《基于51单单片机的自动循迹小车.》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基于51单单片机的自动循迹小车.（39页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、学号毕 业 设 计（论 文）基于单片机的自动循迹小车的设计 教 学 系： 指导教师： 专业班级： 学生姓名： 二一二年五月 郑 重 声 明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包括任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。 本人签名： 日期： 目 录摘 要1ABSTRACT21 绪论31.1 研究背景31.2 自动循迹小车的国内外研究现状31.3 本课题设计的主要工作及结构安排42 自动循迹小车系统方案设计52.1 自动循迹小车基本原理52.2 总体方案设计52.2.1
2、系统总体方案的设计52.2.2 方案选择与论证53 系统硬件设计83.1 自动循迹小车硬件设计83.2 单片机控制器模块设计83.3 稳压电路模块103.4 电动机驱动模块123.5 循迹电路设计134 系统软件设计154.1 系统软件流程图154.2 程序设计164.2.1 计时程序设计164.2.2 主程序设计165 系统扩展185.1 避障功能扩展185.2 遥控功能扩展196 系统调试21结 束 语23参 考 文 献24附录A 总电路图25附录B 仿真电路图26附录C 小车实物图27附录D 循迹避障遥控源程序28摘 要本设计是基于单片机控制的简易自动循迹小车，小车能够沿着宽约3CM的黑
3、色轨迹行驶，能够非常流畅的转大于90小于180的弯道。本设计包括电源模块、微处理器控制模块、循迹模块和电机驱动模块。其中控制器模块以STC89C52单片机为控制核心，STC89C52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K系统可编程Flash存储器，以有机玻璃作为小车的车架，循迹模块是用RPR220光电传感器来检测小车的运动轨迹，电机驱动模块使用的是L298电机驱动芯片驱动2个直流减速电机。利用放置在小车前方的4个RPR220光电对管将检测到的信号送到STC89C52单片机，单片机对检测到的信号进行分析判断，利用单片机生成的PWM波来及时控制2个电动机各自的运行状态，从而使小车沿着黑
4、色轨迹自动行驶，实现小车自动循迹的目的。本小车采用的技术主要有传感器的有效应用和STC89C52芯片的使用。有很多功能可以继续扩展，如小车避障和遥控等，值得进一步学习和研究。本设计不仅给出了硬件设计流程，而且还给出了完整的硬件电路图和控制程序。关键词：单片机；光电传感器；直流电机ABSTRACTThe design is based on the single chip microcomputer control automatic tracking car, the car to a width of about3CM along black track running, can be ve
5、ry smooth to greater than 90 degrees and less than 180 degree corners. The design includes power module, the microprocessor control module, the tracking module and motor drive module. The controller module with STC89C52 MCU as the control core, STC89C52 is a low power, high performance CMOS8 micro c
6、ontroller, with 8K in system programmable Flash memory, organic glass as a trolley frame, tracking module is the RPR220 photoelectric sensor to detect the movement of the trolley track, a motor driving module using L298 motor drive the chip to drive 2DC gear motor. Using placed in the car in front o
7、f the 4 RPR220 photoelectric tube will detect signal to the STC89C52 MCU, MCU detects the signal analysis, using single chip computer generated PWM wave to control 2 motors of the respective operating state, so that the car along the black path automatic driving, realize automatic tracking purposes.
8、The car using the technology are the effective application of the sensor and the STC89C52 chip to use. There are many function can continue to expand, such as car obstacle avoidance and remote control, worthy of study and Research on one step. This design not only gives the hardware design process,
9、but also gives a complete circuit of the hardware and control program.Keywords: MCU；Photoelectric sensor；DC motor1 绪论1.1 研究背景目前，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，当生产现场环境恶劣时，人工不能完成的任务如物料运输和装卸等，可采用智能循迹小车完成相应的任务。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Nils Ni
10、lssen和charles Rosen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，以轮子作为移动机构、能够实现自主行驶的机器人，我们称之为智能小车，又称轮式机器人，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。在工业生产中，可以代替人类完成恶劣环境下的货物搬运、设备检测等任务；在军事
11、上，可以在危险地带代替人类完成侦查、排雷等任务；在民用上，可以作为导盲车为盲人提供帮助；在科学研究方面，可以代替人类完成外星球勘探或者矿藏勘探等。因此对智能小车的研究具有非常大的意义。1.2 自动循迹小车的国内外研究现状 国外智能小车始于上世纪50年代，它的发展历程大致可以分为以下三个阶段：第一阶段：1954年美国Barrett Electronic公司研究开发出了世界上第一台自主引导车系统，该系统只是一个运行在固定路线上的拖车式运货平台，但它却具有了智能车辆最基本的特征无人驾驶。第二阶段：从80年代中后期，在欧洲，普罗米修斯项目于1986年开始了在这个领域的探索，在美洲，美国于1995年成立
12、了国家自动高速公路系统联盟，其目标之一就是研究发展智能车辆的可行性，并促进智能车辆技术进入实用化，在亚洲，日本于1996年成立了高速公路先进巡航/辅助驾驶演剧协会，主要目的是研制自动车辆导航的方法，促进日本智能车辆的整体进步。进入80年代中期，设计和制造智能车辆的浪潮席卷了全世界，一大批世界著名的公司开始研制智能车辆平台。第三阶段：从90年代开始，智能车辆进入了深入、系统、大规模的研究阶段。最为突出的是，美国卡内基-梅陇大学机器人研究所完成了Navlab系列的自主车的研究，取得了显著的成就。相比于国外，我国开展智能车辆技术方面的研究开始于20世纪80年代，而且大多数研究尚处于针对某个单项技术研
13、究的阶段。虽然我国在智能车辆技术方面的研究总体上落后于发达国家，但是我国也取得了一系列的成果，主要有：中国第一汽车集团公司和国防科技大学于2003年研制成功了我国第一辆自主驾驶轿车；上海交通大学应用现代控制理论设计出了一种自动驾驶汽车模型，该模型在汽车系统的动力学建模的基础之上，设计了自动驾驶的专项系统，它能根据弯道的弯曲变化程度实时的计算出车辆的转向盘角度，控制车辆按照预设道路行驶；清华大学计算机系智能技术与系统国家重点实验室自1988年开始研制的THMR系列移动机器人取得了很大的成功。它兼有面向高速公路和一般道路的功能，目前已经能够在校园的非结构化道路环境下，进行道路跟踪和避障自主行驶；哈
14、尔滨工业大学于1996年研制成功的导游机器人等。1.3 本课题设计的主要工作及结构安排 本设计的循迹小车具有自动循迹功能，另外扩展了避障和遥控功能，整体设计可以分为如下几个模块，控制核心采用STC89C52单片机，循迹避障是通过传感器实现的，利用RPR220型光电对管对轨迹信息进行检测，利用红外避障传感器检测道路上的障碍，用PT2272 、PT2262组成无线遥控模块。整个系统具有自动循迹避障和遥控避障等功能。整个系统的电路结构较简单，可靠性能高，实验测试结果满足要求。本论文分为以下几个方面进行阐述所设计的自动循迹小车系统： 第1章 绪论。主要概述自动循迹小车的研究背景和意义； 第2章 系统总体方案设计。主要叙述了自动循迹小车的基本原理和总体设计方案； 第3章 系统硬件设计。对系统的硬件电路进行分块设计； 第4章 系统软件设计。对系统的软件进行了设计与分析； 第5章 系统扩展。对系统的扩展电路进行了软硬件设计分析； 第6章 系统调试。主要概述了系统部分模块的调试方法。2 自动循迹小车系统方案设计2.1 自动循迹小车基本原理 循迹就是能够沿着给定的轨迹运行，一般给
