自动循迹小车重要c语言___团队
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摘要： (1)
1.任务及要求 (2)
1.1任务 (2)
2.系统设计方案 (2)
2.1小车循迹原理 (2)
2.2控制系统总体设计 (2)
3.系统方案 (3)
3.1 寻迹传感器模块 (3)
3.1.1红外传感器ST188简介 (3)
3.1.2比较器LM324简介 (4)
3.1.3具体电路 (4)
3.1.4传感器安装 (5)
3.2控制器模块 (6)
3.3电源模块 (6)
3.4电机及驱动模块 (7)
3.4.1电机 (7)
3.4.2驱动 (8)
3.5自动循迹小车总体设计 (9)
3.5.1总体电路图 (9)
3.5.2系统总体说明 (11)
4.软件设计 (11)
4.1 PWM控制 (11)
4.2 总体软件流程图 (12)
4.3小车循迹流程图 (12)
4.4中断程序流程图 (13)
4.5单片机测序 (14)
5．参考资料 (17)
自动循迹小车
摘要：
本设计是一种基于单片机控制的简易自动寻迹小车系统，包括小车系统构成软硬件设计方法。小车以AT89C51 为控制核心, 用单片机产生PWM波，控制小车速度。利用红外光电传感器对路面黑色轨迹进行检测,并将路面检测信号反馈给单片机。单片机对采集到的信号予以分析判断,及时控制驱动电机以调整小车转向,从而使小车能够沿着黑色轨迹自动行驶,实现小车自动寻迹的目的。
关键词：单片机AT89C51 光电传感器直流电机自动循迹小车
Abstract :
This design is a Simple Design of a smart auto-tracking vehicle which based on MSC control.The construction of the car ,and methods of hardware and software design are included. The car use AT89C51 as heart of centrol in this system. Then using PWM waves Produced by MCU to control car speed. By using infraraed sensor to detect the information of black track. The smart vehicle acquires the information and sends them to the MSC.Then the MSC analyzes the signals and controls the movements of t he motors. Which make the smart vehicle move along the given black line antomaticly.
Keywords :infrared sensor ；MSC ；auto-tracking
1.任务及要求
1.1任务
设计一个基于直流电机的自动寻迹小车，使小车能够自动检测地面黑色轨迹，并沿着黑色车轨迹行驶。系统方案方框图如图1-1所示。
图1-1 系统方案方框图
2.系统设计方案
2.1小车循迹原理
这里的循迹是指小车在白色地板上循黑线行走，由于黑线和白色地板对光线的反射系数不同，可以根据接收到的反射光的强弱来判断“道路”。通常采取的
方法是红外探测法。
红外探测法，即利用红外线在不同颜色的物体表面具有不同的反射性质的特点，在小车行驶过程中不断地向地面发射红外光，当红外光遇到白色纸质地板时发生漫反射，反射光被装在小车上的接收管接收；如果遇到黑线则红外光被吸收，小车上的接收管接收不到红外光。单片机就是否收到反射回来的红外光为依据来确定黑线的位置和小车的行走路线。红外探测器探测距离有限，
2.2控制系统总体设计
自动循迹小车控制系统由主控制电路模块、稳压电源模块、红外检测模块、电机及驱动模块等部分组成,控制系统的结构框图如图2-1 所示。
1、主控制电路模块：用AT89C51单片机、复位电路，时钟电路
2、红外检测模块：光电传感器ST188,比较器LM324
3、电机及驱动模块:电机驱动芯片L298N、两个直流电机
4、电源模块：双路开关电源
3.系统方案
3.1 寻迹传感器模块
ST系列反射式光电传感器是经常使用的传感器。这个系列的传感器种类齐全、价格便宜、体积小、使用方便、质量可靠、用途广泛。
我们采用ST188作为红外检测传感器。
在黑线检测的测试中，若检测到白色区域，发射管发射的红外线没有反射到接收管，测量接收管的电压为4．8V ，若检测到黑色区域，接收管接受到发射管发射的红外线，电阻发生变化，所分得的电压也就随之发生变化，测的接收管的电压为0．5V，测试基本满足要求。
判断有无黑线我们用的一块比较器LM324，比较基准电压由30K的变阻器调节，各个接收管的参数都不一致，每个传感器的比较基准电压也不尽相同，我们为每个传感器配备了一个变阻器。
3.1.1红外传感器ST188简介
含一个反射模块（发光二极管）和一个接收模块（光敏三极管）。通过发射红外信号，看接收信号变化判断检测物体状态的变化。A、K之间接发光二极管，C、E之间接光敏三极管（二者在电路中均正接，但要串联一定阻值的电阻）
图 3-1 ST188实物图图 3-2 ST188管脚图及内部电路
3.1.2比较器LM324简介
LM324为四运放集成电路，采用14脚双列直插塑料封装。内部有四个运算放大器，有相位补偿电路。电路功耗很小，工作电压范围宽，可用正电源3～30V，或正负双电源±1．5V～±15V工作。
在黑线检测电路中用来确定红外接收信号电平的高低，以电平高低判定黑线有无。在电路中，LM324的一个输入端需接滑动变阻器，通过改变滑动变阻器的阻值来提供合适的比较电压。
图 3-3 LM324内部电路图 3-4 集成运放的管脚图
3.1.3具体电路
通过ST188检测黑线，输出接收到的信号给LM324 ，接收电压与比较电压比较后，输出信号变为高低电平，再输入到单片机中，用以判定是否检测到黑线。
图3-5 传感器模块电路图
3.1.4传感器安装
在小车具体的循迹行走过程中，为了能精确测定黑线位置并确定小车行走的方向，需要同时在底盘装设4个红外探测头，进行两级方向纠正控制，提高其循迹的可靠性。这4个红外探头的具体位置如图3-6所示。
图3-6 传感器安装图图中循迹传感器全部在一条直线上。其中X1与Y1为第一级方向控制传感器，X2与Y2为第二级方向控制传感器，并且黑线同一边的两个传感器之间的宽度不得大于黑线的宽度。小车前进时，始终保持(如图3-6中所示的行走轨迹黑线)在X1和Y1这两个第一级传感器之间，当小车偏离黑线时，第一级传感器就能检测到黑线，把检测的信号送给小车的处理、控制系统，控制系统发出信号对小车轨迹予以纠正。若小车回到了轨道上，即4个探测器都只检测到白纸，则小车会继续行走；若小车由于惯性过大依旧偏离轨道，越出了第一级两个探测器的探测范围，
这时第二级探测器动作，再次对小车的运动进行纠正，使之回到正确轨道上去。可以看出，第二级方向探测器实际是第一级的后备保护，从而提高了小车循迹的可靠性。
3.2控制器模块
采用Atmel 公司的AT89C51 单片机作为主控制器。它是一个低功耗，高性能的8 位单片机，片内含32k 空间的可反复擦写100,000 次Flash 只读存储器，具有4K 的随机存取数据存储器（RAM），32 个I/O口，2个8位可编程定时计数器，且可在线编程、调试，方便地实现程序的下载与整机的调试。
时钟电路和复位电路如图3-7（与单片机构成最小系统）
1）采用外部时钟，晶振频率为12MHZ
2）采用按键复位
图3-7 时钟电路和复位电路
3.3电源模块
电源采用双路开关电源。明伟牌D-30W双路开关电源。输出（5V、12V）。
实物图如图3-8所示。
图3-8双路开关电源
该开关电源尺寸为129X98X38mm，交流输入转换由开关选择，具有过流短路保护功能，能自冷散热。低价位、高可靠。
输入电压范围----85～132VAC/175～264VAC，47～63Hz开关选择；
冲击电流----冷起动电流15A/115V 30A/230V；
直流电压可调范围----额定输出电压的10%；
启动、上升、保持时间----200ms，100ms,30ms；
耐压性---输入输出间；输入与外壳1.5KVAC，输出与外壳，0.5KVAC，历时一分钟；
工作温度、湿度---- -10℃～+60℃，20%～90%RH；
安全标准----符合CE标准；
EMC标准----符合CE标准；
连接方法----7位9.5mm接线端子；
质量/包装----0.41Kg,45PCS/19.5Kg/1.2CUFT
3.4电机及驱动模块
3.4.1电机
电机采用直流减速电机，直流减速电机转动力矩大，体积小，重量轻，装配简单，使用方便。由于其内部由高速电动机提供原始动力，带动变速（减速）
齿轮组，可以产生较大扭力。
可选用减速比为1：74 的直流电机，减速后电机的转速为100r/min。若车轮直径为6cm，则小车的最大速度可以达到
V=2πr·v=2*3.14*0.03*100/60=0.314m/s
能够较好的满足系统的要求。
3.4.2驱动
驱动模块采用专用芯片L298N 作为电机驱动芯片，L298N 是一个具有高电压大电流的全桥驱动芯片，其响应频率高，一片L298N可以分别控制两个直流电机。以下为L298N的引脚图和输入输出关系表。
图3-9 L298N外部引脚表2 L298N输入输出关系
驱动电路的设计如图3-10 所示：
图3-10 L298N电机驱动电路
L298N 的5、7、10、12 四个引脚接到单片机上，通过对单片机的编程就可实现两个直流电机的PWM调速控制。
3.5自动循迹小车总体设计
3.5.1总体电路图
图3-11 总体电路图
3.5.2系统总体说明
如图3-11所示，当光电传感器开始接受信号，通过比较器将信号传入单片机中。小车进入寻迹模式，即开始不停地扫描与探测器连接的单片I/O 口，一旦检测到某个I/O 口有信号变化，就执行相应的判断程序，把相应的信号发送给电动机从而纠正小车的状态。单片机采用T0定时计数器，通过来产生PWM波，控制电机转速。
4.软件设计
4.1 PWM控制
本系统采用PWM来调节直流电机的速度。PWM是通过控制固定电压的直流电源开关频率,从而改变负载两端的电压,进而达到控制要求的一种电压调整方法。PWM可以应用在许多方面,如电机调速、温度控制、压力控制等。
在PWM驱动控制的调整系统中,按一个固定的频率来接通和断开电源,并根据需要改变一个周期内“接通”和“断开”时间的长短。通过改变直流电机电枢上电压的“占空比”来改变平均电压的大小,从而控制电动机的转速。因此,PWM又被称为“开关驱动装置”。
在脉冲作用下,当电机通电时,速度增加；电机断电时,速度逐渐减少。只要按一定规律,改变通、断电的时间,即可让电机转速得到控制。
本系统中通过控制51单片机的定时器T0的初值，从而可以实现P0.4和P0.5输出口输出不同占空比的脉冲波形。定时计数器若干时间（比如0.1ms）中断一次, 就使P0.4或P0.5产生一个高电平或低电平。将直流电机的速度分为100个等级, 因此一个周期就有100个脉冲, 周期为100个脉冲的时间。速度等级对应一个周期的高电平脉冲的个数。占空比为高电平脉冲个数占一个周期总脉冲个数的百分数。一个周期加在电机两端的电压为脉冲高电压乘以占空比。占空比越大, 加在电机两端的电压越大, 电机转动越快。电机的平均速度等于在一定的占空比下电机的最大速度乘以占空比。当我们改变占空比时, 就可以得到不同的电机平均速度, 从而达到调速的目的。精确地讲, 平均速度与占空比并不是严格的线性关系, 在一般的应用中, 可以将其近似地看成线性关系。
4.2 总体软件流程图
小车进入寻迹模式后，即开始不停地扫描与探测器连接的单片I/O 口，一旦检测到某个I/O 口有信号变化，就执行相应的判断程序，把相应的信号发送给电动机从而纠正小车的状态。软件的主程序流程图如图4-1所示：
4.3小车循迹流程图
小车进入循迹模式后，即开始不停地扫描与探测器连接的单片机I/O口，一旦检测到某个I/O口有信号，即进入判断处理程序，先确定4个探测器中的哪一个探测到了黑线，如果左面第一级传感器或者左面第二级传感器探测到黑线，即小车左半部分压到黑线，车身向右偏出，此时应使小车向左转；如果是右面第一级传感器或右面第二级传感器探测到了黑线，即车身右半部压住黑线，小车向左
偏出了轨迹，则应使小车向右转。在经过了方向调整后，小车再继续向前行走，并继续探测黑线重复上述动作。循迹流程图如图4-2所示
由于第二级方向控制为第一级的后备，则两个等级间的转向力度必须相互配合。第二级通常是在超出第一级的控制范围的情况下发生作用，它也是最后一层保护，所以它必须要保证小车回到正确轨迹上来，则通常使第二级转向力度大于第一级，即Turn_left2 > Turn_left1,Turn_right2 > Turn_right1 (其中Turn_left2，Turn_left1, Turn_right2 , Turn_right1为小车转向力度，其大小通过改变单片机输出的占空比的大小来改变)，具体数值在实地实验中得到。
4.4中断程序流程图
这里利用的是51单片机的T0定时计数器，从而让单片机P0口的P0.4和P0.5引脚输出占空比不同的方波,然后经驱动芯片放大后控制直流电机。定时
计数器若干时间（比如0.1ms）比如中断一次, 就使P0.4或P0.5产生一个高电平或低电平。中断程序流程图如图4-3所示
4.5单片机测序
#include
#define uchar unsigned char
#define uint unsigned int
unsigned char zkb1=0 ; //**左边电机的占空比**//
unsigned char zkb2=0 ; //**右边电机的占空比**//
unsigned char t=0; //**定时器中断计数器**//
sbit RSEN1=P1^0; // 右光对管1
sbit RSEN2=P1^1; //右光对管2
sbit LSEN1=P1^2; //左光对管1
sbit LSEN2=P1^3; //左光对管2
sbit IN1=P0^0;
sbit IN2=P0^1;
sbit IN3=P0^2;
sbit IN4=P0^3;
sbit ENA=P0^4;
sbit ENB=P0^5;
//****************延时函数****************// void delay(int z)
{ while (z--); }
//**********初始化定时器，中断***********// void init()
{ TMOD=0x01;
TH0=(65536-100)/256;
TL0=(65536-100)%256;
EA=1;
ET0=1;
TR0=1;
}
//***********中断函数+脉宽调制***********// void timer0() interrupt 1
{ if(t ENA=1; else ENA=0; if(t ENB=1; else ENB=0; t++; if(t>=100) {t=0;} } //******************直行******************// void qianjin() { zkb1=30; zkb2=30; } //***************左转函数1***************// void turn_left1() { zkb1=0; zkb2=50; } //***************左转函数2***************// void turn_left2() { zkb1=0; zkb2=60; } //***************右转函数1***************// void turn_right1() { zkb1=50; zkb2=0; } //***************右转函数2***************// void turn_right2() { zkb1=60; zkb2=0; } //***************循迹函数*****************// void xunji() { uchar flag; if((RSEN1==1)&&(RSEN2==1)&&(LSEN1==1)&&(LSEN2==1)) { flag=0; }//*******直行*******// else if((RSEN1==0)&&(RSEN2==1)&&(LSEN1==1)&&(LSEN2==1)) { flag=1;} //***左偏1,右转1***// else if((RSEN1==0)&&(RSEN2==0)&&(LSEN1==1)&&(LSEN2==1)) { flag=2;} //***左偏2,右转2***// else if((RSEN1==1)&&(RSEN2==1)&&(LSEN1==0)&&(LSEN2==1)) { flag=3; }//***右偏1，左转1***// else if((RSEN1==1)&&(RSEN2==1)&&(LSEN1==0)&&(LSEN2==0)) { flag=4; }//***右偏2，左转2***// switch (flag) { case 0:qianjin(); break; case 1:turn_right1(); break; case 2:turn_right2(); break; case 3:turn_left1(); break; case 4:turn_left2(); break; default: break; } } //****************主程序****************// void main() { init(); zkb1=30; zkb2=30; while(1) { IN1=1; //******给电机加电启动******// IN2=0; IN3=1; IN4=0; ENA=1; ENB=1; while(1) { xunji(); //*********寻迹**********// } } } 5．参考资料 [1] 宋健,姜军生,赵亮. 基于单片机的直流电动机PWM 调速系统[J ] . 农机化研 究,2006 , (1) :102 - 103. 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The composition of the intelligent system mainly including STM32F103 controller, motor drive circuit, infrared detection circuit, circuit of ultrasonic obstacle avoidance. This experiment adopts STM32F103 microprocessor as the core chip, using PWM technique to control speed and steering gear steering, tracking module is used to detect the black and white, obstacle avoidance module for obstacle detection and obstacle avoidance function, other peripheral extended circuit to realize the whole system function. When the car is moving, obstacle avoidance program prior to tracking, using ultrasonic ranging and obstacle avoidance obstacle avoidance circuit, we use steering gear under ultrasonic module to control the emission direction of ultrasonic, infrared detection circuit is used to implement the car tracking function. On the basis of the hardware design is proposed for motor control function, simple intelligent car tracking and obstacle avoidance function of software design, and in the STM32 integrated development environment under the Keil. Write the corresponding control program, and use McUisp program download software. Keywords：STM32；Infrared detection；Ultrasonic obstacle avoidance；PWM；Motor control 欢迎新人加入团队的话 欢迎新人加入团队的话50句 1、欢迎你！我们相信，公司因为你的加入而会更精彩更完美! 2、你好!欢迎你加入我们的团队，期望我们互相学习，互相帮忙，进取努力，共同提高! 3、心酸版：带你认识下大家，我是创始人兼技术兼财务兼人事兼行政兼 4、活力版：加入我的战队，我们一齐改变世界! 5、我代表公司感激大家选择了xx，感激你们给xx带了新鲜空气新鲜血液与新鲜的活力！对你们加入xx表示最热烈最诚挚的欢迎！ 6、作为招人弱势群体的创业者们，鬼知道他们究竟经历了什么才最终招到了适宜的新员工，可不得好好欢迎下嘛，顺便也能展示下咱创业公司的优势。 7、这是一支正行走在路上的存在着发展中的诸多不足管理水平与合作水平有待加强的年轻团队。正因为大家的出现，给了我们彼此的机会与平台，让我们一齐学习，去共同提升共同规范，去赶超更好的自我，创造更好的碧丽！ 8、低调做员工，高调做工作，这样你会飞得更高。 9、欢迎您加入我们这充满活力的团队和和睦的大家庭，也真诚祝贺您成为公司的一员。 10、太阳不会因为你的失意，明天不再升起;月亮不会因为你的抱怨，今晚不再降落。蒙住自我的眼睛，不等于世界就漆黑一团;蒙住别人的眼睛，不等于光明就属于自我! 11、敬人者，人恒敬之。尊重别人，才能让别人尊重你。尊重你的上司，你的同事，你的下级，你才会有好的人缘。 12、我们共同努力，共创辉煌! 13、首先我代表公司全体同仁对你的到来表示最热烈的欢迎!衷心期望你们在全新的工作环境中，创新向前不断追求，推动公司发展，实现个人和企业双赢的目标! 14、敬事，对工作有敬畏感，持之以恒投入你的热情与用心来工作，你才能真正技艺精湛，你才能有发展与晋升的机会。 15、所谓一个筷子容易折断，我们就像筷子一样要学会有团队精神，作为一个团体，我们大家总不期望拖自我的后腿是吧，所以我们要努力上进，以团队为 寻迹小车 在历届全国大学生电子设计竞赛中多次出现了集光、机、电于一体的简易智能小车题目。笔者通过论证、比较、实验之后,制作出了简易小车的寻迹电路系统。整个系统基于普通玩具小车的机械结构,并利用了小车的底盘、前后轮电机及其自动复原装置,能够平稳跟踪路面黑色轨迹运行。 总体方案 整个电路系统分为检测、控制、驱动三个模块。首先利用光电对管对路面信号进行检测,经过比较器处理之后,送给软件控制模块进行实时控制,输出相应的信号给驱动芯片驱动电机转动,从而控制整个小车的运动。系统方案方框图如图1所示。 图1 智能小车寻迹系统框图 传感检测单元 小车循迹原理 该智能小车在画有黑线的白纸“路面”上行驶,由于黑线与白纸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。笔者在该模块中利用了简单、应用也比较普遍的检测方法——红外探测法。 红外探测法,即利用红外线在不同颜色的物理表面具有不同的反射性质的特点。在小车行驶过程中不断地向地面发射红外光,当红外光遇到白色地面时发生漫发射,反射光被装在小车上的接收管接收;如果遇到黑线则红外光被吸收,则小车上的接收管接收不到信号。 传感器的选择 市场上用于红外探测法的器件较多,可以利用反射式传感器外接简单电路自制探头,也可以使用结构简单、工作性能可靠的集成式红外探头。ST系列集成红外探头价格便宜、体积小、使用方便、性能可靠、用途广泛,所以该系统中最终选择了ST168反射传感器作为红外光的发射与接收器件,其内部结构与外接电路均较为简单,如图2所示: 图2 ST168检测电路 ST168采用高发射功率红外光、电二极管与高灵敏光电晶体管组成,采用非接触式检测方式。ST168的检测距离很小,一般为8~15毫米,因为8毫米以下就是它的检测盲区,而大于15毫米则很容易受干扰。笔者经过多次测试、比较,发现把传感器安装在距离检测物表面10毫米时,检测效果最好。 R1限制发射二极管的电流,发射管的电流与发射功率成正比,但受其极限输入正向电流50mA的影响,用R1=150的电阻作为限流电阻,Vcc=5V作为电源电压,测试发现发射功率完全能满足检测需要;可变电阻 简易教程 前言 往届全国大学生电子设计竞赛曾多次出现了集光、机、电于一体的简易智能小车题目，此次，笔者在通过多次论证、比较与实验之后，制作出了简易小车的寻迹电路系统。 整个系统基于普通玩具小车的机械结构，利用小车的底盘、前后轮电机及其自动复原装置，能够平稳跟踪路面黑色轨迹运行。系统分为检测、控制、驱动三个模块。首先利用光电对接收管和路面信号进行检测，然后经过比较器处理，对软件控制模块进行实时控制，输出相应的信号给驱动芯片驱动电机转动，从而控制整个小车的运动。 智能小车能在画有黑线的白纸“路面”上行驶，这是由于黑线和白纸对光线的反射系数不同，小车可根据接收到的反射光的强弱来判断“道路”---黑线，最终实现简单的循迹运动。 个人水平有限，有错误不足之处，还望各位前辈同学多多包含，指出修正，完善。谢谢！ 李学云王维 2016年7月27号 目录 前言 (1) 第一部分硬件设计 (1) 1.1 车模选择 (1) 1.2传感器选择 (1) 1.3 控制模块选择 (2) 第二部分软件设计及调试 (3) 2.1 开发环境 (3) 2.2总体框架 (3) 2.3 舵机程序设计与调试 (3) 2.3.1 程序设计 (3) 2.3.2 调试 (3) 2.3.3 程序代码 (4) 2.4 传感器调试 (5) 2.4.1 传感器好坏的检测 (5) 2.4.2 单片机能否识别信号并输出信号 (5) 2.5 综合调试 (7) 附录1 (9) 第一篇舵机(舵机及转向控制原理) (9) 1.1概述 (9) 1.2舵机的组成 (10) 1.3舵机工作原理 (11) 1.4舵机使用中应注意的事项 (12) 1.5如何利用程序实现转向 (12) 1.6舵机测试程序 (13) 附录2 (14) 第二篇光电红外传感器 (14) 2.1传感器的原理 (14) 2.2红外光电传感器ST188 结构图 (15) 2.3传感器的选择 (15) 2.4传感器的安装 (16) 2.5使用方法 (16) 2.7红外传感器输入输出调试程序 (17) 单片机系统课程设计 令狐文艳 轮式移动机器人的设计 学院：通信与电子工程学院 班级：电子131 姓名：初清晨 学号：2013131013 同组成员：孟庆阳张轩 指导老师：王艳春 日期：2015年12月24日 组员分工 1、组长：张轩，实物焊接，报告整理，程序设计 2、组员：孟庆阳，实物焊接，仿真测试，报告整理 3、组员：初清晨，实物焊接，报告整理，仿真测试 目录 摘要1 第一章绪论2 1.1智能小车的意义和作用2 1.2智能小车的现状3 第二章方案设计与论证3 2.1 主控系统3 2.2 电机驱动模块4 2.3 循迹模块5 2.4 避障模块6 2.5 机械系统7 2.6电源模块7 第三章硬件设计7 3.1 AT89S52单片机的简介8 3.2总体设计11 3.3驱动电路12 3.4信号检测模块13 3.5主控电路14 第四章软件设计15 4.1主程序框图15 4.2电机驱动程序15 4.3循迹模块16 4.4避障模块20 结束语25 致谢26 附录一循迹加红外避障综合程序28 附录二实物图32 摘要 随着计算机、微电子、信息技术的快速进步，智能化技术的开发速度越来越快，智能度越来越高，应用范围也得到了极大的扩展。智能作为现代的新发明，是以后的发展方向，它可以按照预先设定的模式在一个环境里自动的运作，不需要人为的管理，可应用于科学勘探等用途。智能电动小车就是其中的一个体现。设计者可以通过软件编程实现它的行进、循迹、停止的精确控制以及检测数据的存储、显示，无需人工干预。因此，智能电动小车具有再编程的特性，是机器人的一种。 本设计采用AT89S52单片机加电机驱动电路和红外遥控及循迹模块还有红外接收一体化传感器设计而成，采用模块化的设计方案，运用红外遥控器控制小车的前进、后退、左转、右转、启动和停止。 关键词：智能小车；STC89C52单片机；L9110；红外对管 Intelligent tracking and obstacle-avoid car Abstract：Based infrared detection of black lines and theroad obstacles, and use a STC89C52 MCU as the controlling core for the speed and direction, A electronic drived, which can automatic track and avoid the obstacle, was designed and fabricated. In which, the car is drived by the L298N circuit, its speed is controlled by the output PWM signal from the STC89C52. Keywords: Smart Car; STC89C52 MCU; L298N;Infrared Emitting Diode 第一章绪论 1.1智能小车的意义和作用 自第一台工业机器人诞生以来，机器人的发展已经遍及机械、电子、冶金、交通、宇航、国防等领域。近年来机器人的智能水平不断提高，并且迅速地改变着人们的生活方式。人们在不断探讨、改造、认识自然的过程中，制造能替代人劳动的机器一直是人类的梦想。 随着科学技术的发展，机器人的感觉传感器种类越来越多，其中视觉传感器成为自动行走和驾驶的重要部件。视觉的典型应用领域为自主式智能导航系统，对于视觉的各种技术而言图像处理技术已相当发达，而基于图像的理解技术还很落后，机器视觉需要通过大量的运算也只能识别一些结构化环境简单的 新员工加入公司的欢迎词 在我们的工作过程中，绝大多数工作都要靠一个团队去完成，所以要主动将个人的成长与企业发展联系在一起，培养自己的团队合作意识，强化组织纪律性，让自身的素质在企业发展中得到提升。下面是为大家整理的新员工加入公司的欢迎词，欢迎阅读。 新员工加入公司的欢迎词（一）尊敬的各位大学生、新员工们： 欢迎大家来到咱们京沪铺架项目工作！ 首先，我谨代表京沪铺架项目领导及全体员工对大家的到来表示热烈的欢迎。借此机会，也对同学们顺利完成学业、并学有所成表示热烈的祝贺！对在大家成长过程中付出了心血和汗水、关心与支持的父母老师、亲朋好友表示崇高的敬意！ 莘莘学子、十年寒窗，你们选择了中国铁建、来到了京沪铺架项目，为这个大家庭注入了新鲜的血液，增强了活力。从一名学生到新员工，从一名新员工到优秀员工要经过一个历练的过程，恳请大家尽快做好角色转换，去除娇柔，增添刚强，将所学的专业知识充分发挥出来，为企业的发展注入新知识、新理念、新力量。要看到希望、看到未来，要积极主动到最需要的工作岗位上去，发挥个人的聪明才智，为京沪铺架项目的建设出谋划策，勤奋工作、艰苦奋斗，努力成 为企业的优秀人才，人才是企业持续发展最根本的动力，是企业最重要的资源。铁建集团是我们成就事业的平台，是我们施展才能的舞台。我们始终坚持以待遇留人、环境留人、感情留人、事业留人，为人才创造良好的工作、生活和学习条件。 同学们，你们刚刚走出校园，踏上工作岗位，作为新时期的时代骄子，你们年轻好学，富有知识和朝气。你们将是铁建集团创新发展的重要力量。 为了使同学们尽快适应铁建，融入团队。希望大家能够做好三项准备： 一是希望大家做好思想上的准备。牢记：忠诚是无价之宝，忠诚企业，忠诚自己从事的事业。树立正确的人生观和价值观，树立良好的职业道德和敬业精神，做好职业规划，把个人价值的实现和企业的发展结合起来。“千里之行，始于足下”。一定要走好每一步，不要输在起跑线上。 二是希望大家做好艰苦奋斗的准备。只有吃得苦中苦，方为人上人。用“劳动光荣、快乐工作”来激励自己，提倡“勇于吃苦、积极进取、乐于奉献”的精神和勇于创新的意识，把自己的工作当作自己的事业来干，全身心投入到事业之中，才会取得巨大成功。 三是希望大家做好学习的准备。终身学习，永无止境。一定要把在学校里学习到的理论知识与实际工作相结合，在实 自循迹小车 第一章引言 1.1 设计目的 通过设计进一步掌握５１单片机的应用，特别是在嵌入式系统中的应用。进一步学习５１单片机在系统中的控制功能，能够合理设计单片机的外围电路，并使之与单片机构成整个系统。 1.2 设计方案介绍 该智能车采用红外对管方案进行道路检测，单片机根据采集到的红外对管的不同状态判断小车当前状态，通过ｐｉｄ控制发出控制命令，控电机的工作状态以实现对小车姿态的控制。 1.3 技术报告内容安排 本技术报告主要分为三个部分。第一部分是对整个系统实现方法的一个概要说明，主要内容是对整个技术方案的概述；第二部分是对硬件电路设计的说明，主要介绍系统传感器的设计及其他硬件电路的设计原理等；第三部分是对系统软件设计部分的说明，主要内容是智能模型车设计中主要用到的控制理论、算法说明及代码设计介绍等。 第二章技术方案概要说明 本模型车的电路系统包括电源管理模块、单片机模块、传感器模块、电机驱动模块. 在整个系统中，由电源管理模块实现对其他各模块的电源管理。其中，对单片机、光电管提供5V电压,对电机提供6V电压 路径识别电路由3对光电发送与接收管组成。由于路面存在黑色引导线，落在黑线区域内的光电接收管接收到反射的光线的强度与白色的路面不同，进而在光电接收管两端产生不同的电压值，由此判断路线的走向。传感器模块将当前采集到的一组电压值传递给单片机，进而根据一定得算法对舵机进行控制，使小车自动寻线行走。 单片机模块是智能车的核心部分，主要完成对外围各个模块的管理，实现对外围模块的信号发送，以及对传感器模块的信号采集，并根据软件算法对所采集的信号进行处理，发送信号给执行模块进行任务执行，还对各种突发事件进行监控和处理，保证整个系统的正常运作。 电机驱动采用L293驱动芯片，该芯片支持2路电机驱动同时支持PWM 调速 智能循迹小车总体设计方案 1.1 整体设计方案 本系统采用简单明了的设计方案。通过高发射功率红外光电二极管和高灵敏度光电晶体管组成的传感器循迹模块黑线路经，然后由AT89S52通过IO口控制L298N驱动模块改变两个直流电机的工作状态，最后实现小车循迹。 1.2系统设计步骤 （1)根据设计要求，确定控制方案； （2)将各个模块进行组装并进行简单调试； （3)画出程序流程图，使用C语言进行编程； （4)将程序烧录到单片机内； （5)进行调试以实现控制功能。 1.2.1系统基本组成 智能循迹小车主要由AT89S52单片机电路、循迹模块、L298N驱动模块、直流电机、小车底板、电源模块等组成。 (1)单片机电路：采用AT89S52芯片作为控制单元。AT89S52单片机具有低成本、高性能、抗干扰能力强、超低功耗、低电磁干扰，并且与传统的8051单片机程序兼容，无需改变硬件，支持在系统编程技术。使用ISP可不用编程器直接在PCB板上烧录程序，修改、调速都方便。 （2）循迹模块：采用脉冲调制反射红外发射接收器作为循迹传感器，调制信号带有交流分量，可减少外界的大量干扰。信号采集部分就相 当于智能循迹小车的眼睛，有它完成黑线识别并产生高、低平信号传送到控制单元，然后单片机生成指令来控制驱动模块来控制两个直流电机的工作状态，来完成自动循迹。 （3）L298N驱动模块：采用L298N作为点击驱动芯片。L298N具有高电压、大电流、响应频率高的全桥驱动芯片，一片L298N可以分别控制两个直流电机，并且带有控制使能端。该电机驱动芯片驱动能力强、操作方便、稳定性好，性能优良。L298N的使能端可以外接电平控制，也可以利用单片机进行软件控制，满足各种复杂电路的需要。另外，L298N的驱动功率较大，能够根据输入电压的大小输出不同的电压和功率，解决了负载能力不够的问题。 第1章绪论 1.1课题背景 目前，在企业生产技术不断提高、对自动化技术要求不断加深的环境下，智能车辆以及在智能车辆基础上开发出来的产品已成为自动化物流运输、柔性生产组织等系统的关键设备。世界上许多国家都在积极进行智能车辆的研究和开发设计。移动机器人是机器人学中的一个重要分支，出现于20世纪06年代。当时斯坦福研究院(SRI)的Nils Nilssen和charles Rosen等人，在1966年至1972年中研制出了取名shakey的自主式移动机器人，目的是将人工智能技术应用在复杂环境下，完成机器人系统的自主推理、规划和控制。从此，移动机器人从无到有，数量不断增多，智能车辆作为移动机器人的一个重要分支也得到越来越多的关注。 智能小车，是一个集环境感知、规划决策，自动行驶等功能于一体的综合系统，它集中地运用了计算机、传感、信息、通信、导航及白动控制等技术，是典型的高新技术综合体。 智能车辆也叫无人车辆，是一个集环境感知、规划决策和多等级辅助驾驶等功能于一体的综合系统。它具有道路障碍自动识别、自动报警、自动制动、自动保持安全距离、车速和巡航控制等功能。智能车辆的主要特点是在复杂的道路情况下，能自动地操纵和驾驶车辆绕开障碍物并沿着预定的道路(轨迹)行进。智能车辆在原有车辆系统的基础上增加了一些智能化技术设备: (1)计算机处理系统，主要完成对来自摄像机所获取的图像的预处理、增强、分析、识别等工作; (2)摄像机，用来获得道路图像信息; (3)传感器设备，车速传感器用来获得当前车速，障碍物传感器用来获得前方、侧方、后方障碍物等信息。 智能车辆技术按功能可分为三层，即智能感知/预警系统、车辆驾驶系统和全自动操作系统团。上一层技术是下一层技术的基础。三个层次具体如下: (1)智能感知系统，利用各种传感器来获得车辆自身、车辆行驶的周围环境及 驾驶员本身的状态信息，必要时发出预警信息。主要包括碰撞预警系统和驾驶员状态监控系统。碰撞预警系统可以给出前方碰撞警告、盲点警告、车道偏离警告、换道/ 欢迎新员工的欢迎词 新员工欢迎词是公司领导在新员工入职时热情友好的讲话。下面是小编为大家精心整理的欢迎新员工的欢迎词，希望大家喜欢。 欢迎新员工的欢迎词一 某某同志：你好! 我代表公司所有的领导及员工热烈欢迎你们的到来，既然你们选择了本公司，那么希望在今后的生活中要做到不断的创新，推动公司的发展，创造一个属于我们的未来。 一个优秀的企业少不了一群优秀的员工，一群优秀的员工少不了一个优秀的管理者，希望我们大家在以后能够全心全意的融入工作中，上班时我们是领导及员工，下班时我们是兄弟姐妹，我们要互相团结互相帮助，为我们、为公司创造一个美好的明天，我们要共同努力，我们要相信自己、相信公司、相信我们大家一起的家。用我们的努力回报所有属于我们自己的一切。 从今天起，你们已经是公司合格员工的一员，我希望大家能热爱自己的工作，热爱自己的同事，热爱自己的家，你们的到来给公司带来新鲜的血液，公司给大家提供一个个人发展的平台，不会让任何有抱负、有理想的人埋没自己的才华，只要你们肯努力、肯吃苦，公司一定赏罚分明，不会埋没任何人才。 所谓一个筷子容易折断，我们就像筷子一样要学会有团队精神，作为一个团体，我们大家总不希望拖自己的后腿是吧，所以我们要努力上进，以团队为己任，做一名优秀的工作者。既然要做一名优秀的工作者我们首先要从点点滴滴做起，认认真真做事，老老实实做人，学习新的知识，多向身边的人学习，以他们的长处弥补我们自己的不足，久而久之自然会成为优秀的员工。 公司的大门永远为有志之士敞开着，如果你有思想、有抱负我们希望更多的人加入我们，和我们一起创造一个完美的家园，希望企业因你们的存在而自豪，企业因你们的存在而骄傲，企业的明天因你们的存在变的更加精彩。谢谢大家! 欢迎新员工的欢迎词二 尊敬的先生/女士: 和我们中的每位一样，您选择***为您的前途奠定了坚实的基础。欢迎您加入我们这充满活力的团队和和睦的大家庭，也真诚祝贺您成为公司的一员。 ***这个名字或许对您来说比较陌生，但当您逐渐了解她，您将会发现我们对员工的成长和发展有强烈使命，这是因为我们心中都有一种信念：您的发展是我们成功的重要因素。在您的职业生涯中，只要您认真工作，充分施展您的才华，勇于迎接新的挑战，晋升的机会将不断出现在您的眼前，或许您就是我们未来的领导者。 工业职业技术学院 毕业设计 课题名称基于51与单片机的智能小车控制系统 系（院）名称电气工程系 专业及班级 学生 学号 指导教师 完成日期年11 月19 日 摘要 随着我国科学技术的进步，智能化作为现代社会的新产物开始越来越普及，各种高科技也广泛应用于智能小车和机器人玩具制造领域，使智能机器人越来越多样化。智能小车是一个多种高薪技术的集成体，它融合了机械、电子、传感器、计算机硬件、软件、人工智能等许多学科的知识，可以涉及到当今许多前沿领域的技术。 整个小车平台主要以51单片机为控制核心，通过无线遥控实现前进后退和转向行驶，通过红外线传感器,实现小车的自适应巡航、避障等功能。设计采用对比选择，模块独立，综合处理的研究方法。通过翻阅大量的相关文献资料，分析整理出有关信息，在此基础上列出不同的解决方案，结合实际情况对比方案优劣选出最优方案进行设计。从电机车体，最小系统到无线遥控，红外线对管的自动寻迹再到红外线自动避障和语音控制，完成各模块设计。通过调试检测各模块，得到正确的信号输出，实现其应有的功能。最后将各个调试成功的模块结合到小车的车体上，结合程序，通过单片机的控制，将各模块有效整合在一起，达到所预期的目标，完成最终设计与制作，能使小车在一定的环境中智能化运转。 关键字：智能小车，单片机，红外传感器。 目录 第一章绪论.............................................................................................................................- 1 - 1.1.1智能循迹小车概述........................................................................................................- 1 - 1.1.2课题研究的目的和意义 ...............................................................................................- 2 - 1.1.3智能循迹小车智能循迹分类.......................................................................................- 3 - 1.1.4智能循迹小车的应用....................................................................................................- 3 - 第二章方案设计 ..........................................................................................................................- 5 - 2.1 主控系统.........................................................................................................................- 5 - 2.2单片机最小系统 ...............................................................................................................- 6 - 2.2.1 STC89C52简介...................................................................................................- 6 - 2.2.2 时钟电路...............................................................................................................- 8 - 2.2.3复位及复位电路....................................................................................................- 8 - 2.3 电机驱动模块................................................................................................................ - 10 - 2.4 循迹及避障模块............................................................................................................ - 11 - 2.5 机械系统......................................................................................................................... - 11 - 2.6电源模块......................................................................................................................... - 11 - 第三章硬件设计 ..................................................................................................................... - 12 - 3.1总体设计......................................................................................................................... - 12 - 3.1.1主板设计框图..................................................................................................... - 12 - 主板设计框图如图3-1，所需原件清单如表3-1 .................................................. - 12 - 智能循迹避障声控小车设计 摘要 系统主要由红外避障模块、声控模块、光电寻迹、电机驱动及语音播报模块组成。采用P89V51单片机作为智能小车控制核心。系统能实现对线路进行寻迹，小车可以前进或后退，遇到障碍物可以自行停止并可以实现反向运行，系统可以利用声音控制小车的启停。整个系统小巧紧凑，控制准确，性价比高，人机互动性好。 关键词：P89V51单片机；红外避障；线路寻迹；直流减速电机 ABSTRACT System is mainly by infrared obstacle avoidance module, voice module, opto-electronics and motor drive tracing module. Used as a single-chip smart car P89V51 control core. System can realize the tracing lines, cars can go forward or backward, encountered obstacles can stop and reverse operation can be achieved, the system can use voice to control the start and stop car. Compact the entire system to control the accurate, cost-effective, good human-computer interaction. KEYWORD:P89V51MCU;Infrared obstacle avoidance；Tracing；DC motor speed 一、研究课题的目的和意义 1）研究目的： 随着汽车工业的迅速发展，其与电子信息产业的融合速度也显著提高，汽车开始向电子化、多媒体化和智能化方向发展，使其不仅作为一种代步工具、同时能具有交通、娱乐、办公和通讯等多种功能。关于汽车的研究也就越来越受人关注。全国电子大赛和省内电子大赛几乎每次都有智能小车这方面的题目，全国各高校也都很重视该题目的研究。可见其研究意义很大。本设计就是在这样的背景下提出的，为了适应机电一体化的发展在汽车智能化方向的发展要求，提出简易智能小车的构想，目的在于：通过独立设计并制作一辆具有简单智能化的简易小车，获得项目整体设计的能力，并掌握多通道多样化传感器综合控制的方法。设计的智能电动小车应该能够具有自动寻迹、小灯显示等功能。 此项设计以AT89S52单片机为控制核心，逐步实现小车的循线行走功能。2）研究意义： 1、加深课堂上的学习 由于单片机教学例子有限，因此，单片机智能车能综合学生课堂上的知识来实践，使学习者更好的了解单片机的发展。通过此次的单片机寻轨车制作，使学 生从理论到实践，初步体会单片机项目的设计、制作、调试和成功完成项目的过 程及困难，以此学会用理论联系实际。通过对实践中出现的不足与学习来补充教 学上的盲点。 2、从理论转为实际运用 智能汽车是一种高新技术密集的新型汽车，是在网络环境下利用信息技术、智能控制技术、自动控制、模式识别、传感器技术、汽车电子、电气、计算机 和机械等多个学科的最新科技成果，使汽车具有自动识别行驶道路、自动驾驶等 先进功能.随着控制技术、计算机技术和信息技术的发展,智能车在工业生产和日 常生活中已经扮演了非常重要的角色.近年来，智能车在野外、道路、现代物流 及柔性制造系统中都有广泛运用，已成为人工智能领域研究和发展的热点。 二、研究内容 1）系统设计： 智能寻迹小车采用后轮驱动，左右后轮各用一个直流减速电机驱动，通过调制后面两个轮子的转速从而达到控制转向的目的在车体前部分别装有左中右三或者两个红外反射式传感循迹小车的设计与制作毕业设计论文
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