基于光电传感器智能循迹万向车台的设计
根据国家“一带一路”的战略规划,把敦煌大剧院建设成国际文化博览会重要文艺演出场馆之一,由甘肃工大舞台技术工程有限公司负责对其舞台机械方面进行设计与全面建设。为提高中外联袂文博晚会演出的观赏性,满足硬件的需要设计了万向车台,其主要是对布景和道具进行迁移和变换,演员搭乘在车台上进行各种艺术表演[1-3]。主要研究万向车台的路径循迹和红外遥控2个方面:(1)使万向车台能自动循迹并正常运行;(2)可以根据红外遥控器发出的命令正常运行。自动循迹的原理是,万向车台在设定好黑线轨迹的舞台面上行走时,红外传感器上的红外发射管连续发射红外信号向舞台面,根据黑白色舞台面对红外线的吸收情况,车台可以及时调整路径完成自动循迹。通过自动循迹和红外遥控功能的成功测试,发现设计性能良好、安装方便及不受可见光影响,在舞台秀场方面有很好的应用前景[4-7]。
研究者利用starBase数据库预测lncRNA ASB16-AS1可能结合的miRNA:hsa-miR-4306、hsa-miR-370-3p、hsa-miR-379-5p、hsa-miR-411-5p、hsa-miR-3529-5p、hsa-miR-122-5p、hsa-miR-185-5p、hsa-miR-4644。下一步实验拟探索lncRNA ASB16-AS1与这些miRNA有无相互作用以及对应下游机制。
1 系统硬件设计
1.1 系统总体方案
系统采用低功耗、高性能AT89S52单片机为控制核心,万向车台的智能控制由检测外部信号实现。万向车台的电路硬件设计由以下功能模块组成,主要包括红外遥控接收、程序下载、单片机、循迹避障、电机驱动和电源6大电路模块,系统结构模块框图如图1所示。设计主要实现:单片机通过光电传感器对道路信息采集,根据算法及时得出万向车台与道路的情况,然后根据一定的控制算法控制万向车台的运行方向与速度,从而实现车台对路径的自动识别循迹与避障,车台的运行状态可由遥控器发出的指令遥控。
图1 系统结构框图 Fig.1 Block diagram of system structure
1.2 车轮与传感器的设计
万向车台采用在车体上左右分别安装2个轮驱动,周围安装4组万向轮的方案,即左右轮驱动用型号和性能完全相同的直流减速电机,通过调制2个驱动轮的转速从而达到控制转向的目标。在车台前端安装相同的7个红外传感器,这7个传感器检测路径信息,然后把信息传送给CPU,对电机的速度与转向控制,实现小车的循迹,传感器排列方式如图2所示。
图2 传感器排列方式 Fig.2 Arrangement mode of sensor
1.3 控制与电机驱动电路的设计
根据实际的情况,选择了ATMEL公司的AT89S52单片机,是一种高性能、低功耗CMOS8位微控制器,其主要性能:与MCS-51单片机产品兼容,8K字节在系统可编程Flash存储器,32个可编程I/O口线,3个16位定时器/计数器,全双工UART串行通道,看门狗定时器,双数据指针,掉电标识符。
设计采用质右A、左B双直流减速电机,其特点是转动力矩大、质量轻、体积小、使用方便、装配简单、性价比高。芯片L9110与外部辅助电路构成电机驱动电路,要控制车台的前进、旋转、后退等各种运行状态,对左右芯片L9110的4个控制端口进行编码设定[8-10]。L9110将分立电路集成在单片IC之中,是两通道推挽式功率放大专用集成电路器件,芯片有2个TTL/CMOS兼容电平的输入,具有良好的抗干扰性,2个输出端能直接驱动电机的正反向运动,它具有较大的电流驱动能力,每个通道能通过750~800 mA的持续电流,峰值电流能力可达1.5~2.0 A。L9110的6、7引脚接上拉电阻与单片机P0口相接,同时1、4引脚分别与电机的正负两端相接,通过软件编程实现A、B电机的正反转,单片机控制和电机驱动电路如图3所示。
师:真聪明,这段话来源于一个故事。那个老师叫福楼拜,是法国19世纪作家,被誉为“西方现代小说的奠基者”。学生叫莫泊桑,后来他也成了19世纪著名作家,被称为世界三大短篇小说巨匠之一。莫泊桑向老师请教怎样写好文章,福楼拜便这样对他说的。让我们再读读这段话。
图3 单片机控制和电机驱动电路 Fig.3 Single chip microcomputer control and motor drive circuit
1.4 红外循迹避障与红外遥控电路的设计
系统采用普通红外对管实现红外循迹避障,红外发射管L5IR4-45通过改变脉冲宽度调制信号PWM波形,占空比设置80%、50%、30%,利用定时中断开关,能够产生发射波形。设计采用1838T为红外接收头,则1号端口接高电平,2号端口为OUT端,3号端口接地,主控芯片AT89S52的P3.3端接收2号端口传来的信号,如图3所示。
uchar data Speed_Parameters;
图4 红外循迹避障电路 Fig.4 Infrared tracking obstacle avoidance circuit
2 系统软件设计
在软件设计方面,使用了集成开发环境KeilC51,兼容单片机C语言软件开发系统,可以完成编辑、编译、连接、调试、仿真等整个开发流程,主程序流程如图5所示。
2.1 自动循迹运行
#include
图5 主程序流程 Fig.5 Flow chart of main program
其逻辑计算法:若追踪,hz==0&&hy! 左转;hz=0&&hy!==0 右转;hz==1&&hy==1 直走;hz==0&&hy==0 停止。若循迹,a1==0&&b2==0 微左转;a1==0&&b1==0 中左转;b1=0&&a1!=0&&b2!=0 左转;a3==0&&b3==0 微右转;a3==0&&b4==0 中右转;b=0&&a3!=0&&b3!=0 右转。
万向车台循迹的子程序、I/O口与数据类型声明的C程序:
循迹路径的黑线弧度不同,根据弧度控制电机驱动电路,应用单片机产生PWM占空比的不同,调节2个电机的速度来实现循迹。首先打开电源,若2个光电开关都没检测到前方移动物体的情况,则车台进行循迹运行,具体情况是:(1)当a1与b2检测到黑线时,弯度比较小,单片机输出PWM占空比为80%,则车台进行微小左转弯。(2)当a1和b1检测到黑线时,弯度较大,单片机输出PWM占空比为50%,车台进行较大左转弯。(3)当仅有b1检测到黑线时,弯度很大,单片机输出PWM占空比为30%,车台进行很大的左转弯,由于传感器安装对称,右边与左边情况类似。其次,当红外开关检测到前方有移动物体时,车台进行追踪模式,因为移动物体迅速,PWM的平缓转弯难以追踪,所以利用电机正反转来实现车台的快速转弯。(4)若仅左红外检测到物体时,单片机产生0、1信号控制左电机反转,右电机正转,完成快速左转。(5)若仅右红外检测到物体时,单片机产生1、0信号控制左电机正转,右电机反转,完成快速右转。(6)若左右同时检测到物体,电机停转车台停止。
奈斯的自我实现原则指出,生态系统的复杂性和共生能够增加生物多样性,而生物多样性又能够增加人类自我实现的潜能,[4]3保护野生动物从根本上讲是为了保护人类自身的健康生活和生存环境。
#define uchar unsigned char
#define uint unsigned int
void motor_r_z(void);
梨和黄瓜是蔬果首选 梨有“天然矿泉水”的称号,多汁少渣,膳食纤维和维生素B族也很丰富,可以放在两餐之间吃。蔬菜方面,黄瓜非常不错,在寒冷的冬天,可适当多吃点黄瓜蘸酱。
void motor_l_z(void);
(2)滑道的放置位置要充分考虑浇注时浇包底部与直浇口的距离,避免滑道与浇包底部距离过近,影响钢球滚入浇口杯。
void motor_r_f(void);
void motor_l_f(void);
void go(uchar,uchar);
void stop(void);
sbit IN1=P0^3;
sbit IN2=P0^2;
sbit IN4=P0^1;
sbit stop_k=P3^3;
sbit ENA=P1^0;
水利部将河北省作为全国最严格水资源管理制度试点后,全省按照“四个率先”的要求,把出台省政府的意见作为实行最严格水资源管理制度的突破口。在大量调查研究的基础上,水利厅组织起草了《河北省人民政府关于实行最严格水资源管理制度的意见》,多次征求省委省政府18个部门、厅机关有关处室和各设区市的意见,并根据中央1号文件和中央水利工作会议精神反复修改,于2011年9月28日顺利通过河北省人民政府第94次常务会议审议。这个意见是全国第一个正式出台的省级实行最严格水资源管理制度意见。石家庄市根据省政府的意见,也出台了《石家庄市人民政府关于实行最严格水资源管理制度的意见》。
所提出的四模交叉谐振器结构已经具有了初步的四通带频率传输特性,只需采取合适的方式,将两个四模交叉谐振器级联,就可以实现四频带带通滤波器。不同的谐振器级联方式具有不同的物理性能,为了提高滤波器的带外信号抑制能力,常用的方法是引入多个传输零点。传输零点一般是由于多路径信号传输所产生的,基于此原理,本文将两个四模交叉谐振器以伪交指形式对称放置,从而产生了两条不同的信号传输路径。因此,所设计的滤波器具有多个传输零点。
uchar data motor_r;
sbit left_k=P3^7;
相关系数表示X和Y之间线性关系的紧密程度,定量体现X和Y的相关程度,即相关系数越大,相关程度越大。相关系数等于0表示相关程度最低,通常认为X和Y不存在线性关系。需要注意相关系数的正负号只表示相关的方向,绝对值为相关的程度。利用相关系数的性质计算厦门港交通流数据分布和各分布函数的相关系数并进行对比,筛选与厦门港实际交通流数据分布最接近的函数曲线。
sbit right_k=P3^6;
sbit start_k=P3^2;
sbit IN3=P0^0;
uchar data t_0;
sbit ENB=P1^1;
uchar data motor_l;
红外循迹、避障共采用3对相同的红外对管,其中1对是红外避障的,对称安装在车台前端。2对作为红外循迹的,安装在车头对称的左右两侧,其间距比预设路径的宽度大20 cm,必须保持互相平行,与车体垂直90°。红外循迹避障电路如图4所示。红外循迹避障模块共使用3对红外对管,红外发射管发射红外信号,接收端接收红外信号,及时馈送信息给AT89S52的P3.5、P3.6、P3.7端口,单片机处理,分析控制减速电机作出调解。移动车台对地面循迹路线的检测信息由单片机P1.0、P1.1控制的2个LED灯显示,以便实验测试。
2.2 红外遥控运行
首先打开电源,车台循迹运行,当检测到有红外控制信号,车台运行就停止,车台运行受红外的控制,按键0到按键4是对车台运行状态控制,按键5是退出控制,车台开始循迹运行,能够完成自动运行和红外控制运行状态的正常切换。红外遥控子程序如图6所示。
图6 红外遥控子程序流程 Fig.6 Flow chart of infrared remote control subprogram
最后,若对循迹程序进行相应的修改就能实现避障,就是红外光电开关检测到物体时,车台转一定的角度就能完成避障。
3 系统调试
系统调试包括软、硬件调试[11-12],先仔细检查硬件电路,保证各模块正常工作,再编写其测试程序,验证硬件电路的运行稳定。软件方面,编写主程序与各模块子程序,首先对各个程序模块调试,确定调试成功,再调试主程序实现其性能。软硬件调试完成,对万向车台循迹避障效果进行测试,先打开电源开关,车台就启动运行,在舞台面黑色路线循迹运行,根据红外发射器发出的命令,及时调节方向与速度,及时更新当前车台的运行状态并显示在数码管上,得出测试结果如表1所列。
在本文对安全施工的探讨中,从人员安全事故和工程项目的运行质量隐患两个方面探讨事故类型,这两个方面的事故类型如下:
Q 之前纠结于适马的35mm和50mm两支定焦镜头,而最近适马又推出了40mm镜头,请问老师这支新镜头有什么优势吗?
表1 循迹避障测试
Table 1 Tracking obstacle avoidance test
试验次数检测成功率/%199.0298.5398.4498.6598.5
4 结语
对万向车台的硬件和软件进行设计,在硬件上采用模块化,提高了系统的稳定性与兼容性,软件采用C语言编写程序,以便于维护、管理以及移植。备受瞩目的文化盛宴——文博会文艺晚会在敦煌大剧院盛大开幕,甘肃工大舞台技术工程有限公司研制的万向车台用于文艺晚会,在器乐、声乐、杂技等各个剧目中均有运用。车台能自动追踪,循迹与避障,并能红外遥控车台的运行状态,自由切换自动运行与红外遥控2种运行模式。智能车台性能良好、安装方便,具备稳、准、快等特点,为智能车台群体组合运动奠定了基础,不断的完善会在未来得到广泛的应用。
参考文献:
[1] 张洪润,孙悦,张亚凡.单片机原理及运用[M].北京:清华大学出版社,2008.
[2] 李玉晓,赖阳明,刘少华.基于SPCE061A的多功能智能小车的设计[J].江西理工大学学报,2011,32(5):53-55.
[3] 宁慧慧,余红英.基于单片机控制的简易自动寻迹小车设计[J].电子测试,2009,28(9):39-41.
[4] Obradovic D,Lenz H,Schupfner M.Fusion of Sensor Data in Siemens Car Navigation System[J].IEEE Transactions on Vehicular Technology,2007,56(1):43-50.
[5] 李新科,高潮,郭永彩,等.基于语音识别和红外光电传感器的自循迹智能小车设计[J].传感器与微系统,2011,30(12):105-108.
[6] 单宝明,蔡漫漫.基于摄像头的直立行走智能车控制系统设计[J].甘肃科学学报,2017,29(1):25-29.
[7] 薛红,尹廷辉,苏勇,等.循迹智能小车的系统设计[J].军事通信技术,2012,33(3):72-75.
[8] 朱思敏.自循迹智能小车控制系统的设计与实现[D].杭州:浙江工业大学,2013.
2.3.3 剪切波弹性成像(shear wave elastic imaging,SWEI)剪切波弹性成像是基于剪切波速度的测量,通过检测声辐射力激发组织而产生的剪切波的传播进行成像的方法,直接测量的是剪切波速度本身,通过公式计算出目标组织的杨氏模量。它可分为瞬时弹性成像 (TE)、单点剪切波成像(qSWE)、 多 维剪切 波 E 成像 (2D-SWE、3DSWE)。SWE可以有效地避免人为因素的影响,在不施加外力的情况下,通过测量目标组织的剪切波速度来判断组织的硬度[7]。
[9] 马福东.一种演艺场所智能万向车台的关键技术[D].成都:电子科技大学,2015.
建筑企业要考虑到建筑整体设计方案、使用方案、项目特点等多方面因素,进行合理招投标。在招投标时,设置一定的额度标准,对造价成本进行控制,从中选择最合理的方案。另外,还需要相关的管理部门积极参与,将经济方案与建筑方案相结合,选择出最经济实惠的方案,充分发挥其监督职能,明确资金流向。与此同时,建筑企业在对设计公司的选择时,需要询问专家意见,确保设计公司的选择的正确性,避免设计方面出现的不合理,造成建筑企业的经济损失。设计公司的正确选择,可以有助于顺利完成招投标,对建筑工程造价进行诸多方面的监控,有效控制建筑造价的成本控制。
[10]Saman Salehpour,Yaghoub Pourasad,Seyyed Hadi Taheri.Vehicle Path Tracking by Integrated Chassis Control[J].J.Cent.South Univ,2015,22:1378-1388.
审美观是一种综合指数比较高的能力,学生的审美观存在着不同,在表现上也有很大不同,对于一些问题的理解和判断以及对过程的推演都是不一样的。初中语文的教材内容丰富、经典,对这些文章进行阅读和赏析本身就是一种审美素养的培养。在实际操作中,因为教师导向等方面的因素,学生的主观判断能力会有所减弱,不能个性地开展审美。为了让学生能够更加个性化地开展审美操作,教师就应当创新思维,扩大自己的学习视野,让学生开展个性化的审美操作,让学生的核心素养更快提升起来。
[11] Liao Y L,Zhang M J,Wan L,et al.Trajectory Tracking Control for Underactuated Unmanned Surface Vehicles with Dynamic Uncertainties[J].Journal of Central South University,2016,(2):143-148.
[12] 张亚昕.无线传感器网络目标探测定位跟踪问题研究[J].甘肃科学学报,2014,26(1):100-103.