。2.1.3 無(wú)線通信本系統(tǒng)使用的無(wú)線通信模塊以nRF2401射頻收發(fā)芯片為核心，加上一些外圍電路設(shè)計(jì)出來(lái)的。nRF2401內(nèi)置地址解碼器、先入先出堆棧區(qū)、解調(diào)處理器、時(shí)鐘處理器、GFSK濾波器、低噪聲放大器、頻率合成器，功率放大器等功能模塊，需要很少的外圍元件，因此使用起來(lái)非常方便。它提供了一路的數(shù)據(jù)發(fā)送和兩路的數(shù)據(jù)接收功能。工作電壓為直流.3.3V，數(shù)據(jù)發(fā)送速率可在01Mbps之間任意選擇，工作于2.42.5GHZ ISM頻段，芯片能耗非常低，以-5dBm 的功率發(fā)射時(shí)，工作電流只有10.5mA，接收時(shí)工作電流只有18mA，多種低功率工作模式，節(jié)能設(shè)計(jì)更方便。其DuoCeiverTM技術(shù)使nRF2401可以使用同一天線，同時(shí)接收兩個(gè)不同頻道的數(shù)據(jù)。nRF2401適用于多種無(wú)線通信的場(chǎng)合，如無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)、無(wú)線鼠標(biāo)、遙控開(kāi)鎖、遙控玩具等。芯片封裝如圖 32所示。圖 Error! No text of specified style in document.2 nRF2401A芯片封裝圖nRF2401A引腳詳細(xì)說(shuō)明如表 31所示。表 Error! No text of specified style in document.1 nRF2401引腳說(shuō)明引腳名稱引腳功能描述1CE數(shù)字輸入使nRF2401工作于接收或發(fā)送狀態(tài)2DR2數(shù)字輸出頻道2接收數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好3CLK2數(shù)字I/O頻道2接收數(shù)據(jù)時(shí)鐘輸入/輸出4DOUT2數(shù)字輸出頻道2接收數(shù)據(jù)5CS數(shù)字輸入配置模式的片選端6DR1數(shù)字輸出頻道1接收數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好7CLK1數(shù)字I/O頻道1接收數(shù)據(jù)時(shí)鐘輸入/輸出8DATA數(shù)字I/O頻道1接收/發(fā)送數(shù)據(jù)端9DVDD電源電源的正數(shù)字輸出10VSS電源電源地11XC2模擬輸出晶振212XC1模擬輸入晶振113VDD_PA電源輸出給功率放大器提供1.8V的電壓14ANT1天線天線接口115ANT2天線天線接口216VSS_PA電源電源地17VDD電源電源正端18VSS電源電源地19IREF模擬輸入模數(shù)轉(zhuǎn)換的外部參考電壓20VSS電源電源地21VDD電源電源正端22VSS電源電源地23PWR_UP數(shù)字輸入芯片激活端24VDD電源電源正端要使用nRF2401芯片必須加上外圍電路，具體如圖 33所示。圖 Error! No text of specified style in document.3 無(wú)線通信模塊電路圖此模塊引出的引腳如圖 34所示。各引腳的詳細(xì)功能與表 Error! No text of specified style in document.1一致。圖 Error! No text of specified style in document.4 nRF2401無(wú)線通信模塊引出的引腳nRF2401有工作模式有四種：收發(fā)模式、配置模式、空閑模式和關(guān)機(jī)模式。nRF2401的工作模式由PWR_UP 、CE和CS三個(gè)引腳決定。如表 32所示。表 Error! No text of specified style in document.2 nRF2401工作模式工作模式PWR_UPCECS收發(fā)模式110配置模式101空閑模式100關(guān)機(jī)模式0XX無(wú)線模塊引腳分配：nRF2401管腳CEPOWER UPCSCLK1DR1DATALPC2138管腳P0.26P0.25P0.22P0.23P0.23P 語(yǔ)音報(bào)警ISD1420是美國(guó)ISD公司出品的新型單片優(yōu)質(zhì)語(yǔ)音錄放電路，較之以往所有的語(yǔ)音電路，具有專利技術(shù)的模擬處理存儲(chǔ)方式，使錄放音質(zhì)極佳，沒(méi)有常見(jiàn)的的背景噪音，且電路斷電后語(yǔ)音內(nèi)容仍不丟失。電路內(nèi)部由振蕩器、語(yǔ)音存儲(chǔ)單元、前置放大器、自動(dòng)增益控制電路、抗干擾濾波器、輸出放大器組成。一個(gè)最小的錄放系統(tǒng)僅由一個(gè)麥克風(fēng)、一個(gè)喇叭、兩個(gè)按鈕、一個(gè)電源、少數(shù)電阻電容組成。引出端功能說(shuō)明:名 稱管 腳功能名 稱管 腳功 能A0A516地址AnaOut21模擬輸出A6、A79、10地址(MSB)Ana In20模擬輸入VCCD28數(shù)字電路電源AGC19自動(dòng)增益控制VCCA16模擬電路電源Mic17麥克風(fēng)輸入VSSD12數(shù)字地Mic Ref18麥克風(fēng)參考輸入VSSA13模擬地24放音,邊沿觸發(fā)SP、14、15喇叭輸出27錄音XCLK26外接定時(shí)器25發(fā)光二極管接口NC11空腳23放音,電平觸發(fā)地址模式：A0-A7地址輸入有雙重功能,根據(jù)地址中的A6,A7的電平狀態(tài)決定功能。如果A6,A7有一個(gè)是低電平,A0A7輸入全解釋為地址位,作為起始地址用。根據(jù) 、或的下降沿信號(hào),地址輸入被鎖定。A0-A7由低位向高位排列，每位地址代表125毫秒的尋址，160個(gè)地址覆蓋20秒的語(yǔ)音范圍（160*0.125s=20s），錄音及放音功能均從設(shè)定的起始地址開(kāi)始，錄音結(jié)束由停止鍵操作決定，芯片內(nèi)部自動(dòng)在該段的結(jié)束位置插入結(jié)束標(biāo)志（EOM），而放音時(shí)芯片遇到EOM標(biāo)志即自動(dòng)停止放音。操作模式: 如果A6,A7同為高電平時(shí),它們即為模式位。地址位僅作為輸入端,在操作過(guò)程中不能輸出內(nèi)部地址信息。使用操作模式有兩點(diǎn)要注意:(一)所有初始操作都是從0地址開(kāi)始,0地址是ISD1420存儲(chǔ)空間的起始端,以后的操作可根據(jù)模式的不同,而從不同的地址開(kāi)始工作。當(dāng)電路中錄放音轉(zhuǎn)換或進(jìn)入省電狀態(tài)時(shí)，地址計(jì)數(shù)器復(fù)位為0。(二)當(dāng)、或變?yōu)榈碗娖?同時(shí)A6,A7為高電平時(shí),執(zhí)行對(duì)應(yīng)操作模式。這種操作模式一直執(zhí)行到下一個(gè)低電平控制輸入信號(hào)出現(xiàn)為止,這一刻現(xiàn)行的地址/模式信號(hào)被取樣并執(zhí)行。操作模式可以與微控制器一起使用,也可用硬件連線得到所需系統(tǒng)操作。 A0-信息檢索(或) 不知道每個(gè)信息的實(shí)際地址,A0可使操作者快速檢索每條信息,A0每輸入一個(gè)低脈沖,可使得內(nèi)部地址計(jì)數(shù)器跳到下一個(gè)信息。這種模式僅用于放音,通常與A4操作同時(shí)應(yīng)用。 A1- 刪除標(biāo)志()可使錄入的分段信息成為連續(xù)的信息,用A1可刪除掉每段中間信息后的標(biāo)志,僅在所有信息后留一個(gè)標(biāo)志。當(dāng)這個(gè)操作模式完成時(shí),錄入的所有信息就作為一個(gè)連續(xù)的信息放出。 A3- 循環(huán)重放信息(或)可使存于存儲(chǔ)空間始端的信息自動(dòng)地連續(xù)重放。一條信息可以完全占滿存儲(chǔ)空間,那么循環(huán)就可以從頭至尾進(jìn)行工作,并由始至終反復(fù)重放。A4- 連續(xù)尋址：在正常操作中, 當(dāng)一個(gè)信息放出, 遇到一個(gè)標(biāo)志時(shí),地址計(jì)數(shù)器會(huì)復(fù)位，A4可防止地址計(jì)數(shù)器復(fù)位,使得信息連續(xù)不斷地放出。ISD1420P地址功能表地址狀態(tài)功能說(shuō)明DIP開(kāi)關(guān)12345678（ON=0，OFF=1）地址位A0A1A2A3A4A5A6A7（1為高電平，0為低電平，*為高或低電平）00000000一段式最長(zhǎng)20秒錄放音，從首地址開(kāi)始。10000000以八位二進(jìn)制表示地址，每個(gè)地址代表125毫秒。地址模式00000010一段從A6地址開(kāi)始的12秒錄放音。*0只要A6、A7有一位是0，就處于地址模式。*0*00010011循環(huán)放音操作，按一下PE鍵可循環(huán)放音，按PL鍵停止；或按住PL鍵放音，松開(kāi)即停止。操作模式00001011按順序連續(xù)分段錄放音，每段語(yǔ)音長(zhǎng)度不限。00000011地址指針復(fù)位，開(kāi)始錄放第一段。10001011按PE鍵可快速選段放音使用芯片前先將報(bào)警所用的音分段錄進(jìn)芯片固定地址，芯片各地址存放語(yǔ)音如下表：地址語(yǔ)音0000H10001H20002H30003H40004H50005H60006H70007H80008H90009H10000AH地000BH雷000CH個(gè)000DH數(shù)000EH歡000FH迎0010H使0011H用0012H小0013H車語(yǔ)音模塊引腳分配:ISD1420管腳A0A1A2A3A4A5A6A7PLAYLLPC2138管腳P1.16P1.17P1.18P1.19P1.20P1.21P1.22P1.23P液晶模塊TG12864E02帶中文字庫(kù)的128*64是一種具有4位/8位并行、2線或3線串行多種接口方式，內(nèi)部含有國(guó)標(biāo)一級(jí)、二級(jí)簡(jiǎn)體中文字庫(kù)的點(diǎn)陣圖形液晶顯示模塊；其顯示分辨率為12864，內(nèi)置8192個(gè)16*16點(diǎn)漢字，和128個(gè)16*8點(diǎn)ASCII字符集.利用該模塊靈活的接口方式和簡(jiǎn)單、方便的操作指令，可構(gòu)成全中文人機(jī)交互圖形界面?？梢燥@示84行1616點(diǎn)陣的漢字。也可完成圖形顯示.低電壓低功耗是其又一顯著特點(diǎn)。由該模塊構(gòu)成的液晶顯示方案與同類型的圖形點(diǎn)陣液晶顯示模塊相比，不論硬件電路結(jié)構(gòu)或顯示程序都要簡(jiǎn)潔得多，且該模塊的價(jià)格也略低于相同點(diǎn)陣的圖形液晶模塊。液晶驅(qū)動(dòng)電路應(yīng)用說(shuō)明，用帶中文字庫(kù)的TG12864E02顯示模塊時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：欲在某一個(gè)位置顯示中文字符時(shí)，應(yīng)先設(shè)定顯示字符位置，即先設(shè)定顯示地址，再寫入中文字符編碼。顯示ASCII字符過(guò)程與顯示中文字符過(guò)程相同。不過(guò)在顯示連續(xù)字符時(shí)，只須設(shè)定一次顯示地址，由模塊自動(dòng)對(duì)地址加1指向下一個(gè)字符位置，否則，顯示的字符中將會(huì)有一個(gè)空ASCII字符位置。當(dāng)字符編碼為2字節(jié)時(shí)，應(yīng)先寫入高位字節(jié)，再寫入低位字節(jié)。模塊在接收指令前，向處理器必須先確認(rèn)模塊內(nèi)部處于非忙狀態(tài)，即讀取BF標(biāo)志時(shí)BF需為“0”，方可接受新的指令。如果在送出一個(gè)指令前不檢查BF標(biāo)志，則在前一個(gè)指令和這個(gè)指令中間必須延遲一段較長(zhǎng)的時(shí)間，即等待前一個(gè)指令確定執(zhí)行完成。指令執(zhí)行的時(shí)間請(qǐng)參考指令表中的指令執(zhí)行時(shí)間說(shuō)明?！癛E”為基本指令集與擴(kuò)充指令集的選擇控制位。當(dāng)變更“RE”后，以后的指令集將維持在最后的狀態(tài)，除非再次變更“RE”位，否則使用相同指令集時(shí)，無(wú)需每次均重設(shè)“RE”位。表 3 1液晶顯示器管腳說(shuō)明管腳號(hào)名稱電平管腳功能描述01VSS0V電源地02VCC3.0+5V電源正03V0對(duì)比度（亮度）調(diào)整04RS(CS）H/LRS=H，DB7DB0為顯示數(shù)據(jù)RS=L，DB7DB0為顯示指令數(shù)據(jù)05R/W(SID)H/LR/W=H，E=H，數(shù)據(jù)被讀到DB7DB0；R/W=L，E=HL，DB7DB0的數(shù)據(jù)被寫到IR或DR06E(SCLK)H/L使能信號(hào)07DB0H/L三態(tài)數(shù)據(jù)線08DB1H/L三態(tài)數(shù)據(jù)線09DB2H/L三態(tài)數(shù)據(jù)線10DB3H/L三態(tài)數(shù)據(jù)線11DB4H/L三態(tài)數(shù)據(jù)線12DB5H/L三態(tài)數(shù)據(jù)線13DB6H/L三態(tài)數(shù)據(jù)線14DB7H/L三態(tài)數(shù)據(jù)線15PSBH/LH：8位或4位并口方式，L：串口方式16NC空腳17/RESETH/L復(fù)位端，低電平有效18VOUTLCD驅(qū)動(dòng)電壓輸出端19AVDD背光源正端（+5V）20KVSS背光源負(fù)端15號(hào)管腳如在實(shí)際應(yīng)用中僅使用并口通訊模式，可將PSB接固定高電平，也可以將模塊上的J8和“VCC”用焊錫短接。17號(hào)管腳模塊內(nèi)部接有上電復(fù)位電路，因此在不需要經(jīng)常復(fù)位的場(chǎng)合可將該端懸空。19號(hào)管腳如背光和模塊共用一個(gè)電源，可以將模塊上的JA、JK用焊錫短接。2.1.4鍵盤顯示模塊在本論文中我選擇74HC164作為顯示電路的位碼和段碼傳輸芯片，它是種串行轉(zhuǎn)并行的IC，它有14個(gè)引腳，結(jié)構(gòu)如圖 3 1 74HC164引腳圖中所示。圖 3 1 74HC164引腳圖74HC164的狀態(tài)轉(zhuǎn)換表如表 3 2 74HC164狀態(tài)轉(zhuǎn)換表所示。A、B為串行數(shù)據(jù)輸入引腳，這兩個(gè)引腳完全一樣，通常將這兩個(gè)引腳連接在一起，再接到串行數(shù)據(jù)源；也可將其中一腳連接到VCC，另一只引腳連接串行數(shù)據(jù)源；在此使用前者。CLR為清除引腳，當(dāng)此引腳為低電平時(shí)，QAQH并行輸出引腳全部變?yōu)榈碗娖?。?3 2 74HC164狀態(tài)轉(zhuǎn)換表輸入輸出CLKABLLLLHLHHHHHLLHLLCLK為時(shí)鐘脈沖引腳，74HC164為上升沿觸發(fā)，當(dāng)CLK的電平由低變高時(shí)輸出引腳的狀態(tài)發(fā)生變化。如圖 3 2 74HC164時(shí)序圖所示。圖 3 2 74HC164時(shí)序圖LED數(shù)碼管是控制系統(tǒng)中最常用的顯示器件之一，在此使用了2個(gè)4段共陰極數(shù)碼管（FJ3461AH）用于顯示智能小車的當(dāng)前情況。8個(gè)按鍵用于控制啟動(dòng)和調(diào)節(jié)智能小車的運(yùn)行參數(shù)。電阻（470歐）用于限流，保證數(shù)碼管的正常工作。工作電源為3.3V，通過(guò)LPC2138供電。工作原理如下：設(shè)計(jì)中使用LPC2138的SPI接口作為主機(jī)與P1相連，通過(guò)此端口將需要顯示的數(shù)據(jù)的段碼和位碼信息在CLK脈沖的控制下分別移入到兩片74HC164段碼和位碼中完成數(shù)據(jù)顯示。MISO端口是鍵盤檢測(cè)口。在該部分的軟件設(shè)計(jì)中先從MOSI端口接收數(shù)據(jù)輸出顯示，顯示后緊接著查詢MISO端口是否為低電平（只有當(dāng)按鍵按下，同時(shí)對(duì)應(yīng)位碼時(shí)才為低），如果為低電平則記錄送出的位碼信息；之后進(jìn)行第二次循環(huán)，顯示數(shù)據(jù)并查詢MISO端口。當(dāng)MISO端口為高電平或低電平時(shí)記錄的位碼信息與上次不相同，則放棄鍵處理；當(dāng)兩次讀MISO端口與低電平記錄下的位碼信息相同時(shí)，進(jìn)行相應(yīng)的按鍵處理操作。鍵盤和數(shù)碼管顯示電路2.1.5 電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊顯然微控制器是不能直接驅(qū)動(dòng)電機(jī)，所以必須要有專門的驅(qū)動(dòng)電機(jī)來(lái)驅(qū)動(dòng)電機(jī)，本系統(tǒng)選用了SGS公司的美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體公司的L298N，器件引腳如圖 35所示，內(nèi)部機(jī)構(gòu)如圖 36所示。圖 Error! No text of specified style in document.5 L298引腳圖 Error! No text of specified style in document.6 內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖L298是一個(gè)集成電路，L298共有15個(gè)引腳，如圖 Error! No text of specified style in document.5所示。內(nèi)含有2個(gè)H橋電路，能夠驅(qū)動(dòng)46V、2A以下兩個(gè)直流電機(jī)和一個(gè)46V、2A四相的步進(jìn)電機(jī)。接收標(biāo)準(zhǔn)TTL邏輯電平信號(hào)。在本系統(tǒng)中用到了兩個(gè)電機(jī)，只需L298來(lái)驅(qū)動(dòng)，具體的電路如圖 37所示。圖 Error! No text of specified style in document.7 L298驅(qū)動(dòng)電機(jī)電路圖 Error! No text of specified style in document.7所示的所有兩極管都是為了防止電機(jī)產(chǎn)生的電感反電動(dòng)勢(shì)打壞L298而設(shè)計(jì)的，PWM（對(duì)應(yīng)EN引腳）用來(lái)控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速，而XA1、XA2則是控制電機(jī)的轉(zhuǎn)向和起到剎車功能的。具體如表 33所示。表 Error! No text of specified style in document.3 L298邏輯功能表EnAIN1IN2電機(jī)狀態(tài)接PWM控制電機(jī)轉(zhuǎn)速高低正轉(zhuǎn)低高反轉(zhuǎn)低低剎車高高剎車LPC2138與L298的連接LPC2138與L298相連接的引腳如下所示：1. 電機(jī)一用到的PWM1所對(duì)應(yīng)的引腳：P0.02. 電機(jī)一控制電機(jī)轉(zhuǎn)向用到的引腳：1A1：P0.14、1A2：P0.153. 電機(jī)一速度捕獲用到的引腳：P0.104. 電機(jī)二用到的PWM3所對(duì)應(yīng)的引腳：P0.15. 電機(jī)二控制電機(jī)轉(zhuǎn)向用到的引腳、2A1：P1.16、2A2：P1.176. 電機(jī)二速度捕獲用到的引腳：P0.117. 電機(jī)一獲取電機(jī)轉(zhuǎn)向用到的引腳：P0.208. 電機(jī)二獲取電機(jī)轉(zhuǎn)向用到的引腳：P電機(jī)轉(zhuǎn)速檢測(cè)原理與實(shí)現(xiàn)本系統(tǒng)采用了日本Namiki公司的微型減速電機(jī)22CL-3501PG，如圖 38所示。圖 Error! No text of specified style in document.8 電機(jī)實(shí)物其特點(diǎn)為：加速度大、力量大、耗能少、啟動(dòng)電壓小、容易控制。其配有鋼齒行星減速器，輸出軸徑4mm、電機(jī)加減速器長(zhǎng)65mm、輸出軸長(zhǎng)18mm、直徑22mm.。其轉(zhuǎn)速檢測(cè)機(jī)構(gòu)使用原配的光碼盤檢測(cè)電路，其原理如圖 39所示。圖 Error! No text of specified style in document.9 電機(jī)轉(zhuǎn)速檢測(cè)電路其光碼盤如圖 310所示。圖 Error! No text of specified style in document.10 光碼盤電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)著光碼盤轉(zhuǎn)動(dòng)，從而例光碼盤的盤葉不斷切割圖 Error! No text of specified style in document.9所示的發(fā)光二極光發(fā)出的光，使接收管在導(dǎo)通與不導(dǎo)通之間不斷的切換，即輸出信號(hào)經(jīng)兩路運(yùn)放（使用L324就可以）處理成方波信號(hào)，如圖 211所示。圖 Error! No text of specified style in document.11 泰克示波器觀察到的電機(jī)轉(zhuǎn)速檢測(cè)電路產(chǎn)生的脈沖通過(guò)LPC2138的定時(shí)器捕獲功能對(duì)上述脈沖進(jìn)行捕獲，通過(guò)以下式子就可以計(jì)算出電機(jī)的轉(zhuǎn)速了。 (公式3-1)r 為安裝的輪子的半徑，NUM為單周期捕獲到的脈沖數(shù)。電機(jī)使用的光碼盤為一周有12個(gè)刻度。從而使捕獲到的電機(jī)轉(zhuǎn)速精度非常高，更有利于電機(jī)的精確控制。同時(shí)為了擴(kuò)展電機(jī)數(shù)度控制范圍，我們運(yùn)用兩路光碼盤檢測(cè)并選擇適當(dāng)間距讓兩路出信號(hào)相位差為90，然后將兩路信號(hào)分別輸給D觸發(fā)器的數(shù)據(jù)端和時(shí)鐘端，Q輸出就可以獲知電機(jī)是正轉(zhuǎn)還是反轉(zhuǎn)處理電路如Error! Reference source not found.，如此一來(lái)就可以將PID調(diào)節(jié)拓展到反轉(zhuǎn)了，這樣處理得好處是，PID調(diào)節(jié)范圍擴(kuò)大了一倍，同時(shí)速度給零時(shí)電機(jī)可以迅速停止，這樣就可滿足智能小車的電機(jī)控制要求。2.1.7 激光傳感為了提高小車尋跡的精度，小車使用基恩士傳感器 FS2系列光纖傳感器，RGB (紅綠藍(lán))三光源，檢測(cè)范圍寬度7020 mm ，高速反應(yīng)時(shí)間300 s，防水感測(cè)頭IP-67 。 KEYENCE光纖傳感器 RGB數(shù)字光纖傳感器通過(guò)2個(gè)彩色熒屏和3種感測(cè)方式檢測(cè)傳統(tǒng)的傳感器所不能檢測(cè)的物體。 業(yè)界最高的顏色解析度。 RGB數(shù)字放大器的3原色中每一色的接收光量被轉(zhuǎn)換為12位資料。每一LED發(fā)射器內(nèi)部都裝置了自我穩(wěn)定其。 CZ-V的放大器和傳感器設(shè)置十分簡(jiǎn)單，大大改善了以往檢測(cè)應(yīng)用中的穩(wěn)定性問(wèn)題。激光傳感傳感器信號(hào)接受電路使用開(kāi)關(guān)電路即可，電路如圖：2.1.8 金屬探測(cè)為了實(shí)現(xiàn)小車掃雷的功能，我選擇了SN04-N.P.Y接近式開(kāi)關(guān)，它具有精度高，感應(yīng)靈敏，穩(wěn)定等特點(diǎn)。金屬探測(cè)信號(hào)接受電路同樣使用開(kāi)關(guān)電路。2.2 小車硬件電路圖原理圖nTRSTTDITMSTCKRTCKR114.7KGNDGNDTD01234567891011121314151617181920JTAGHeader 10X2A123456789101112131415161718192021222324252627282930P11Header 15X2123456789101112131415161718192021222324252627282930P13Header 15X2123456789101112131415161718192021222324252627282930P12Header 15X2123456789101112131415161718192021222324252627282930P14Header 15X2P0.30_AD0.3nRSTP0.26_P10P0.28_P13P0.23_P58VbatP1.21_P44P1.23_P36P1.25_P28P1.17_P12P1.19_P4GNDVDD3.3_OUTVCC5VV3.3AP0.30_AD0.3nRSTP0.26_P10P0.28_P13P0.23_P58VbatP1.21_P44P1.23_P36P1.25_P28P1.17_P12P1.19_P4GNDVDD3.3_OUTVCC5VV3.3AP0.29_P14P0.22_AD1.7P0.25_P9P0.27_P11VrefGNDP1.22_P40P1.20_P48P1.24_P32P1.16_P16P1.18_P8P0.31_P17GNDVCC5VVSSAVDD3.3_OUTP0.13_DTR1P0.9_RxD1P0.11_CTS1P0.3_SDA0P0.7_PWM2P0.5_MISO0P0.1_RxD0P0.19_CAP1.2P0.15_Ri1P0.17_CAP1.2P0.21_CAP1.3TCKTDOTDIGNDP0.10_RTS1P0.8_TxD1P0.12_DSR1P0.6_MOSI0P0.4_SCK0P0.0_TxD0P0.2_SCL0P0.18_CAP1.3P0.20_EINT3P0.14_DCD1P0.16_EINT0TMSRTCKnTRSTGNDP0.10_RTS1P0.8_TxD1P0.12_DSR1P0.6_MOSI0P0.4_SCK0P0.0_TxD0P0.2_SCL0P0.18_CAP1.3P0.20_EINT3P0.14_DCD1P0.16_EINT0TMSRTCKnTRSTGNDD21D25D28D26D22D24D27D2312Motor112Motor2Motor1PWMMotor2PWMMotor1IN1Motor1IN2Motor2IN1Motor2IN2D2912+C2112+C2210mHL21InductorC23Cap1E11Y121Y23VCC241A151A271EN6GND8VCC192A1102EN112A2122Y1132Y2142E15U21L298KV123456789101112131415161718P21Header 9X2P0.14_DCD1P0.15_Ri1VCC12VVDD3.3_OUTP0.16_EINT0P0.17_CAP1.2P0.0_TxD0P0.1_RxD0P0.13_DTR1P0.12_DSR1VCC5V1234567891011121314151617181920P31Header 20R32Res1R33Res1Q322N3904Q312N3906123456P32Header 3X21KR31RPota11f10g5d2e1b7c4dp3GND16GND28GND39GND412u411Display1212S7sw-pb12S6sw-pb12S8sw-pb12S2sw-pb12S1sw-pb12S4sw-pb12S5sw-pb12S3sw-pba11f10g5d2e1b7c4dp3GND16GND28GND39GND412u422Display12CLR9CLK8A1B2QA3QB4QC5QD6QE10QF11QG12QH13VCC14GND7U41M74HC164B1RCLR9CLK8A1B2QA3QB4QC5QD6QE10QF11QG12QH13VCC14GND7U42M74HC164B1R100pFC41Cap21KR49Res21KR42Res21KR41Res21KR43Res21KR44Res21KR45Res21KR48Res21KR46Res21KR47Res2K1.8K5K6K7K8K1K2K3K4K1K2K3K4K5K6K7K8K1K2K3K4K5K6K7K8Q5Q6Q7Q8Q1Q2Q3Q4Q1Q2Q3Q4Q5Q6Q7Q8Q8Q7Q6Q5Q4Q3Q2Q1Q1.8100pFC42Cap212345678P41Header 4X2VDD3.3_OUTP0.4_SCK0P0.6_MOSI0P0.5_MISO01234567891011121314P51Header 7X2P0.26_P10P0.25_P9P0.23_P58VDD3.3_OUTP1.24_P32P1.25_P28P0.22_AD1.7ISD1420P1122334455667788991010111112121313141428282727262625252424232322222121202019191818171716161515U61Component_112P63Header 212P62Header 212345678910111213141516P61Header 8X2220uFC66Cap0.1uFC65Cap21KR68Res Semi10KR6610KR67R1KR61Res SemiDS61Lamp100KR64Res Semi100KR65Res Semi100KR69Res Semi12S61sw-pb12S62sw-pb12S63sw-pb0.1uFC62Cap5.1KR62Res Semi470KR63Res Semi4.7uFC63Cap0.1uFC64Cap0.001uFC67CapP1.21_P44P1.23_P36P1.17_P12P1.19_P4P1.22_P40P1.20_P48P1.16_P16P1.18_P8VCC5V0.1uFC61Cap12P64Header 212P81Header 2D81Diode 1N40071KR81Res Semi100pFC83Cap10mHL81Inductor100pFC85Cap100pFC87CapVCC12VOUT3IN1GND27805VCC5V12+C81cap da12+C82cap da12+C84cap da21DYZSDled12+C86cap da123456789101112P82Header 6X21mHLLLRes Semi1234P94Header 2X21234P92Header 2X212P95Header 2Q912N3904Q922N3904Q992N3904Q9102N3904Q972N3904Q982N3904Q932N3904Q942N3904Q952N3904Q962N3904DS91LampDS95LampDS94LampDS92LampDS93Lamp10KR92Res Semi1KR94Res Semi10KR95Res Semi1KR98Res Semi10KR96Res Semi1KR93Res Semi1KR97Res Semi10KR91Res Semi1KR910Res Semi12P91Header 212P93Header 212P96Header 21KR99Res SemiVDD3.3_OUTVDD3.3_OUTVDD3.3_OUTVDD3.3_OUTVDD3.3_OUTP0.30_AD0.3P0.28_P13P0.29_P14P0.27_P11P0.31_P171KR991Res Semi1KR992Res Semi1KR993Res Semi1KR994Res Semi1KR995Res Semi2.3 智能小車軟件總體及各模塊設(shè)計(jì)框圖2.3.1主程序框圖2.3.2按鍵掃描程序框圖2.3.3液晶菜單顯示程序框圖2.3.4控制下位機(jī)點(diǎn)流水燈程序框圖2.3.5控制下位機(jī)播放歌曲程序框圖2.3.6尋跡程序框圖2.3.7掃雷程序框圖2.3.8 PID程序框圖2.3.9定時(shí)器1中斷程序框圖2.4 小車實(shí)物圖3 程序文檔：/* BWM888Program* 江西理工大學(xué) 交通061班 * (c) Copyright 1992-2009, 歐陽(yáng)劍飛* All Rights Reserved* File : main.c* By : 歐陽(yáng)劍飛* Version : */#include config.h#include stdio.h#include LCDApp.h#include DisplayKey.h#include nRF2410.h#include nRF2410Conf.h#include motor.hvolatile uint32 T0Flag = 0; /* LED掃頻標(biāo)志 */volatile uint32 FollowFlage=0; /* 啟動(dòng)尋跡小車標(biāo)志 */volatile uint32 MetaldrFlage=0; /* 啟動(dòng)探測(cè)金屬小車標(biāo)志 */volatile uint32 RunLEDFlage=0; /* 啟動(dòng)走迷宮小車標(biāo)志 */volatile uint32 PlayMusicFlage=0; /* 啟動(dòng)清潔小車標(biāo)志 */ uint32 GuiMetalNum = 0; /* 金屬數(shù)量寄存器 */char GuDisp_F30; /* LCD顯示緩存寄存器 */struct TIME /* 定義時(shí)間結(jié)構(gòu)變量 */ uint8 hour; uint8 min; uint8 sec; ;struct TIME Time1; /* 時(shí)間緩存寄存器 */* Function name:Timer0Init* Descriptions:Initialize the Time0* input parameters:None* Returned value:None* * Used global variables:None* Calling modules:None*