电动智能小车文档格式.docx

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完成时间：

2015.06.03

摘要

在当今社会，电子产品的新趋势和电子行业的主要走向都是智能化。

智能化渐渐地走入我们的生活，在给我们的生活增添了许多乐趣的同时也带来了许多方便，越来越受到人们的青睐。

而现在广泛应用于环境监测、科学勘测、智能家居等方面的智能化电子产品是不需要认为管理的，也就是它们按照之前设定好的模式在一个环境里自动运行。

本次毕业设计做的是一种基于89C51单片机的电动智能小车模型，就很好的体现了这一点。

主要涉及到小车的PWM调速、智能循迹与超声波测距躲避障碍的功能。

通过红外光电传感器来收集路面信息来自动控制电机的转动从而实现小车行驶路径的改变以及障碍物的躲避，而且当小车上的超声波传感器检测到障碍物的时候，蜂鸣器报警装置就会立刻发出嘀嘀嘀刺耳的响声。

通过超声波发射电路与接收电路的配合再利用数码管来显示超声波信号发射点与障碍物之间的距离，从而实现小车超声波测距的功能。

　　关键词：

智能小车；

51单片机；

寻迹；

避障

SmartElectricEarDesign

　　ABSTRACT

Intoday'

ssociety,newtrendsandmaintrendsofelectronicproductsintheelectronicsindustryareintelligent.Intelligentgraduallyintoourlives,inourlivesaddsalotoffun,italsobringsalotofconvenience,moreandmorepeopleofallages.Andnowwidelyusedinenvironmentalmonitoring,scientificinvestigation,smarthomeandotheraspectsofintelligentelectronicproductsisnotrequiredthattheadministration,thatis,beforetheyrunautomaticallyaccordingtosetagoodmodelinanenvironment.

Thecompletesetisan89C51microcontrollertodotheelectricsmartcarmodelbasedongoodindicationofthis.MainlyrelatedtothecarriageofPWMcontrol,intelligenttrackingandUltrasonicRangingobstacleavoidancefunction.Byinfraredsensorstocollectroadinformationtoautomaticallycontrolrotationofthemotorinordertoachievechangeandobstacleavoidancecartravelroute,andwhenthesmallcarultrasonicsensordetectsanobstacle,thebuzzeralarmwillbesentimmediatelyDiditicksoundharsh.WiththeultrasonictransmittercircuitandreceptioncircuitreusedigitalultrasonicsignaltoshowthedistancebetweenemissionpointsandobstaclesinordertoachievethecarUltrasonicRangingfunction.

Keywords：

intelligentcar；

51MCU；

tracing；

avoidance

目录

前言1

第一章绪论2

1.1课题研究的背景和意义2

1.2课题研究内容2

第二章总体方案设计3

2.1主控系统3

2.2小车驱动系统3

2.3系统框图3

2.4系统原理图4

第三章系统硬件设计6

3.1单片机硬件结构6

3.1.1单片机的选择6

3.1.2单片机引脚功能7

3.1.3结构特点8

3.1.4最小应用系统设计9

3.1.5时钟电路10

3.1.6复位电路11

3.2直流调速系统11

3.3L298N芯片直流电机驱动模块13

3.4超声波测距避障模块14

3.4.1超声波发射电路设计15

3.4.2超声波接收电路设计15

3.5红外寻迹模块16

3.6蜂鸣器报警驱动电路17

3.7数码管显示电路17

3.8系统整体电路18

第四章系统软件设计19

4.1Proteus仿真软件19

4.2KeilforC5120

4.3软件程序21

4.3.1主程序设计框图22

4.3.2驱动程序框图22

4.3.3循迹程序框图23

4.3.4避障程序框图23

参考文献24

致谢25

附件26

前言

随着科学技术的不断发展，自动化技术和智能化技术越来越普遍，许多高科技也广泛用于机器人和智能玩具小车的制造领域，使得智能多功能机器人的样式也越来越多。

智能小车是一个集成体，包含许多种高新技术，涉及到许多科学知识和当今最前沿的高新技术，比如：

传感和智能控制等，目的是来实现对环境变量的感应和智能运行等操作。

广泛应用于军事和科研，为保障道路及交通的安全提供了新途径。

随着工业电子自动化技术的发展，智能机器人已被广泛用于工业生产，像焊接、医疗、挖掘、喷涂等各大领域。

人类的一些繁重劳动逐渐被工业机器人所代替，从而大幅度的提高了生产效率，另一方面也减轻了人类的劳动强度。

电动智能小车就是模拟robot的运作来实现自身的各种功能。

第一章绪论

1.1课题研究的背景和意义

随着世界各国汽车产业的发展，人们越来越关注对汽车的研究。

省内以及全国电子设计大赛基本每次都会有关于智能小车的设计，而且全国大部分高等院校也非常重视对该课题的探索与研究。

由此可见，对该课题的研究意义是多么的重大，我们这次毕业设计就是在这样的背景下提出来的，这是一个结合科研项目而确定的设计类课题。

根据指导老师的要求，利用proteus仿真软件以及keil编程软件来仿真电动智能小车的自动寻迹、避障以及测距等功能。

这种设计能实时精确的控制电动智能小车的运行状态，而且操作灵活，精确度高，在较大程度上符合了系统的各项设计指标。

本次设计采用AT89C51单片机作为整体控制的核心，通过超声波传感器来监测前进道路上的障碍，以便实现电动智能小车的智能躲避障碍的功能。

AT89C51是一款8位单片机，它为许多嵌入式控制体系提供了灵活性，并且受到了广大使用者的一致好评。

1.2课题研究内容

（1）学习掌握单片机程序的汇编以及各引脚接线功能的具体应用；

（2）根据设计要求选取恰当的传感器，并编写控制系统的程序；

（3）对程序不断地进行调试，制定最终的方案，分析并画出电路原理图；

（4）通过分析硬件电路，运用仿真软件进行模拟仿真。

此次毕设过程中我们重点探讨的难题是：

选取合适的传感器，硬件电路的构思和分析以及系统程序的汇编和调试。

第二章总体方案设计

本次毕设用的是直流减速电机，控制电机驱动部分用的是电机专用的驱动芯片L298N,用AT89C51单片机作为系统控制的核心，通过超声波传感器和反射式红外光电传感器分别实现小车的测距以及自动循迹功能。

2.1主控系统

方案1：

运用各种各样的数字型模拟电路来完成智能小车的控制系统，以实现小车的智能循迹、避障、以及它的智能调速和声光报警等功能。

但这种电路的设计比较复杂，操作不方便，难以处理小车的各种信号，不利于实现小车的智能化控制。

方案2：

小车的主控系统用AT89C51单片机。

这种利用软件来控制系统以解决纷繁复杂的硬件电路设计，能较大程度的简化硬件系统，有利于小车各部分功能的完美实现。

经过详细的比较，我们最终选用方案2作为小车的主控系统。

该方案操作简单，完全符合此次毕设的各项需求。

2.2小车驱动系统

采用我们自己搭建的三极管电路作为电动智能小车的直流电机驱动模块。

三极管电路构建起来是非常简单的，而且操作也十分的方便。

小车直流电动机的动力元件采用专用芯片。

这个模块自带较大的带载驱动能力，驱动端子的供电值Vs在5~35V之间，而且本身也自带了3V,5V的输出端口。

因为在小车的实际设计过程中，我们要对小车的各个模块提供不同的电压值，因此选用方案2。

电机驱动模块的电路为“H桥式驱动电路”（如图1）。

2.3系统框图

本次毕设选取89C51单片机对电动智能小车进行智能化的操作，在小车驶过预先设定好的黑线开始点时，通过单片机控制小车上的光电传感器和超声波传感器来实现其循迹、测距避障功能。

在小车行驶过程中，通过PWM调速系统提高小车的系统动静态性能。

小车部分主要由外部电源、电动机驱动模块、超声波模块、89C51单片机最小系统、显示电路、红外躲避障碍模块以及蜂鸣器报警系统组成。

图2为智能小车的系统框图。

图1桥式驱动电路

图2小车系统框图

2.4系统原理图

采用AT89C51单片机对简易的电动智能小车进行智能控制。

开始的时候由手动对小车进行启动，并复位，当小车经过预先设定好的开始点黑线时，由超声波传感器和光电传感器进行路线勘察，通过单片机主控系统来控制小车利用8段管显示电路记数并实现小车的躲避障碍和控制速度等功能；

通过超声波以及红外传感器对道路进行检测以完成小车的自动循迹避障操作。

在小车前进的过程中，使用PWM调速技术，来使系统的整体动静态性能有所提高。

系统原理图如图3。

图3系统原理图

第三章系统硬件设计

3.1单片机硬件结构

3.1.1单片机的选择

衡量一个设计能否完成设计任务的关键就在于是否能正确得选择系统的核心部件，然而在本次设计中系统的控制核心就是单片机，所以我们能否正确的选取单片机就显得十分关键。

现在单片机的种类繁多，而且它们都有各自的功能特点，所以选择一个合适的单片机可以最大程度的简化操作以完成设计任务。

我们在选取单片机的时候要全方面考虑以下几个问题：

（1）单片机最基本的性能参数；

（2）某些特定的增强功能；

（3）存储介质；

（4）对工作温度范围的要求；

（5）销售渠道以及价格；

（6）芯片资料是否完整；

（7）抗干扰能力怎样。

51单片机的指令系统、硬件系统与标准的52单片机是可以相互替换的。

所以本次毕设的控制核心单片机选用AT89C51。

它是由ATMEL生产的CMOS8位单片机，具有控制能力强、抗干扰能力强、高性能、低功耗等特点。

该芯片上包括CPU、存储器、4个具有数据传输等功能的输入输出口、可编程定时器/计数器、串行通口等，通过内部总线把各个部分连在一起。