智能控制小车设计毕业论文.doc

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摘要

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。

随着自动控制技术的迅速发展，自动化技术已广泛应用于国计民生的各行各业。

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，制造能替代人劳动一直是人类的梦想。

以轮子作为移动机构、能够实现自主行驶的机器人，我们通常称之为智能小车或轮式机器人。

智能小车同传统的遥控机器人不同。

遥控机器人需要人为的实时操控小车的启动、转向、加减速及停止；智能小车通过计算机编程实现其对循迹、避障、加减速的自主控制。

火星漫游车就是智能小车的一种，其依靠自主导航软件实现在一定道路条件下的自主行驶，成功完成任务。

智能小车是集环境感知、规划决策、自主行驶等功能于一身的综合系统，集中运用了计算机、传感器、电机、通信、人工智能及自动控制等技术，是典型的高新技术综合体。

在工业生产、军事及民用等领域都有广泛的应用。

基于此，本文设计了以ST公司的STC89C52单片机为核心的智能车，其具有循迹、避障和遥控三大功能，本文介绍了循迹、避障及遥控智能车的硬件组成及工作原理，即利用红外循迹传感器控制电动小汽车的自动循迹，通过红线避障传感器探测障碍，从而控制电机转向，实现进行避障功能，通过315M无线模块实现无线控制小车的功能，同时给出了软件流程图，设计并实现了智能车的软件程序，利用结构化的分析与设计方法，采用瀑布模型的开发流程，完成了整个系统的概要设计、详细设计、实现以及测试工作，设计工作采用软件工程的思想，各个模块耦合度低，模块内聚性高。

完成后的软件作品能够实现智能车的循迹、避障及无线遥控。

关键词：

STC89C52单片机、智能小车、L298N驱动、红外对管、315M无线

Abstract

Sincethefirstindustrialrobot,robotdevelopmenthasspreadalloverthefieldofmachinery,electronics,metallurgy,transportation,aerospace,nationaldefenseetc..Withtherapiddevelopmentofautomaticcontroltechnology,automationtechnologyhasbeenwidelyusedinthenationaleconomyandthepeople'slivelihoodofallwalksoflife.Inrecentyears,theintelligentleveloftherobottocontinuouslyimprove,andrapidlychangingpeople'swayoflife.Peopleconstantlyexplore,innovation,understandingthenatureoftheprocess,manufacturingcansubstituteforhumanlaborisalwaysthedreamofmankind.Thewheelsformovingmechanism,canrealizetheautonomousdrivingrobot,commonlyknownasintelligentvehicleorwheeledrobot.Smartcarunliketraditionalmobilerobot.Remotecontrolrobotreal-timecontrolthecarmantostart,speedandstop;smartcarthroughtheindependentcontrolcomputerprogrammingfortrackingandobstacleavoidance,accelerationanddeceleration.AMarsroveristhesmartcar,theautonomousnavigationsoftwareinacertainroadconditionsofindependenttravel,thesuccessfulcompletionofthetask.Intelligentvehicleisacomprehensivesystemofenvironmentalperception,planninganddecision-making,autonomousdrivingandotherfunctionsinone,focusedontheuseofcomputers,sensors,motor,communication,artificialintelligenceandautomaticcontroltechnology,isatypicalhigh-techcomplex.Arewidelyusedinindustrialproduction,militaryandcivilfields.

Basedonthis,thispaperdesignstheintelligentcarbasedonSTcompany'sSTC89C52microcontrollerasthecore,withitstracking,obstacleavoidanceandcontrolthreebigfunctions,thispaperintroducesthehardwarecompositionandworkingprincipleofthetracking,obstacleavoidanceandcontrolofintelligentvehicle,theautomatictrackingcontrolofelectriccarsusinginfraredtrackingsensors,obstacleavoidancesensorbytheredlineforobstacledetection,soastocontrolthemotorrotation,toachieveobstacleavoidancefunction,realizethewirelesscontrolofthecarthroughthe315Mwirelessmodule,andgivesthesoftwareflowchart,thedesignandimplementationofsmartcarprogram,usingthestructuralanalysisanddesignmethod,usingthewaterfallmodeldevelopmentprocess,completedthepreliminarydesign,thewholesystemdesign,implementationandtesting,designworkwiththeideaofsoftwareengineering,eachmodulewithlowcoupling,highcohesionmodules.Afterthecompletionoftheworkofsoftwarecanrealizetheintelligentvehicletracking,obstacleavoidanceandthewirelessremotecontrol.

Keywords:

STC89C52microcontroller；smartcar；L298Ndriver；infraredtube；315Mwireless

目录

摘要 I

Abstract II

第一章绪论 1

1.1设计的背景及意义 1

1.2国内外研究现状 1

1.3本文主要研究内容及要解决的关键问题 2

1.4论文结构安排 3

第二章方案的设计与论证 4

2.1控制模块的选择 4

2.2循迹模块的选择 4

2.3避障模块的选择 5

2.4无线遥控模块的选择 5

2.5电机模块的选择 6

2.6电机驱动模块的选择 6

2.7车模的选择 7

2.8最终方案选择及可行性分析 7

第三章循迹避障智能车硬件设计 9

3.1系统的功能分析及体系结构设计 9

3.2电源电路的设计 9

3.3STC89C52核心系统电路设计 10

3.4红外避障模块电路的设计 12

3.5红外循迹模块电路的设计 14

3.6电机驱动模块电路的设计 16

3.7单片机端口预留电路的设计 18

3.8无线遥控电路的设计 19

3.9按键电路的设计 22

第四章智能车的软件实现 24

4.1编程语言选择 24

4.2软件设计思想 24

4.3软件流程图 24

4.4主函数设计 25

第五章智能车软硬件调试 25

5.1电源电路的调试 25

5.2单片机电路的调试 25

5.3红外避障模块电路的调试 26

5.4红外循迹模块电路调试 26

5.5电机模块电路调试 26

5.6无线遥控模块电路调试 26

5.7按键电路调试 26

5.8本章小结 26

第六章总结 26

附录 27

附录一、循迹避障智能车系统原理图 27

附录一、循迹避障智能车系统实物图 28

参考文献 29

致谢 30

VI

第一章绪论

1.1设计的背景及意义

随着生产自动化的发展，机器人已经越来越广泛地应用到生产自动化上，随着科学技术的发展，机器人的感觉传感器种类越来越多。

工业机器人被广泛应用于工业生产的各个部门,如采掘、喷涂、焊接、医疗等各大领域。

由于工业机器人的出现,它不断替代了人们的繁重劳动,大大提高了劳动生产率,减轻了人们的劳动强度,此外,它能在高温、低温、深水、宇宙、放射性和其他有毒、污染环境条件下进行操作,日益体现出它的优越性。

智能小车的研究、开发和应用涉及传感技术、电气控制工程、智能控制等学科，智能控制技术是一门跨学科的综合性技术，当代研究十分活跃，应用日益广泛的领域。

智能小车，既具有操作机（机械本体）、控制器、伺服驱动系统和检测传感装置，是一种仿人操作、自动控制、可重复编程、能在三维空间完成灵活运动的自动化生产设备。

从对红外线、电机驱动和光电开关在智能小车上的应用，可以进一步研发，将红外线技术应用到现实中的车辆上，比如红外线倒车警报系统、红外车辆防盗系统等等很多方面都可以利用。

1.2国内外研究现状

十九世纪末，随着内燃机的诞生，人们发明了最现代化的交通工具——汽车。

经过一个多世纪的发展，汽车技术、性能有了很大的提高，人们充分享受到了汽车带来的巨大便利。

但是，在享受汽车带来便利的同时，人们也发现汽车也给社会的发展带来了不少的损失，甚至危害到了人们的人身安全。

由于公路客运、货运输量的迅速增长，人们深受交通拥挤、堵塞