智能小车

第5周 查阅文献与总体结构设计 2015.4.3 这周主要是根据选择的课题（基于单片机的智能遥控小车的设计）进行中外文献查阅，并且翻译了10000字符的外文文献。在学校图书馆借阅了《大学生电子设计》、《传感器应用集》等书籍，通过阅读这些书籍拓展了我的电子技术知识。在知网下载了谢敏的《基于MC9S12XS128智能小车控制系统的研究与应用》论文以及杨阳发表的《关于PIC单片机直流电机控制器的设计研究》期刊等。这些具有权威性的期刊是现代技术更新的代表，阅读了这些期刊不仅可以了解真正的技术好可以激发我对课题设计的灵感甚至创新。设计了课题的总体结构，主要包括报警模块、循迹模块、避障模块、显示模块、电机驱动模块和测温模块。 在查阅文献的同时也产生几个疑问： （1）有些技术期刊发表时间距今已有几十年了，有些甚至更早，对于这样的技术期刊我们还有没有必要去阅读或者学习，里面所涉及到的内容会不会跟不上时代。 答：已发表的期刊都有一定的权威性。21世纪，技术更新日新月异，电子技术得到了前所未有的发展。同一种理论方法可以有很多种可以有很多种实现手段。在发表的年限已久的技术期刊，里面有很多值得参考的理论方法，至于实现手段建议采用最新的技术。例如很多典型电路不再用分离元件制作，直接采用IC芯片。 （2）翻译讲究的是“信”的准则，即忠实于原文，在翻译外文文献的时候，由于个人知识面的有限性，会遇到很多我们没有见过的专业术语（例如antilock brake systems (ABS)、electronic stability control (ESC)），该如何准确的翻译且不会歪曲原文内容。 答：能认识到这一点很不错，翻译确实需要讲究“信”的原则，不仅如此，还要准确、完整、科学地表达原文内容，包括思想、精神与风格。ABS的中文意思是防抱死制动系统，而ESC是电子稳定控制。当遇到自己不会的专业术语时，可以查阅关于这方面的中文期刊，上网搜索相关概念或者请教有这方面研究的教授。

第6周 硬件系统设计与器件选型 2015.4.10 这周主要设计智能遥控小车的硬件系统，包括元器件的选型采购，硬件系统主要包括最小系统模块、L298N驱动模块、红外对管模块、超声波模块、DS18B20模块、LCD12864模块、蜂鸣器模块、电源模块。由于大都是买模块化的传感器，其引脚可以与单片机直接相连，简化了设计，提高了设计效率。 在这周工作的遇到了以下问题： （1）电源相当于智能遥控几个问题小车的血脉，硬件系统的每个模块都需要电源，该选择什么样的电源才能满足系统要求。 答：电源设计得好坏在一定程度上会影响一个设计的整体性能。每款芯片都有他们的电压和电流的最高额度。可以先列个表统计一下各个模块的工作电压和电流 。然后根据最高的工作电压选择电源，最后再通过稳压芯片稳压至其他所需的电压。值得注意的是要确保所选择的电源的输出电流能够驱动动所有芯片或者传感器。 第7周 软件学习、PCB绘制 2015.4.17 这周主要学习如何熟练的运用Altum Designer 09 制图软件，完成原理图设计以及PCB的绘制。同时学习使用Keil uVision编译软件并且学习利用C语言进行结构化算法设计。制作一块PCB板的详细流程为：（1）首先明确设计所需要的元器件型号，封装等；（2）建立PCB工程和工作空间设置；（3）建立原理图文件及绘制原理图符号；（4）绘制原理图，如果两个元器件之间离得太远一般使用网络标号；（5）绘制完原理图需要进行ERC检查；（6）建立元器件封装库以及给各个元器件绘制封装；（7）建立PCB文件，导入所有元件；（8）绘制PCB图，最后还要进行DRC检测； 在学习Altum Designer 09 的过程中遇到了几个问题： （1）除了我们比较熟悉的Top Paste 和Bottom Paste 以外，其他的层（例如 Mechanical、Bottom Solder 、Keep-Out Layer、Multi-Layer 等）都是些什么层，主要有什么作用。 答：层的概念需要很明确，mechanical,机械层 keepoutlayer禁止布线层 topoverlay顶层丝印层 bottomoverlay底层丝印层 toppaste,顶层焊盘层 bottompaste底层焊盘层 topsolder顶层阻焊层 bottomsolder底层阻焊层 drillguide,过孔引导层 drilldrawing过孔钻孔层 multilayer多层 （2）元器件之间会相互干扰，即电磁干扰，严重的话会导致整个系统崩溃。在绘制PCB时元件如何布局，如走线可以减少干扰。 答：电磁干扰是PCB板普遍存在的问题，要预防它，需要一定的经验积累。一般走向走线不要转直角，信号线尽量短，模拟地与数字地尽可能的分开布置，在每个IC的VCC引脚与地之间接一个104电容等。

第8周 硬件制作 2015.4.24 这一周主要工作完成智能遥控小车的硬件制作，包括电路板的焊接、组装智能遥控小车模型以及传感器模块的安装。焊接需要注意排阻的插孔方向以及电容的极性，还有焊接完后要用万用表检查是否有虚焊、短路、开路等故障，千万不要给后续工作留下隐患。固定好4个直流电机，用3M螺丝固定传感器，再通过杜邦线与单片机引出的单排针相连，最后为了让智能遥控小车更加美观整洁，有必要用夹带把凌乱的杜邦线捆绑固定好。智能遥控小车的硬件部分已完成，尽管只是一辆“裸”车，但有些许的成就感。 在这周工作的遇到了以下问题： （1）如何采购性价比高的元器件，购买回来的传感器或者元器件（例如直流单机、）如何判断它们的好坏，如何判断三极管是NPN型还是PNP型。 答：至于采购元器件，不要贪图便宜，市场上有很多以旧充新的芯片。购买回来的传感器可以先写一个简单测试程序，不要忽视这个步骤，这为后期硬件调试节省很多时间。三级管内部类似于由两个二极管组成，可以用万用表的电阻档找出基极，其他两个极就不难找了。或者可以通过型号上网查即可。 第9周 软件设计（1） 2015.4.30 在完成了智能遥控小车的硬件制作后，这一周主要完成了利用C51设计其软件系统主程序框架，通过细化设计要求，把软件系统分为主程序、避障程序、循迹程序、测温程序、红外遥控程序、显示程序等模块。在前面学习的C语言结构化算法设计，现在得到了充分的利用。 在这周工作的遇到了以下问题： （1）在系统设计时经常用到延时函数，在keil软件中如何知道一个延时函数延时多长时间？ 答：可以用仿真的方法实现具体步骤是：1）先点击仿真按钮 ；2）在进入延时函数之前设置一个断点，点击全局仿真运行，记录左边 Registers面板里面的sec的时间值T1；3）取消前面那个端断点，在延时函数跳出后设置一个断点，点击全局仿真运行，再次记录左边 Registers面板里面的sec的时间值T2；4）延时函数的运行的时间T=T2-T1（注意单位是秒）。这是个很实用的方法，需要好好掌握。 （2） 单片机用C51编程，其中C51对标准C进行了哪些扩展？ 答：C51与标准C兼容，C51数据类型增加了SFR型(sfr sfr16)和位型( bit sbit). 增加数据存储分区（bdata data idata pdata xdata code）还有其他一些指针类型和变来绝对地址定义

第10周 软件设计（2） 2015.5.8 这一周接着软件系统的设计，主要分析各个传感器模块的应用原理及软件编程方法。LCD12864液晶显示模块内部包含有字库可以调用，超声波模块用作避障时需要定时器计时，直流电机驱动模块编程时通过单片机输出PWM脉冲控制电机调转速。后期还要花大量时间结合智能遥控小车硬件部分进行功能调试和代码优化。 在这周工作的遇到了以下问题： （1）程序设计时如何避免出现进入死循环或者程序跑飞的故障，在红外编码接收程序设计时需要延时等待一个持续低电平信号完全过去，如果这个低电平信号没有变为高电平，程序就有可能死在这里，如何避免这种情况发生。在超声波避障程序设计时同样等待一个低电平信号的出现，如果这个低电平信号一直没出现，程序也可能死在这里，又如何避免这种情况发生？ 答：如果所用的单片机有看门狗，开启看门狗定时器可以在程序跑飞时得到自动复位。至于等待某一信号出现时，可以增加一个判断条件，例如超声波避障程序设计时等待一个低电平信号的出现，如果等待时间超过10ms，程序就会跳出等待，这样可以避免程序进入死循环。在程序设计时要考虑所有可能出现的情况，不要忽略任何一个细节，这在以后工作中更需要注意 （2）红外遥控器如何发送键值给智能遥控小车。 答：红外遥控器是同过NEC协议发送出去的，根据NEC协议遥控键盘最先发送一个引导码（该引导码由9毫秒的高电和4.5毫秒的低电平组成），然后发送四个字节的用户码和数据码，这四个字节分别为：用户码、用户码反码、数据码和数据码反码。

第11周 软硬件结合调试（1）2015.5.15 这一周主要把程序下载到智能遥控小车进行软硬件调试。直流电动机的转速需要控制在一定范围内，经过反复多次调节输入直流电动机电流的占空比，当占空比为3:5时，小车能达到比较理想的速度。小车循迹时需要调节黑线宽度与传感器安装位置。这周完成了循迹功能、电机驱动模块、显示功能的调试。 在这周工作的遇到了以下问题： （1）使用三个红外对管传感器如何让智能遥控小车实现循迹功能？ 答：要实现循迹就要有能识别黑白线路线路的传感器，红外对管就可以实现。可

以利用三个红外对管完成循迹功能。三个红外对管输出数字信号010时小车前进，110时小车左转，011时小车右转，其他状态时小车停止。

第12周 软硬件结合调试（2） 2015.5.22 这周继续小车的软硬件调试 ，由于没有使用舵机，超声波模块安装在智能遥控小车的正前方，障碍物与小车的距离在20cm时让其转弯可以达到很好的避障效果。在实物路面进行超声波避障测试中，智能遥控小车基本能避开预设距离内的障碍物。经过反复调试，最终使智能车完成了任务书所要求的功能。