基于单片机的红外避障小车Word格式文档下载.docx

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随着科学技术的进步，智能化和自动化技术越来越普及，各种高科技技术也广泛应用于智能小车河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新技术的集成体，融合了机械，计算机硬件，软件，电子，人工智能等多种科学技术的知识，可以涉及到当今许多前言领域的技术。

本设计主要由单片机控制系统模块、电机驱动模块、红外避障模块、声控模块组成，系统以STC89C52RC单片机为核心，通过避障模块和声控模块接受到的信息来控制电机运行。

系统通过7节1.5V干电池通过降压电路降成5V稳定直流电对单片机和发动机进行供电。

本文介绍了红外避障的原理、系统整体设计及相关软件的介绍。

软件部分采用模块化设计思路，整个程序包括主程序，电机驱动程序，信号检测程序，通过小车运行时检测到的运行信息来调用左转、直行或停止函数来控制小车。

测试结果表明，本文的各项功能基本正常，除发动机转速不匹配外能实现本设计的所有要求。

关键字：

STC89C52RC小车避障单片机

Abstract

Withtheprogressofscienceandtechnology,intelligentandautomationtechnologyismoreandmorepopular，High-techtechnologyisalsowidelyusedinintelligentcarriverrobottoymanufacturing,intelligentrobotismoreandmorediversified.Intelligentcarisavarietyofhighandnewtechnologyintegration,integrationofmechanical,computerhardware,software,electronics,artificialintelligenceandsoonthemanykindsofknowledge,scienceandtechnologycanbeinvolvedinmanyoftoday'

sintroductioninthefieldoftechnology.

Thisdesignismainlycomposedofsingle-chipmicrocomputercontrolsystemmodule,motordrivemodule,theinfraredobstacleavoidancemodule,voicecontrolmodule,systemwithSTC89C52RCsingle-chipmicrocomputerasthecore,throughtheobstacleavoidancemoduleandvoicecontrolmodulereceivesinformationtocontrolthemotorrunning.Systemby71.5Vdrycellbystep-downcircuitdownintoastabledc5Vforsinglechipmicrocomputerandenginepower.Thispaperintroducestheprincipleofinfraredobstacleavoidance,theintroductionofoverallsystemdesignandrelatedsoftware.Softwarepartadoptsthemodulardesignthinking,theprocessincludesthemainprogram,motordriver,signaldetectionprocedures,throughthecarrunstheoperationofthedetectedinformationcalltoturnleft,gostraight,orstopfunctiontocontrolthecar.

Testresultsshowthatthevariousfunctionsofthebasicnormal,inadditiontotheenginespeeddoesnotmatchtoachievealltherequirementsofthedesign.

Keywords:

obstacleavoidanceSCMSTC89C52RCcars

第一章绪论

1.1课题背景

目前，在科技技术不断提高、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NilsNilssen和charlesRosen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/并道警告、十字路口警告、行人检测与警告、后方碰撞警告等.驾驶员状态监控系统包括驾驶员打吨警告系统、驾驶员位置占有状态监测系统等。

（2）辅助驾驶系统，利用智能感知系统的信息进行决策规划，给驾驶员提出驾驶建议或部分地代替驾驶员进行车辆控制操作。

主要包括:

巡航控制、车辆跟踪系统、准确泊车系统及精确机动系统。

（3）车辆自动驾驶系统，这是智能车辆技术的最高层次，它由车载计算机全部自动地实现车辆操作功能。

目前，主要发展用于拥挤交通时低速自动驾驶系统、近距离车辆排队驾驶系统等。

这种智能小车的主要应用领域包括以下几个方面:

（1）军事侦察与环境探测

现代战争对军事侦察提出了更高的要求，世界各国普遍重视对军事侦察的建设，采取各种有效措施预防敌方的突然袭击，并广泛应用先进科学技术，不断研制多途的侦察器材和探测设备，在车上装备摄像机、安全激光测距仪、夜视装置和卫星全球定位仪等设备，通过光缆操纵，完成侦察和监视敌情、情报收集、目标搜索和自主巡逻等任务，进一步扩大侦察的范围，提高侦察的时效性和准确性。

（2）探测危险与排除险情

在战场上或工程中，常常会遇到各种各样的意外。

这时，智能化探测小车就会发挥很好的作用。

战场上，可以使用智能车辆扫除路边炸弹、寻找和销毁地雷。

民用方面，可以探测化学泄漏物质，可以进行地铁灭火，以及在强烈地震发生后到废墟中寻找被埋人员等。

（3）安全检测受损评估

在工程建设领域，可对高速公路自动巡迹，进行道路质量检测和破坏分析检测;

对水库堤坝、海岸护岸堤、江河大坝进行质量和安全性检测。

在制造领域，可用于工业管道中机械损伤，裂纹等缺陷的探寻，对输油和输气管线的泄漏和破损点的查找和定位等。

（4）智能家居

在家庭中，可以用智能小车进行家具、远程控制家中的家用电器，控制室温等等。

对这种小车的研究，将为未来环境探测术上的有力支持。

1.2课题研究的目的和意义

目前，国内外的许多大学及研究机构都在积极投入人力、财力研制开发针对特殊条件下的安全监测系统。

其中包括研究使用远程、无人的方法来进行实现，如机器人、远程监控等。

无线传输的发展使得测量变得相对简单而且使得处理数据的速度变得很快甚至可以达到实时处理”。

该智能小车可以作为机器人的典型代表。

它可以分为三大组成部分：

传感器检测部分、执行部分、CPU。

机器人要实现自动避障功能，还可以扩展循迹等功能，感知导引线和障碍物。

可以实现小车自动识别路线，选择正确的行进路线，并检测到障碍物自动躲避。

通过构建智能小车系统，培养设计并实现自动控制系统的能力。

在实践过程中，熟悉以单片机为核心控制芯片，设计小车的检测、驱动和显示等外围电路，采用智能控制算法实现小车的智能循迹。

灵活应用机电等相关学科的理论知识，联系实际电路设计的具体实现方法，达到理论与实践的统一。

在此过程中，加深对控制理论的理解和认识。

1.3本设计的内容及结构

1.3.1设计的内容

（1）障碍检测模块

（2）电源模块为5V；

（3）直流电机的驱动模块电路，及相应的驱动程序；

（4）控速模块

（5）复位电路模块

（6）声控模块

1.3.2本设计的结构

本论文结构如下：

第二章介绍了车体结构和硬件选择

第三章介绍了系统整体设计及各部分功能

第四章介绍了软件设计

第五章介绍了开发调试及效果模拟

第六章总结性描述。

主要是毕业设计的体会及收获。

第二章系统硬件选择

2.1车体结构

2.1.1车轮选择

小车为三轮结构，车的结构示意图如图所示。

其中前面两个车轮由2个发动机分别控制，通过控制2个发动机来调节小车的前进方向。

后面一个车轮起到稳定小车的作用，同时一个车轮可以更方便的实现小车的转向。

2.1.2电源选择

采用交流电供电的优势是电源驱动能力及电压稳定性好，且负载对电源影响也很小。

但由于需要电线对小车供电，极大的影响小车的灵活性及地形的适应能力。

考虑到小车需要灵活性好，固采用干电池供电，由于系统耗电量比较大，为保证电压稳定，所以采用7节1.5V干电池通过降压电路将成5V直流电对单片机和发动机供电。

2.2红外避障传感器

E18-D80NK-N这是一种集发射与接收于一体的光电传感器，发射光经过调制后发出，接收头对反射光进行解调输出。

有效的避免了可见光的干扰。

透镜的使用，也使得这款传感器最远可以检测80厘米距离的问题（由于红外光的特性，不同颜色的物体，能探测的最大距离也有不同；

白色物体最远，黑色物体最近）。

检测障碍物的距离可以根据要求通过尾部的电位器旋钮进行调节。

该传感器具有探测距离远、受可见光干扰小、价格便宜、易于装配、使用方便等特点，可以广泛应用于机器人避障、流水线计件等众多场合。