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1、毕业设计论文专业（班）： 11电子信息工程（6）班 姓名： 周清豪1、课题名称、主要内容和基本要求课题名称：基于51单片机的巡线小车 主要内容：智能寻迹机器人之所以能够寻迹，主要需要三个模块完成。信号采集模块、控制模块、驱动模块。通过信号采集系统将实际路径信号采集以电信号的形式传递给控制系统，控制系统将采集来的信号进行比较分析计算，并给出判断驱动驱动模块，控制小车前进基本要求：1、打开开关驱动小车行驶；2小车能正确的识别其中的黑线，并由STC89C52RC单片机控制处理，驱动两个直流电机转动，使得小车能沿着正确的路径行进。2、 进度安排周次工作内容执行情况13选定题目、搜集资料完成4选择方案、
2、技术可行性分析、方案论证与确定完成5修改开题报告、评定开题报告完成6由老师对方案的制作要求作指定说明并改良完成7电路原理图设计、采购元器件完成89硬件的实现（焊接技术、相关仪器设备的使用）完成1013软件的实现（完成相关软件编程设计工作）完成1415整个设计的软硬件调试完成16演示制作成品、讲解设计思路、回答提问3、 指导教师评语指导教师核定成绩： 指导教师签名： 4、 评阅教师评语评阅教师核定成绩： 评阅教师签名： 5、毕业设计（论文）成绩答辩委员会主任签名： 摘要本文介绍了一种由AT89S51单片机、L298N大功率驱动模块、3路循迹模块、7.2V大容量充电电池实施方案。本系统以单片机AT
3、89S51为控制核心,通过对L298N大功率驱动的控制实现小车循黑线轨迹行走。开关显示为控制驱动模块。它是51单片机中非常典型的应用之一。关键词：AT89S51单片机、红外传感器 直流电机 自动循迹小车AbstractThis paper introduces aAT89S51 microcontroller,high power L298Ndriver module,3 roadtrackingmodule,7.2V large capacitybattery chargingscheme.The system uses SCMAT89S51 as control core,the cart
4、hrough the black linepath to walkthroughthe drive of the L298Nhigh powercontrol.Switch displaycontrolmodule.It is one of thetypicalapplication of 51 single chip microcomputer.目 录毕业设计1摘 要2目 录3前 言4一、课题的提出5二、方案的选择与论证52.1 硬件电路的方案论证5 2.1.1 检测模块的选择 6 2.1.2 电机与驱动模块的选择6 2.1.3 电源模块的选择7三、主要元器件的介绍7 3.1 AT89S51
5、高性能单片机13 3.2 51最小系统模块14 3.2.1 检测模块14 3.2.2 电机与驱动模块15 3.2.3 电源模块18四、总体设计194.1硬件原理图194.2软件的实现20五、结论22六、结束语22附录一23前 言随着大规模集成电路的出现及其发展，将计算机的CPU 、RAM 、 ROM 、定时/数器和多种I/O接口集成在一片芯片上，形成芯片级的计算机，因此单片机早期的含义称为单片微型计算机，直译为单片机（Single Chip Microcomputer）单片机的出现是计算机技术发展史上的一个重要里程碑，单片机的诞生标志着计算机正式形成了通用计算机系统和嵌入式计算机系统两大分支。
6、单片机的主要特点有 ： 1 、具有优异的性能价格比； 2 、集成度高、体积小、可靠性高 ；3 、控制功能强 ；4 、低电压、低功耗。 单片机的应用也十分广泛，微小体积和极低的成本，使其可广泛地嵌入到如仪器仪表、工业控制单元、汽车电子系统、办公自动化设备、家用电器、机器人、个人信息终端及通信产品中，成为现代电子系统中最重要的智能化工具。本毕业设计是介绍了一种由AT89S51单片机、L298N大功率驱动模块、3路循迹模块、7.2V大容量充电电池实施方案。本系统以单片机AT89S51为控制核心,通过对L298N大功率驱动的控制实现小车循黑线轨迹行走。开关显示为控制驱动模块。电路简单可靠，价格低廉。由
7、于本人的知识有限，文中难免有缺点和错误之处，诚恳的希望各位老师以及所有读者批评指正！一、课题的提出由于单片机的种种优势，它得到了许多广泛的应用：1 、在智能仪器仪表中的应用：在各类仪器仪表中引入单片机，使仪器仪表智能化，提高测试的自动化程度和精度，简化仪器仪表的硬件结构，提高其性能价格比。 2 、在机电一体化中的应用：机电一体化产品是指集机械、微电子技术、计算机技术于一本，具有智能化特征的电子产品。 3 、在实时过程控制中的应用：用单片机实时进行数据处理和控制，使系统保持最佳工作状态，提高系统的工作效率和产品的质量。 4 、在人类生活中的应用：目前国外各种家用电器已普通采用单片机代替传统的控制
8、电路。 5 、在其它方面的应用：单片机除以上各方面的应用，它还广泛应用于办公自动化领域、商业营销领域、汽车及通信、计算机外部设备、模糊控制等各领域中。为了能对单片机有更深的了解，本人设计了其典型的应用之一智能小车的应用。本设计采用的是AT89S51芯片。8051单片机的名字，对于初学单片机的人来说真是如雷贯耳。8031单片机的身影在很多产品中更是屡见不鲜。在众多的51系列单片机中，要算 ATMEL 公司的AT89S51更实用，因他不但和8051指令、管脚完全兼容，而且其片内的4K程序存储器是FLASH工艺的，这种工艺的存储器用户可以用电的方式瞬间擦除、改写，一般专为 ATMEL AT89xx
9、做的编程器均带有这些功能。写入单片机内的程序还可以进行加密，这又很好地保护了你的劳动成果。再者，AT89S51目前的售价比8031还低，市场供应也很充足。二、方案的选择与论证2.1、硬件电路方案论证2.1.1检测模块的选择由于考虑到黑色轨迹和白色轨迹对光线的反射系数不同，可以根据接收到的反射光的强弱来判断智能小车的行驶轨迹，通常采用的方法是红外探测法。红外探测法，即利用红外线在不同颜色的物体表面具有不同的反射性质的特点，不断地向外发射红外光，当红外光遇到白色障碍物时发生漫反射，反射光被与之相对的接收管接受；如果遇到黑色物体则红外光被吸收。将接收管的结果传送给单片机。单片机就是否收到反射回来的红
10、外光为依据来进行相应的分析与处理。2.1.2 电机与驱动模块的选择电机模块，根据系统设计的基本要求，系统使用的电机采用直流减速电机。直流减速电机具有转动力巨大体积小，重量轻，装配简单，使用方便。由于其内部由高速电动机提供原始动力，带动变速（减速）齿轮组，可以产生较大扭力。驱动模块，系统的驱动模块采用专用芯片L298N作为电机驱动芯片，L298N是一个具有高电压大电流的全桥驱动芯片，其响应频率高，1片L298N可以分别控制两个直流电机，能够满足系统要求2.1.3电源模块的选择本设计所用的电源模块是智能小车大容量7.2V充电电池套装 1800MAH三、主要元器件的介绍3.1、AT89S51 高性能
11、8位单片机为了更好地理解AT89S51的特性，首先介绍我们常接触的8051。AT89S51 为 ATMEL 所生产的可电气烧录清洗的 8051 相容单芯片，其内部程序代码容量为4KB。 8051主要功能列举如下： 为一般控制应用的 8 位单芯片 晶片内部具时钟振荡器（传统最高工作频率可至 12MHz） 内部程式存储器（ROM）为 4KB 内部数据存储器（RAM）为 128B 外部程序存储器可扩充至 64KB 外部数据存储器可扩充至 64KB 32 条双向输入输出线，且每条均可以单独做 I/O 的控制 5 个中断向量源 2 组独立的 16 位定时器 1 个全多工串行通信端口 8751 及 875
12、2 单芯片具有数据保密的功能 单芯片提供位逻辑运算指令VCC 8051 电源正端输入，接+5V。VSS 电源地端。XTAL1 单芯片系统时钟的反相放大器输入端。XTAL2系统时钟的反相放大器输出端，一般在设计上只要在 XTAL1 和 XTAL2 上接上一只石英振荡晶体系统就可以动作了，此外可以在两引脚与地之间加入一 20PF 的小电容，可以使系统更稳定，避免噪声干扰而死机。RESET8051的重置引脚，高电平动作，当要对晶片重置时，只要对此引脚电平提升至高电平并保持两个机器周期以上的时间，8051便能完成系统重置的各项动作，使得内部特殊功能寄存器之内容均被设成已知状态，并且至地址0000H处开
13、始读入程序代码而执行程序。EA/VppEA为英文External Access的缩写，表示存取外部程序代码之意，低电平动作，也就是说当此引脚接低电平后，系统会取用外部的程序代码（存于外部EPROM中）来执行程序。因此在8031及8032中，EA引脚必须接低电平，因为其内部无程序存储器空间。如果是使用 8751 内部程序空间时，此引脚要接成高电平。此外，在将程序代码烧录至8751内部EPROM时，可以利用此引脚来输入21V的烧录高压（Vpp）。ALE/PROGALE是英文Address Latch Enable的缩写，表示地址锁存器启用信号。8051可以利用这支引脚来触发外部的8位锁存器（如74
14、LS373），将端口0的地址总线（A0A7）锁进锁存器中，因为8051是以多工的方式送出地址及数据。平时在程序执行时ALE引脚的输出频率约是系统工作频率的1/6，因此可以用来驱动其他周边晶片的时基输入。此外在烧录8751程序代码时，此引脚会被当成程序规划的特殊功能来使用。PSEN此为Program Store Enable的缩写，其意为程序储存启用，当8051被设成为读取外部程序代码工作模式时（EA=0），会送出此信号以便取得程序代码，通常这支脚是接到EPROM的OE脚。8051可以利用PSEN及RD引脚分别启用存在外部的RAM与EPROM，使得数据存储器与程序存储器可以合并在一起而共用64K的定址范围。PORT0（P0.0P0.7）端口0是一个8位宽的开路汲极（Open Drain）双向输出入端口，共有8个位，P0.0表示位0，P0.1表示位1，依此类推。其他三个I/O端口（P1、P2、P3）则不具有此电路组态，而是内部有一提升电路，P0在当做I/O用时可以推动8个LS的TTL负载。如果当EA引脚为低电平时（即取用外部程序代码或数据存储器），P0就以多工方式提供地址总线（A0A7）及数据总线（D0D7）。设计者必须外加一锁存器将端口0送出的地址栓锁住成为A0A7，再配合端口2所送出的A8A15合成一完整的16位地址总线，而定址到64K的外部存储器空间。PORT
