基于单片机的红外遥控智能小车设计.docx

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基于单片机的红外遥控智能小车设计

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：

单片机；红外遥控；电机驱动

Abstract

Withtherapidprogressofcomputers,microelectronics,informationtechnology,intelligenttechnologydevelopmentspeedfasterandfaster,intelligentincreasingrangeofapplicationshasbeengreatlyexpanded.Smartasamoderninvention,isthefuturedirectionofdevelopment,itcanbeinanenvironmentwhereautomaticoperationinaccordancewiththepre-setpattern,nohumanmanagementcanbeappliedtoscientificexplorationandotherpurposes.Smartelectriccarisoneofexpression.Designerscanbeprogrammedbysoftwaretotheroad,tracking,stoptheprecisecontrolandtestdatastorageanddisplay,withouthumanintervention.Therefore,smartelectriccarhasare-programmingfeatures,isakindofrobot.

ThisdesignusesAT89S52SCMandthemotordrivecircuitandtheinfraredremotecontrolandultrasonicmoduleinfraredreceiverintegratedsensordesignmadeuseofmodulardesign,usetheinfraredremotecontrolcarforward,backward,turnleft,turnright,startandstop.

Keywords:

SCM;infraredremotecontrol;motordrive

第一章绪论

1.1设计的背景和意义

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。

在海洋开发、宇宙探测、工农业生产、军事、社会服务、娱乐等各个领域。

智能电动小车系统以迅猛发展的汽车电子为背景，涵盖了控制、模式识别、传感技术、电子、电气、计算机、机械等多个学科。

主要由路径识别、角度控制及车速控制等功能模块组成。

同时，当今机器人技术发展的如火如荼，其应用在国防等众多领域得到广泛开展。

神五、神六升天、无人飞船等等无不得益于机器人技术的迅速发展。

一些发达国家已把机器人制作比赛作为创新教育的战略性手段。

如日本每年都要举行诸如“NHK杯大学生机器人大赛”、“全日本机器人相扑大会”、“机器人足球赛”等各种类型的机器人制作比赛，参加者多数为学生，目的在于通过大赛全面培养学生的动手能力、创造能力、合作能力和进取精神，同时也普及智能机器人的知识。

从某种意义上来说,机器人技术反映了一个国家综合技术实力的高低,而智能电动小车是机器人的雏形,它的控制系统的研制将有助于推动智能机器人控制系统的发展，同时为智能机器人的研制提供更有利的手段。

人类的研究活动已摆脱了地球生物圈的束缚而广泛地进入外层空间和海洋深处。

对月球和太阳系其他行星的探测，对太阳系以外的宇宙进行考察，对数千米以下的海底的研究，都是目前单靠人力所不能及的。

自动控制系统正在代替人们完成这些任务。

在战场上的军事活动中，在恶劣环境条件下的生产劳动中，凡不宜由人直接承担的任务，均可由自动控制系统代替，如智能小车可以适应不同环境，不受温度、湿度等条件的影响，完成危险地段、人类无法介入等特殊情况下的任务。

高科技自动控制系统及装置已日益成为现代社会活动中离不开的自动智能设备。

1.2智能小车的发展现状

美国物流学会自动引导车系统产品部把自动引导车（AutomatedGuidedVehicle，以下简称AGV）定义为装有电磁或光学自动引导装置的运输车。

该AGV能够沿规定的引导路径行驶，并配备有AGV编程与停车的选择装置，安全保护和其他系统所需要的特殊功能的装置。

自动引导车是计算机技术，自动控制技术，管理技术，加工制造技术等多学科技术的综合。

世界上第一台AGV是由美国Barrett电子公司于20世纪50年代开发成功的，它是一种牵引式小车系统，小车跟随一条钢丝引导的路径行驶，并具有一个以真空管技术为基础的控制器。

智能小车项目已经成为一个当今世界热门的研究题目，在国外高中主要的智能小车研究有以下几种最具代表性：

大谷机器人ASURO世界最具影响力的三大教育机器人教材生产厂家之一，ASURO被评为2006年美国中学生暑期电子课作业指定教材。

风靡欧洲教育界的ASURO和两足机器人，用的是免费的AVR软件，可以把电脑上的C语言的原程序转换成机器人可以识别的16进制代码，通过与电脑相连接的红外发射板，可以无限的把机器人可以识别的16进制代码发射到产品上面，就会展示新的动作，以实现可重复编程，发射不同的程序，可实现不同的功能，如线性追踪，自动寻迹，追踪光源，设定路线转弯，电脑遥控，唱歌，机器人走迷宫，感应人的身体后可后退等动作对ASURO来说，轻而易举。

韩国的飞思卡尔智能车大赛，早在2000年就由韩国汉阳大学举办，面向韩国各个大学。

韩国汉阳大学汽车控制实验室在飞思卡尔半导体公司资助下举办的以HCSI2单片机为核心的大学生课外科技竞赛。

组委会提供一个标准的汽车模型、直流电机和可充电式电池，参赛队伍要制作一个能够自主识别路径的智能车，在专门设计的跑到上自动识别道路行驶，谁最快跑完全程而没有冲出跑道并且技术报告评分较高，谁就是获胜者。

其设计内容涵盖了控制、模式识别、传感技术、汽车电子、电气、计算机、机械、能源等多个学科的知识，对学生的知识融合和实践动手能力的培养，具有良好的推动作用、

IEEE国际标准电脑鼠走迷宫竞赛——所谓“电脑鼠”，英文名叫做MicroMouse，是使用嵌入式微控制器、传感器和几点运动部件构成的一种智能行走装置的俗称。

它可以在迷宫中自动搜索迷宫，记忆迷宫地图，智能分析选择路径，最终以最快的时间完成比赛。

迷宫的地图是在竞赛开始前几分钟随机设置的，所以竞赛难度较大。

国际电工和电子工程学会（IEEE）每年都要举办一次国际性的电脑鼠走迷宫竞赛，自举办以来参加踊跃。

1972年美机械杂志发起比赛，最初的电脑鼠是机械的，由弹簧驱动。

1977年IEEESpectrum杂志提出电脑鼠的概念：

电脑鼠是一个小型的由微处理器控制的机器人车辆，在复杂迷宫中具有译码和导航的功能。

真正的到场电脑鼠迷宫竞赛于1979年于纽约举行，1991年以来，每年都有世界级的比赛。

我国AGV发展历史较短。

北京起重运输机械研究所、中国邮政科学研究规划院、中国科学院沈阳自动化所、大连组合机床研究所、清华大学、国防科技大学和华东工学院都在进行不同类型的AGV的研制并小批量投入生产。

1975年北京起重运输机械研究所完成我国第一台电磁引导定点通信的AGV，1989年北京邮政科学研究规划院完成我国第一台双向无线电通信的AGV，该院已能进行AGV的批量生产。

沈阳自动化所在AGV技术方面已取得了多项研究开发成果和专利，解决了AGV车体设计、控制、导航和高度管理等一系列关键技术问题，成为国内唯一能够提供自主品牌AGV产品的单位。

AGV自动导航车系统是伴随着柔性装配系统、计算机集成制造系统以及自动化立体仓库产业发展起来的，是物流系统中革命性的换代产品。

为一种高效物流输送设备和工厂自动化的理想手段，随着经济的发展，在我国AGV领域必将越来越大。

这几年，智能小车的研究是我国的高校大学生热点研究的项目。

2006年，“飞思卡尔”杯智能车大赛登陆中国，经过教育部批准，由飞思卡尔半导体公司赞助，由清华大学协办，在清华大学举办了第一届“飞思卡尔”杯智能车大赛。

去年则是第五届“飞思卡尔”杯全国大学生智能车带赛，与往届不同，第五届智能车竞赛新增加了电磁组的竞赛单元，参赛者需要用电磁器件代替传统的光电和CCD，通过电磁感应来警醒赛道信息的获取渠道，以此控制智能车在赛道上行驶。

IEEE国际标准电脑鼠走迷宫竞赛，2007年9月开始在广州周立功单片机发展有限公司的赞助下，中国嵌入式系统学会组织上海市、江苏省、浙江省30多所高校连续举办了两次联赛。

2009全国“电脑鼠标走迷宫”总决赛于11月8日在北京航空航天大学举行。

1.3该设计的主要内容和目的

该红外遥控智能小车可以分为四大组成部分：

红外遥控部分、传感器检测部分、执行部分、CPU。

智能小车要实现循迹识别路线，选择正确的行进路线。

该设计主要通过对系统硬件电路的设计，软件设计和程序的编写，然后通过后期软硬件调试达到设计初衷。

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。

全国电子竞赛和省内电子竞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，经常举办这类比赛来培养学生对综合知识的应用能力。

第二章系统总体方案设计与论证

2.1系统的总体方案设计

该系统以AT89S52单片机为核心的控制电路，采用模块化的设计方案，利用红外遥控器代替开关按键控制小的启动和停止，能够轻松自如的实现小车的启动停止、左转、右转和前进后退等功能，假如我们希望小车运行到黑线上来检测是否有循迹功能，就可以用遥控器控制小车行驶到有黑线的地方，当小车遇到有黑线时，会自动启动循迹功能模块，让小车沿黑线跑。

每个模块都是相互独立又相互协调配合，实现了小车的智能控制。

系统控制框图如图2-1所示：

2.2主控系统

采用单片机作为整个系统的核心，用其控制行进中的小车，以实现其既定的性能指标。

充分分析我们的系统，其关键在于实现小车的自动控制，而在这一点上，单片机就显现出来它的优势——控制简单、方便、快捷。

这样一来，单片机就可以充分发挥其资源丰富、有较为强大的控制功能及可位寻址操作功能、价格低廉等优点。

因此，这种方案是一种较为理想的方案。

针对本设计特点——多开关量输入的复杂程序控制系统，需要擅长处理多开关量的标准单片机，而不能用精简I/O口和程序存储器的小体积单片机，D/A、A/D功能也不必选用。

根据这些分析，我选定了AT89S52单片机作为本设计的主控装置。

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