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1、 毕 业 设 计（ 2016 届）题 目 基于单片机的智能跟踪小车的设计以及实现 学 院 物理电气信息学院 专 业 电气工程与自动化 年 级 2012级 学生学号 12012242019 学生姓名 段春瑞 指导教师 白 娜 2016年5月12日基于单片机的智能跟踪的小车及实现摘 要 智能车辆作为现代社会的新产物，并且在智能车辆开发出来的各种功能如跟踪、循迹、避障、自动停泊等，这些功能让生产工作，日常生活变得更加智能，自动化程度更进一步。目前，关于智能小车的研究越来越成为社会关注的焦点。这次的毕业设计是将STC89C52单片机为核心，由直流电机作为驱动，通过红外线传感器来发出跟踪信号，来实现智能
2、小车的跟踪功能。论文先对自动跟踪功能做了整体的介绍，然后对小车的硬件如单片机，传感器做了介绍。最后在理解硬件的原理的基础上，使用C语言编程和Keil软件与烧写软件实现自动跟踪的功能。关键词：自动跟踪 单片机 红外传感器AbstractIntelligent vehicle as a new product of modern society, and on the basis of intelligent vehicle developed products have become automated logistics transportation,flexible production o
3、rganization system of key equipment,research and development of intelligent car is becoming the focus of attention.This design is based on STC89C52RC single-chip microcomputer as control core, as by DC motor drive,through infrared sensors to signal tracking,to realize the intelligent car tracing.Pap
4、er first made the overall introduction to the automatic tracking function,and then to the car hardware such as single chip microcomputer, sensor is presented.Then on the basis of understanding the principle of hardware,using C language programming and the Keil software and burning software to achiev
5、e the function of automatic tracking.Key words：Automatic trackingSingle chip microcomputerInfrared sensor目 录1. 绪论41.1 课题研究背景41.2 国内外发展状况41.3 智能跟踪小车的研究目的41.4 课题研究的意义52. 小车的功能以及设计62.1 智能跟踪小车的设计要求62.2 小车的主要功能63. 智能跟踪小车的硬件设计83.1 智能跟踪小车的硬件组成83.2 STC89C52RC单片机的电路以及引脚介绍83.3电机驱动模块103.4传感器模块113.5 电源供电系统133.6
6、 LCD1602液晶显示模块144. 自动跟踪系统的软件设计154.1 开发软件KeiluVision5与STC-ISP的介绍154.2跟踪系统主程序分析164.3电机驱动程序174.4红外传感器程序184.5 LCD1602液晶显示程序185.功能测试205.1智能跟踪小车的功能测试205.2 发现问题与解决问题的方案206. 结论和展望216.1 结 论216.2 展望21参考文献22谢 辞23附录一：系统硬件仿真图24附录二：红外遥控程序25附录三：系统实物图32绪论1.1 课题研究背景在当今的社会中，企业的生产技能逐渐提高，在生产过程中对于自动控制技术的要求也在逐渐提高，在高自动化的生
7、产环境下，智能车辆的研究与运用越来成为工业生产的重要设备。许多科研机构都在致力于智能车辆的开发与应用。智能小车是一个集感应，控制，辅助驾驶，智能操控于一体的系统。在功能性上它可以自动识别并避开障碍物，自动刹车，控制与障碍物或被跟踪物体的安全距离，测量车速，自动停泊等功能。与一般的车辆系统相比智能车辆拥有以下特点：1）计算机处理系统，主要完成对来自摄像机所获取的图像的预处理、增强、分析、识别等工作。2)获得道路路况信息的摄像设备。3)传感器设备，车速传感器用来获得当前车速，障碍物传感器用来获得前方、侧方、后方障碍物等信息。越来越多的科研项目都在关注着智能小车的开发与研究。1.2 国内外发展状况关
8、于国外的智能小车的研究状况可以追溯到20世纪50年代。美国一家电子公司于1954年开发出了世界上第一台无人驾驶的自主引导系统的车辆。虽然这个系统智能在固定的线路上直线行驶，但是这却是智能车辆研究的长足的进步。随后，关于智能车辆的研究成果如雨后春笋般的出现在世人面前。到了1980年左右欧洲以及美国等一些发达国家已经将智能车辆控制系统投入到高速公路的使用中，智能小车的研究有了其实际意义。1990年之后美国卡内基大学研究的Navlab系列智能小车在传感器传输速度，图像处理，以及车辆横向移动等方面都作出了突出的研究成果，这标志着智能车辆即将进入我们的日常生活之中。国内关于智能小车的研究起步相对较晚，在
9、借鉴发达国家先进的研究成果的基础之后，我国的科研项目致力于对智能交通系统ITS（Intelligent Transport System）的研究目前我国的交通运输行业正在向着交通智能化迈进，相信在不久的将来，我们的出行会更加安全，快捷，智能。1.3 智能跟踪小车的研究目的智能小车的一般功能包括自动循迹、传感跟踪、避障、自动停泊等。人们研究智能小车是为了让其代替人类完成一些危险的或者十分枯燥的不适宜人类的工作，通过小车的程序化的工作可以节省物力人力而且可以更高效快捷的完成工作对实现工业系统的自动化有一定的帮助。关于智能自动跟踪小车的研究，它可以帮助工人在工业工作中取料，运料。还可以在机场帮助下飞
10、机的旅客运送行李，甚至还可以在高尔夫球场扮演“球童”的角色等等。总而言之智能跟踪小车将会使我们的生活更加便捷、轻松。1.4 课题研究的意义目前，许多国家的重点大学的理工学院都在致力于智能化与自动化系统的研究，国内外有许许多多关于智能机器人的竞赛，这其中就包括了智能机器人，智能小车的设计与研究。可见智能车辆的研究在全球范围内都被人们所关注着。智能小车作为智能机器人的典型代表，由传感、执行、控制三大部分组成，本次毕业设计所采用的89C52单片机控制，红外传感，L293芯片控制的直流电机执行运动模块都是目前比较先进的器件，通过以C语言为基础的程序编写可实现智能跟踪，智能循迹避障，智能停泊等功能。在生
11、产实践当中智能小车可以运用于工业生产，医疗考古，生活服务等多方面，极大的方便了人们的生产生活，使我们的世界更加自动化。 该毕业设计对于毕业生来说，在硬件的研究与程序的编写过程中，可以培养其自动控制系统的操作能力，熟练掌握STC89C52单片机的知识，在电路的设计过程中对于电机学，电路的相关知识可以做到温故而知新。将实践与理论统一结合起来，进一步熟悉自动控制系统。2. 小车的功能以及设计2.1 智能跟踪小车的设计要求该系统以STC89C52单片机作为系统的核心，通过红外线传感器来检测到被跟踪对象所处的位置，将信号反馈给单片机，单片机根据STC软件下载到其中的程序作出相应的反应，并将指令下达至电机
12、驱动模块然后电机驱动轮胎作出相应的动作实现跟踪的功能。在下载红外避障跟踪程序的hex文件到单片机之前，应当做好充分的准备工作。首先应当安装好开发板的驱动以及STC烧写软件，在设备管理器中查看USB端口的号码如COM6。然后安装KeiluVision4软件为编程做准备。最后在使用红外避障程序之前先将调用函数编译好以备调用，所用的函数有小车左转函数、小车右转函数、电机后退函数、小车前进函数。这样小车的功能函数就不会显得过于冗长，而且不影响跟踪功能的实现。将程序下载到单片机之后，检测小车能否按照要求对目标进行跟踪实现功能，总结实验中发现的不足，进行总结与改进，尽最大可能满足毕业设计的要求。2.2 小
13、车的主要功能自动跟踪小车的主要功能有：1、实现对指定物体的红外感应跟踪。2、延时50msK4确认是按下之后，蜂鸣器发出“滴”声响，然后启动小车。3、超声波测距，测量小车与被跟踪物体之间的距离。4、LCD1602液晶距离显示：在液晶屏上显示测得的距离。5、蜂鸣报警器还可以对危险情况进行报警等。对于智能小车更广泛的更高级的功能来说主要有以下几点：(1)智能家居的控制辅助：在家庭中，可以用智能小车进行家具、远程控制家中的家用电器，控制室温等等。（2）工程安全检测与受损评估：在工程建设领域，可对高速公路自动跟踪，进行道路质量检测和破坏分析检测;对水库堤坝、海岸护岸堤、江河大坝进行质量和安全性检测。在制
14、造领域，可用于工业管道中机械损伤，裂纹等缺陷的探寻，对输油和输气管线的泄漏和破损点的查找和定位等。（3）探测危险与排除险情：在战场上或工程中，常常会遇到各种各样的意外。这时，智能化探测小车就会发挥很好的作用。战场上，可以使用智能车辆扫除路边炸弹、寻找和销毁地雷。民用方面，可以探测化学泄漏物质，可以进行地铁灭火，以及在强烈地震发生后到废墟中寻找被埋人员等。（4）辅助驾驶系统：利用智能感知系统的信息进行决策规划，给驾驶员提出驾驶建议或部分地代替驾驶员进行车辆控制操作。主要包括:巡航控制、车辆跟踪系统、准确泊车系统及精确机动系统。这些高级的智能小车的功能让我们的生活更加的自动化，让人类的工作更为安全
15、。智能跟踪小车虽然比不上它们的功能强大，但是也为我们的生活提供了便利。如商场里的自动追踪购物车、机场的自动行李运输车等。3. 智能跟踪小车的硬件设计3.1 智能跟踪小车的硬件组成本次实验所用到的硬件主要包括：STC89C52RC单片机、HL-1小车底盘、LCD液晶显示模块等。各模块功能为：（1）单片机模块为总控制模块，控制其他模块的工作。（2）HL-1小车底盘包括L293D电机驱动模块、电源供电系统、红外线传感器模块、超声波传感器模块以及传感器指示灯。电机驱动模块控制小车的运动状态，超声波传感器模块负责距离的测量，红外传感器负责光感检测。3.2 STC89C52RC单片机的电路以及引脚介绍图3
