《基于AT89S52单片机的设计毕业论文》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基于AT89S52单片机的设计毕业论文（39页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、 . . . 本科毕业论文(设计)论文题目 基于AT89S52单片机的多功能智能小车设计论文2012年4年28月 / 。学位论文作者签名：日 期：）摘 要本文介绍了一种利用AT89S52单片机为控制核心，结合多种传感器以与PID算法实现循迹避障功能的智能小车。利用反射式光电传感器检测黑线实现小车循迹，利用超声波传感器检测道路上的障碍，控制电动小汽车的自动避障，整个系统具有自动寻迹、寻光和速度测试功能。其中，控制部分采用AT89S52，AT89S52是一款8位单片机，它的易用性和多功能性受到了广大使用者的好评。电机驱动采用常用的PWM方式进行电机的调速控制，小车的速度通过液晶屏来显示。整个系统的
2、电路结构较简单，可靠性能高，能满足各种设计的要求。随着我国高科技水平的不断提高和工业自动化进程的不断推进，智能小车被广泛应用于各种玩具和其他产品的设计中，极丰富了人们的生活。关键词:单片机；传感器；PWM调速；循迹避障；PID控制算法AbstractThis paper introduced an kind of intelligent car that use AT89S52 SCM as control core , combine with multiple sensors and PID controlalgorithm to achieve the function that fin
3、d track and avoid obstacles. the electrical car uses reflective photoelectric sensor to detect black line to achieve track-finding, uses ultrasonic sensors to detect obstacles on the road to avoid obstacles automatically.The entire system has the function that trace route automatically,find light an
4、d test speed .Among them, AT89S52 which has 8-bit single-chip is used as the control part.Because of useing easily and having multi-function ,it suffers large users. The motor driver uses the common way-PWM for the motor controlling speed. the speed of car is displayed by the LCD screen .The circuit
5、 structure of the whole system is relatively simple, high reliability, and it can meet the requirements of the various design.With the continuous improvement of high technology and the stead process in industrial automation in our country,the Intelligence-car which gradually access to peoples attent
6、ion has been widely applied to design a variety of toys and other products,which greatly enriched peoples lives.KEYWORDS: SCM;Sensor; PWM speed adjusting;Track finding and obstacle avoidance; PID controlalgorithm目 录1 绪论11.1 研究背景和发展现状11.2 研究目的和意义11.3 研究容12 系统总体方案设计与论证32.1 总体方案设计32.2 方案选择论证32.2.1 循迹检测
7、系统42.2.2 障碍物检测系统42.2.3 光源检测系统52.2.4 速度检测系统52.3 电机驱动系统52.4 单片机控制电路系统62.5 显示模块63 硬件设计73.1 总体设计方案73.2 单片机控制电路83.3电机驱动电路103.3.1驱动电路103.3.2 PWM调速原理113.4 循迹检测电路123.5 障碍物检测电路133.6光源检测电路143.7 速度检测电路153.8 液晶显示电路164 软件设计184.1 系统控制流程184.2 算法设计184.2.1循迹算法设计184.2.2 避障算法设计194.4.2 测速算法设计194.3.3 PID控制算法205调试215.1 调
8、试方法215.2 测试结果与分析216 结论与展望23致24参考文献25附录261 绪 论1.1 研究背景和发展现状随着电子技术、计算机技术、智能控制技术的飞速发展，产品的智能化和小型化越来越成为人们关注的热点。各种智能小车在智能化玩具中占了很大的比例。近年来，传统玩具的市场逐步缩水，高科技智能化的电子类玩具则逐步成为市场的主流。因此，可遥控的智能化小车的研究是非常有意义的，具有很大潜在市场价值的。智能小车，也被称之为轮式机器人。我们知道，机器人技术的发展是一个国家高科技水平和工业自动化程度的重要标志和体现。机器人由于具有高度的灵活性、可以帮助人们提高生产率、改进产品质量和改善劳动条件等优点，
9、在世界各地的生产生活领域得到了广泛的应用5。智能小车正是模仿机器人的一种尝试。它是一种以汽车电子为背景，涵盖控制，模式识别，电子、电气、单片机、机械等多学科的科技创新性设计，一般主要由路径识别、速度采集、角度控制以与车速控制等模块组成。这种智能小车能够自动搜寻前进路线，还能爬坡；感知前方的障碍物，并自动寻找前进方向，避开障碍物；加入相关声光讯号后，更能体现出智能化和人性化的一面。1.2 研究目的和意义随着人们物质文化生活水平的不断提高，智能化的电子玩具深受人们的喜爱，尤其是各种智能小车，由于这类玩具具有较好的交互性，可控性，能够给人们带来很好的娱乐以与参与其中的体验，高科技智能化的电子类玩具逐
10、渐成为市场的主流。与此同时，智能小车可以应用于考古、机器人、医疗器械等许多方面，尤其在足球机器人研究方面具有很好的发展前景。因此，智能化小车的研究不仅具有很大的现实意义，还具有极为广阔的应用前景和市场价值。1.3 研究容本设计的智能电动小车具有自动寻迹、寻光、避障、速度检测功能，可程控行驶速度、准确定位停车。整体设计可以分为如下几个模块，控制核心采用MCS-51系列中的AT89S52单片机，循迹避障是通过传感器实现的，利用超声波传感器检测道路上的障碍，控制小车的自动避障，从而发出避障信号。整个系统具有自动寻迹、寻光和速度测试功能。电机驱动采用常用的PWM方式进行电机的降压调速控制，小车的速度通
11、过液晶屏来显示。软件中主要用到工业中常用的PID控制算法。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。2 系统总体方案设计与论证2.1 总体方案设计根据题目的要求，确定如下方案：在现有玩具电动车的基础上，加装反射式红外光电传感器、超声波传感器、速度检测传感器以与光敏二极管阵列，实现对电动车的速度、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的各种数据实现对电动车的智能控制。本方案能实现对电动车的运动状态进行实时控制，控制灵活、可靠，精度高，可满足对系统的各项要求。系统整体方框图如图2-1所示。图2-1 系统总体设计框图2.2 方案选择论证检
12、测系统主要运用传感器作为外部敏感元件，进行外部信号的检测。传感器是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将检测感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求7。它是实现自动检测和自动控制的首要环节。选择合适的传感器可以使设计简便，还可以简化硬件电路。2.2.1 循迹检测系统循迹检测常用到传感器。根据小车功能的要求有两种方案，一种是使用红外光电传感器，另一种是使用CCD传感器。这两种方案都可以达到小车循迹要求，目前使用最为普遍的循迹检测方法是红外探测法。两种方案的主要区别是使用的传感器不同。具体区别见表2-1。表2-1 循迹
13、检测方案对比红外光电传感器CCD传感器受外界干扰程度小较小实时性好差对主控芯片要求较低较高成本较低高从上表中可以很明显的看出，红外传感器相对于DDC传感器来说，在实时性和对主控芯片的要求方面都比CCD传感器要好。基于这些优势以与处于成本的考虑，本设计采用小车底部，距地面高度合适，可以达到很好的检测效果。2.2.2 障碍物检测系统根据题目功能的要求，小车在循迹行驶过程中要能准确的避开途中遇到的障碍物，因此对检测距离有一定要求。又考虑到在测障过程中小车车速与避障反应堆小车速度的限制，小车应在距障碍物10CM的围做出反应，这样才能在顺利绕过障碍物的同时还为下一步驶入车库寻找到最佳的位置和方向。否则，
14、如果围太大，则可能产生障碍物的判断失误；围过小又很容易造成车身撞上障碍物或虽绕过障碍物却无法实现理想定向方案。 障碍物检测可以有多种方法：红外光检测、超声波检测、甚至机械接触。这些方法都有各自的优缺点。常用的有红外检测和超声波检测，两种方案的区别见表2-2。表2-2障碍检测系统方案对比红外检测超声波检测检测距离410cm0.104.00m精确度1cm1cm受外界环境干扰程度易受外界环境干扰不易受外界环境干扰硬件电路所需元器件少，尺寸小，安装简便稍复杂，安装简便成本8元左右6元左右从上表可以看出，相对红外检测，超声波检测距离远，不易受外界环境干扰，由于小车需要在行驶过程中检测障碍物，颠簸，光照方
15、面可能会对检测产生影响。所以需要选择稳定性较好的，故本设计选择超声波检测。2.2.3 光源检测系统光源检测使用常见的光敏器件，光敏二极管。光敏电阻器（photovaristor）又叫光感电阻，是利用半导体的光电效应制成的一种电阻值随入射光的强弱而改变的电阻器；入射光强，电阻减小，入射光弱，电阻增大。光敏电阻器一般用于光的测量、光的控制和光电转换（将光的变化转换为电的变化）。这里我们就可以利用光敏二极管对光源变换的敏感反映，检测外部光源。当有光照射时，光敏二极管呈强电阻，经比较器输出一个高电平，反之则输出低电平。我们可以再外接一个LED作为检测指示灯，则可以明显观察到这个变化。即有光照时LED亮，无时则灭。2.2.4 速度检测系统在电机测速中，考虑了两种方案：一种是使用光电码盘，即透射式光电传感器（凹槽型，类似老式鼠标），另一种是霍尔传感器（适合较高速度）。两种方案的主要区别如表2-3。表2-3 速度检测系统方案对比霍尔传感器关电码盘抗干扰性较强强实时性较好
