智能小车的设计 毕业论文.doc
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摘要
摘要
80C52单片机是一款八位单片机，它的易用性和多功能性受到了广大使用者的好评。
这里介绍的是如何使用80C52单片机来实现智能小车的设计，该设计是结合科研项目而确定的设计类课题。
本系统以设计题目的要求为目的，采用80C52单片机作为控制核心，采用红外传感器检测道路面上的障碍，控制智能小车的自动避障，快慢速行驶，按键开车停车，并可以实现自动记录行驶时间，自动避障，自动寻线功能。
最终完成智能车设计需要综合单片机编程、模数电、Protel设计、电路焊接、自动控制算法设计等多方面内容。
整个系统的电路结构简单，可靠性能高。
实验测试结果满足要求，本文着重介绍了该系统的硬件设计方法及测试结果分析。
采用的技术主要有：
（1）通过编程来控制小车的速度；
（2）传感器的有效应用；
（3）显示译码管的使用。
关键词：
80C52单片机;光电检测器;PWM调速;智能小车
-I-
ABSTRACT
Designandcreateanintelligenceelectricitymotivesmallcar
Abstract
80C52isa8bitsinglechipcomputer.Itseasilyusingandmulti-functionbenefitlargeusers.ThisarticleintroducestheUESTCgraduationdesignwiththe80C52singlechipcomputer.Thisdesigncombineswithscientificresearchobject.Thissystemregardstherequestofthetopic,adopting80C52forcontrollingcore,infraredreflectionsensorfortestthehinder.Itcanruninahighandalowspeedorstopautomatically.Italsocanrecordthetime,distanceandthespeedorsearchinglightandmarkautomaticallytheelectriccircuitconstructionofwholesystemissimple,thefunctionisdependable.Experimenttestresultsatisfytherequest,thistextemphasizesintroducedthehardwaresystemdesignsandtheresultanalyze.
Theadoptionoftechniqueas:
（1）Speedcontrolbyprogramtheengine；
（2）Efficientapplicationofthesensor;
（3）Theadoptionofthenewdisplaychip.
Keywords80C52singlechipcomputer;lightelectricitydetector;PWMspeedadjusting;Electricitymotivesmallcar
目录
目录
第一章引言 5
第二章方案设计与论证 7
2.1 微处理器（MCU）和场可编程逻辑门阵列（FPGA）的选择 7
2.2 直流电机和步进电机的选择 9
2.3 舵机和万向轮的选择 10
2.4 最终元器件选择 11
第三章硬件设计 13
3.1课题的方案论证 13
3.1.1主要任务 13
3.1.2功能要求 13
3.1.3性能指标 13
3.2课题工作 13
3.3系统整体框图 14
3.4电源模块设计 14
3.5单片机最小系统设计 14
3.6红外探测模块设计 16
3.7后轮电机驱动模块设计 17
3.8测速模块设计 21
3.9发光二级管电路的设计 22
3.10七段译码管电路的设计 23
3.11蜂鸣器电路的设计 25
3.12外接排针模块的设计 25
3.13液晶显示屏电路的设计 26
3.14DS1302模块的设计 26
3.15M24C02BN6模块的设计 26
3.16巡线模块的设计 26
3.17火焰传感器的设计 27
第四章软件设计 30
4.1基本原理 30
4.2控制真值表和卡诺图 30
4.3端口定义 35
4.4头文件定义 36
4.5延时函数定义 38
4.6PWM脉宽调制定义 38
4.7随机转向模块 39
4.8初始化模块 40
4.9巡线模块 41
4.10行驶控制模块 42
4.11停车模块 43
4.12按键检测模块和点火启动模块 44
4.13传感器检测模块 45
4.14蜂鸣器模块 46
4.15发光二级管模块 47
4.16七段译码管模块 47
4.17主函数模块 48
4.18中断模块 49
第五章设计创新点 51
5.1在算法上的创新点 51
5.1.1光线反射式避障 51
5.1.2多种避障算法结合 51
5.1.3U型死角自动倒车 52
5.2在硬件上的创新点 52
5.2.1双核 52
5.2.2点火启动 53
5.2.3温度检测 53
5.2.4日历显示 54
5.2.5硬件可更改 54
5.2.6两种行驶方式 54
5.3在程序上的创新点 54
5.3.1大量使用状态机 54
5.3.2车速预置 55
5.3.3边沿判定 55
5.3.4精确停车 56
第六章测试与调试 57
6.1测试方法与仪器 57
6.1.1测试仪器 57
6.1.2测试方法 57
6.2测试数据和测试结果 57
6.2.1定时精度 57
6.2.2停车精度 57
6.2.3直线行驶精度 57
6.2.4点火精度 58
第七章问题与思考 59
第八章结束语 61
致谢 63
参考文献 64
外文翻译 65
IntelligentVehicle 65
中文翻译 75
智能车 75
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电子科技大学学士学位论文
第一章引言
随着汽车工业的迅速发展，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，可见其研究意义重大，但是，各大智能车比赛项目或活动大都是在预先设计好的赛道上进行的，在实现智能避障时，却显得乏力。
本设计就是在这样的背景下提出的，本题目是结合科研项目而确定的设计类题目。
设计的智能电动小车要求能够实时显示行驶时间、速度、里程，具有自动寻迹、避障功能，可程控行驶速度、精确定位停车。
根据题目的要求，确定如下方案：
在现有玩具电动车的基础上，外加光电、红外传感器，实现对电动车的速度、位置、运行状况的实时测量，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小车的智能控制。
这种方案能实现对电动小车的运动状态进行实时控制，控制灵活、可靠、精度高、易于调试和维护，可以根据不同环境，不同参数更改程序代码，调整硬件结构，使小车满足要求的指标。
本设计采用MCS-51系列中的80C52单片机。
以80C52为控制核心，利用红外传感器检测道路上的障碍，控制电动小车自动避障，快慢速行驶，并可以自动记录时间、行驶里程，即时显示速度，自动循迹和寻光功能。
80C52是一片8位的微控制器，作为第三代微控制器，它的易用性和多功能性能满足大多数场合的要求。
第三代单片机包括了Intel公司发展MCS-51系列的新一代产品，如8xC152、80C51FA/FB、80C51GA/GB、8xC451、8xC452，还包括了Philips、Siemens、ADM、OKI、Harria-Metra、Atmel等公司以80C51为核心推出的各具特色、与80C51兼容的单片机。
新一代的单片机的最主要的技术特点是向外部接口电路扩展，向更完善的控制功能扩展，能与常用的外部接口功能单元如A/D、PWM、PCA（可编程计数器阵列）、WDT（看门狗监视定时器）、高速I/O口、计数器的捕获/比较逻辑等兼容。
第三代微控制器中，在总线方面最重要的进展是为单片机配置了芯片间的串行总线，为单片机应用系统设计提供了更加灵活的方式。
Philips公司还为80C51系列的8xC592单片机引入了具有较强功能的设备间网络系统总线CAN（ControllerAreaNetworkBUS）。
这些完善的总线结构，为系统的扩展与配置打下了良好的基础。
单片机发展到这一阶段，表明单片机已成为工业控制领域中普遍采用的智能化控制工具，小到玩具、家电行业，大到车载、舰船电子系统，遍及计量测试、工业过程控制、机械电子、金融电子、商用电子、办公自动化、工业机器人、军事和航空航天等领域。
为满足不同的要求，出现了高速、大寻址范围、强运算能力和多机通信能力的8位、16位、32位通用型单片机，小型廉价型、外围系统集成的专用型单片机，以及形形色色各具特色的现代单片机。
本设计采用80C52RC芯片作为控制单元，80C52采用CMOS工艺，功耗很低。
该设计具有实际意义，其无人驾驶的特性可以应用于考古、地震救援、医疗器械、自动搬运等许多方面，尤其是在足球机器人研究方面具有很好的发展前景；在考古方面应用到的超声波传感器进行检测，所以本设计与实际结合，应用性较强。
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电子科技大学学士学位论文
第二章方案设计与论证
智能车制作是一个涵盖电子、电气、机械、控制等多个领域和学科的科技创新活动。
简单点来说可以将其分为硬件电路（包括电源、MCU控制部分、电机驱动、传感器）、机械、算法三方面的设计。
根据题目的要求，确定如下方案：
在现有玩具小车的基础上，加装光电传感器，实现对电动小车的速度、位置、运行状况的实时测量，并将测量数据传动通过信号流的方式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小车的智能控制。
这种方案能实现对电动小车的运动状态进行实时控制，控制简单、灵活、可靠、精度高，测量障碍的距离可调整，其整体模块均可以通过软件或硬件的调整来满足各种场合的需求。
2.1微处理器（MCU）和场可编程逻辑门阵列（FPGA）的选择
方案一：
场可编程逻辑门阵列作为控制核心
方案二：
微处理器作为控制核心
场可编程逻辑门阵列的优缺点：
·高速性。
作为信号高速处理的标准模块，拥有比MCU高出三个量级的频率，这意味着FPGA可以拥有高速的信号处理能力，速度高到可以实现将信号进行FFT变换，实现数字滤波，最后再进行FFT变换还原信号，这样大量的数据处理需要高速的数字器件完成。
所以目前FPGA在通讯领域发挥着其不可替代的作用。
·稳步发展的技术。
FPGA作为更新的技术，在几年之内会变得更加快速、更加便宜，此技术的发展空间和发展潜力巨大。
·大量的端口。
相对于MCU的32个IO口，FPGA拥有高出MCU一个量级的端口数目，这为以后更好的技术的出现提供了硬件扩展支持，设计者在进行系统的初始设计期间，就能够考虑到并适应预期的技术发展，并提供额外的扩展端口为技术升级做准备。
FPGA拥有的端口数为256、512、1024或者更多。
·严谨。
作为严谨的语言，
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