STC89C52单片机循迹小车智能预测控制方法研究(2)
1. 绪论
21世纪循迹智能小车得到很快发展，在玩具智能车以及其相关应用领域都有了实质性的跨越。智能车大致具有避障、循迹、检测贴片、避崖、寻光入库等基础性能，这几届的电子设计竞赛智能循迹小车在声控系统方面有了进步。比较出名的飞思卡尔智能小车更是走在前列[2]。本设计具有预测功能，在原有出现偏差就调整的基础上，添加PID算法控制,在出现偏差时,先由PID算法处理偏差,再根据处理结果舵机进行相应的调整。用以避免小车在运行中出现误差和故障而不稳定，有一定的实用价值。通过这次设计，把自己所学习的理论知识与实践紧密结合在一起，从实践中加深对单片机的认识与理解，也从中找到理论的不足之处，具有一定意义。
2. 方案设计与论证
根据要求，方案确定在已经实践过的智能车基础上，加装光电检测器和霍尔传感器，达到对智能车的方位、运行速度、实时运动状态的测量，并将测量数据传送至单片机进行处理，然后由单片机根据所检测的各种数据实现对电动车的智能控制。这种方案能实现对电动车的运动状态进行实时控制预测，灵活、可靠、稳定，可满足对系统的各项要求[3]。
2.1 循迹模块
小车循迹原理是小车在贴有黑胶带的地板上行驶，由于黑色和白色对光线的反射系数不同，可根据接收到的反射光的强弱来判断“道路”——黑线。该模块采用比较普遍简单的红外探测器。
红外探测器，是将入射的红外辐射信号转变成电信号输出的器件。红外辐射是波长介于可见光与微波之间的电磁波，人眼察觉不到。要察觉这种辐射的存在并测量其强弱，必须把它转变成可以察觉和测量的其他物理量。一般说来，红外辐射照射物体所引起的任何效应，只要效果可以测量而且足够灵敏，均可用来度量红外辐射的强弱。现代红外探测器所利用的主要是红外热效应和光电效应。这些效应的输出大都是电量，或者可用适当的方法转变成电量。 在这里我采用TCRT5000型光对管[4]。（电路图如图1）
图1 红外对光管原理
2.2 控制模块
根据设计要求，，此设计属于多输入量的复杂程序控制问题。据此，拟定了两种方案，并进行了对比论证。如下：（一）采用PLC作为主控系统，PLC虽然性能稳定但是价格昂贵，为此，我们不采用该种方案，进而提出了第二种设想。(二)整体系统采用单片机来实现，对运行中的小车进行控制，依此达到特定的功能。对整体结构进行分析，最主要的还是小车的自动控制的实现，在这方面，单片机的优点就显现出来即快速、容易、易操作。如此，单片机可以发挥出其相应的很多优势，廉价、较强的控制能力以及寻址能力。所以，这是一种比较符合的方案[5]。
根据该设计需要具有多开关量输入的复杂程序控制系统，擅长对多开关量处理的标准单片机，因此不能用简单I/O接口和小体积的程序存储器单片机，D/A、A/D功能也没有必要选择。经过分析，我选定了STC89C52单片机(如图）作为本设计的主控装置，51系列单片机具有功能强大的位操作指令，I/O口均可按位寻址，程序空间多达8K，对于本设计也绰绰有余。
在综合考虑了传感器、两部电机的驱动等诸多因素后，我们决定采用一片单片机，充分利用STC89C52单片机的资源。
2.2.1 STC89C52简介
STC89C52单片机是利用CMOS工艺和高密度非易失性存储器制造而成，功能强、灵活性高、低电压、性能好、价格合理，封装如图，其内部结构如图2。
图2 STC89C52封装
STC89C52的主要特性
（1）8K字节程序存储空间
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