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1、基于单片机的智能小车单片机之所以被称为微控制器，是因为它最早被用在工业控制领域。单片机 是由芯片内仅有CPU的专用处理器发展而来。最早的设计理念是通过将大量外 围设备和CPU集成在一个芯片内，INTEL的Z80是最早按照这种思想设计出的 处理器，从此以后，单片机和专用处理器的发展便分道扬镰。早期的单片机都是8位或4位的。其中最成功的是INTEL的8031,因为简 单可靠而且性能不错获得了广泛的好评。此后在8031基础上研制出了 MCS51 系列单片机系统。基于这一系统的单片机系统直到现在还在广泛使用。随着工业 控制领域要求的提高，开始出现了 16位单使计算机系统更小，更容易集成进复 杂的但是对
2、其要求严格的控制设备当中。片机，但因为性价比不理想并未得到很 广泛的应用。90年代后随着消费电子产品大发展，单片机技术得到了巨大的普 遍的认可。随着INTEL i960系列特别是后来的ARM系列的广泛应用，32位单 片机迅速取代16位单片机的高端地位，并且进入主流市场。而传统的8位单片 机的性能也得到了飞速提高，处理能力比起80年代提高了数百倍。目前，高端 的32位单片机主频已经超过300MHz,性能直追90年代中期的专用处理器， 而普通的型号出厂价格跌落至1美元，最高端的型号也只有10美元。半代单片 机系统己经不再只在裸机环境下开发和使用，大量专用的嵌入式操作系统被广泛 应用在全系列的单片机
3、上。而在作为掌上电脑和手机核心处理的高端单片机甚至 可以直接使用专用的Windows和Linux操作系统。单片机与专用处理器相比适合应用于嵌入式系统，因此它得到了最多的应 用。事实上单片机是世界上数量最多的计算机。现代人类生活中所用的儿乎每件 电子和机械产品中都会集成有单片机。手机、电话、计算器、家用电器、电子玩 具、掌上电脑以及鼠标等电脑配件中都配有1-2部单片机。而个人电脑中也会有 为数不少的单片机在工作。汽车上一般配备40多部单片机，复杂的工业控制系 统上甚至可能有数百台单片机在同时工作！单片机的数量不仅远超过PC机和其 他计算的综合，甚至比人类的数量还要多。在单片机的基础上，我们通过研
4、发实现了一种以光电传感器为敏感元件，以 AT89C51单片机为控制核心的电动循迹小车的智能控。该系统还包括直流电机、 L9110芯片和LM324比较器等。本设计采用AT89C51单片机作为智能小车核 心控制器。本系统以单片机为控制核心，实现小电动车的前进、退、左转和右转功能, 通过角度传感器检测跷跷板的角度变化，利用增量式PI算法控制电动车寻找平 衡点，同时困用光电传感器检测黑线，使电动车在行驶过程中保持直线且不会脱 离跷跷板。方案设计电动车的速度、位置、运行状况的实时测量，并将测量数据传送至单片机进 行处理，然后由单片机根据所检测到的各种数据实现对电动车的智能控制。这种 方案能实现对电动车的
5、运行状态进行实时控制，且控制灵活可靠、精度高。可满 足对系统的各相要求。直流调速系统采用脉宽调速系统，其主电路采用脉宽调制 式变换器，简称PWM变换器。由于PWM调速系统的开关频率较高，仅靠电枢 电感的滤波作用就可以获得脉动很小的直流电流。电枢电流较易连续，系统低速 运行平稳，调速范围较宽，可达1： 10000左右。由于电流波形比VM系统好, 在相同的平均电流下电动机的损耗与发热都比较小。同样由于开关频率高，若与 快速响应的电机配合系统可以获得很宽的频带。因此快速响应性能好，动态抗扰 能力强。根据以上综合比较，以及本设计中受控电机的容量和直流电机调速的发 展方向，本设计采用了 H型单极型可逆P
6、WM变换器进行调速。1.1光电检测模块设计该智能小车在贴有黑线的白纸路面上行驶，因此本模块设计需要检测铺在行 使区的黑胶带，包括直线行使区和沿弧线行使区两个区。由于黑线和白纸对光线 的反射系数不同，因此可根据接收到的反射光的强弱来判断道路黑线。本设计 采用的是简单实用的设计方法，即红外探测法。红外探测法即利用红外线在不同的物理表面具有不同的反射性质的特点。在 小车行驶的过程中不断向地面发射红外光，当红外光遇到白色地面时发生漫反 射，反射光被装在小车上的接受管吸收，如果遇到黑线则红外光被吸收，那么小 车上的接受管接受不到信号。1.2信号比较模块设计输送给单片机，用于检测传感器的敏感性，当两个传感
7、器同肘检测到光肘， 直线前进，当传感器检测不到光时，处于截止状态。双运算放大器LM324输出 低电平给单片机，由程序处理。若左路未检测到光，则向左纠正方向；若右路未 检测到光，则向右纠正方向。1.3电机控制与驱动模块设计由于采用的是双驱动小车，这部分电路必须能够输出两个不同的电压值，分 别去控制小车的左、右两个驱动器，使小车的两个车轮的转速和方向相同或不同， 从而来控制它的前进和转弯。在系统的设计过程中，用两个L9110芯片来分别 连接单片机和直流机。L9110是为控制和驱动电机设计的两通道推免式功率放大 专用集成电路器件，将分立电路集成在单片IC之中，使外围器件构成成本降低， 整机可靠性提高
8、。该芯片有两个TTL/CMOS兼容电平的输入，具有良好的抗干 扰性，两个输出端能直接驱动电机的正反向运动，它具有较大的电流驱动能力， 每通道能通过800MA的持续电流，峰值电流可达1.5-2.0A；同时它具有较低的 输出饱和压降与静态电流，内置的二极管能释放感性负载的反向冲击电流，使它 在驱动继电器、直流电机、步进电机或开关功率管的使用上安全可靠。循迹小车系统以常见的AT89C51单片机为核心，辅以较简单的元器件和电 路设计，在顺利完成循迹功能的前提下，乂充分考虑到外观、成本等问题。因此， 小车的大部分电路由于手工焊接完成，在设计中，我们没有在电路中增加冗余的 功能，但是保留了各种硬件接口和软
9、件子程序接口，方便以后的扩展和开发。-：软件设计本系统软件采用模块化结构，由主程序、初始化程序、中断子程序、按键发 音子程序、按键扫描子程序构成。2.1寻迹子程序设计寻迹模块设计是通过把左、右光电传感器的输出端分别接到单片机的P22 和P23引脚上，然后通过单片机编程，产生PWM控制信号，通过L298控制电 机的转速，让小车达到前进、左转、右转、及停止行驶的目的。2.2避障子程序设计避障模块设计是通过把左右红外反射式传感器模块的输出端分别接到单片 机的P20和P21引脚上，然后通过单片机编程，产生PWM控制信号，通过L298K 控制电机的转速，让小车达到前进、左转、右转、及停止行驶的目的。2.
10、3遥控子程序设计遥控模块设计是通过把红外接收头1838的输出端接到单片机的P32引脚上 然后用万能遥控器对其进行遥控，接着让单片机进行解码，产生PWM控制信号， 通过L298控制电机的转速，让小车达到前进、左转、右转及停止行驶的目的。三设计总结采用单片机为核心，利用光电传感器和红外反射式传感器作为探测系统，设 计了可以实现自动寻线行走、自动避障、报警以及遥控等功能的智能小车。该设 计的显著优点是电路简单、可靠性强、成本低，且其功能有易于进一步完善和拓 展。Electric intelligent car based on SCMThe single slice machine is also
11、called tiny controller, is because it was used in the industry to control realm at the earliest stage. Single slice machine from inside chip have CPU appropriation processor to develop only since then. At the earliest stage of design the principle is to pass to integrate a great deal of peripherals
12、and CPU in a chip, making calculator system smaller, integrating more easily into complicated of but to mention to request a strict control equipments in the middle. The INTEL Z80 is the processor which designed according to this kind of thought at the earliest stage, from now on, single slice the d
13、evelopment of the machine and appropriation processor went by different roads then.The single slice of the earlier period all of machines are 8 or 4. Among them, the INTEL is most successful of 8031, because of in brief dependable but the function was quite good to acquire very big good opinion. Hen
14、ceforth at 8031 up developed MCS51 serieses a single slice machine system. According to the single slice of this system machine system is still in the extensive usage till now. Because the industry controls the exaltation of with realm request, starting appearing 16 single slice machine, but because
15、 sex price wanted to dont get a very extensive application than the disregard. Develop greatly along with the consumption electronics product after 90s, the single slice machine technique got a huge exaltation. Along with the extensive application of INTEL i 960 serieses especially later ARM series,
16、 the 32 single slice machine replaces 16 single slice the high level position of the machine quickly, and gets into an essential market. And traditional of 8 single slice the function of the machine also got to fly to raise soon, handling an ability to compare with to raise few a hundredfolds in 80 s. Currently, 32 single slice of the high level with main machine already over 300 MHzs, the function keeps appropriation processo
