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1、内江师范学院专科毕业设计目 录1绪论11.1智能小车设计背景11.2智能小车的意义12智能电动小车的总体设计方案32.1总体方案论证与比较32.2探测轨迹模块42.3检测金属铁片模块52.4 避障模块62.5寻找光源模块62.6显示模块72.7测量里程模块72.8 电动机驱动模块83系统的硬件电路设计93.1检测轨迹电路93.2 检测金属片电路113.3 检测障碍物电路113.4检测光源电路163.5显示电路163.6测量里程电路183.7电动机驱动电路194 系统的软件设计214.1 程序设计214.2主程序设计214.3 探测金属程序设计224.4 测量里程程序设计234.5躲避障碍物子程
2、序设计23结束语25参考文献26附录A 源程序27附录B 总硬件图33致谢34毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得 及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。作 者 签 名： 日 期： 指导教师签名： 日期： 使用授权说明本人完全了解 大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交
3、毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。作者签名： 日 期： 摘 要80C51单片机是一款八位单片机，他的易用性和多功能性受到了广大使用者的好评。这里介绍的是如何用80C51单片机来实现长春工业大学的毕业设计，该设计是结合科研项目而确定的设计类课题。本系统以设计题目的要求为目的，采用80C51单片机为控制核心，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，快慢速行驶，以及自动停车，并可以自动记录时间、里
4、程和速度，自动寻迹和寻光功能。整个系统的电路结构简单，可靠性能高。实验测试结果满足要求，本文着重介绍了该系统的硬件设计方法及测试结果分析。关键词：80C51单片机；光电检测器；PWM调速；电动小车Abstract80C51 is a 8 bit single chip computer. Its easily using and multi-function suffer large users. This article introduces the CCUT graduation design with the 80C51 single chip computer. This design
5、 combines with scientific research object. This system regards the request of the topic, adopting 80C51 for controlling core, super sonic sensor for test the hinder. It can run in a high and a low speed or stop automatically. It also can record the time, distance and the speed or searching light and
6、 mark automatically the electric circuit construction of whole system is simple, the function is dependable. Experiment test result satisfy the request, this text emphasizes introduced the hardware system designs and the result analyze. Keywords: 80C51 single chip computer; light electricity detecto
7、r; PWM speed adjusting; Electricity motive small cariv1绪论1.1智能小车设计背景随着汽车行业的快速发展，关于汽车的研究也就越来越受人关注。全国电子大赛和省内电子大赛几乎每次都有智能小车这方面的题目，全国各高校也都很重视该题目的研究。本设计就是在这样的背景下提出的，指导教师已经有充分的准备。本题目是结合科研项目而确定的设计类课题。设计的智能电动小车应该能够实时显示时间、速度、里程，具有自动寻迹、寻光、避障功能，可程控行驶速度、准确定位停车。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，加装光电、红外线、超声波传感器及金属探测器，实
8、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。这种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。本设计采用MCS-51系列中的80C51单片机。以80C51为控制核心，利用超声波传感器检测道路上的障碍，让电动小汽车能够自动避障，快慢速行驶，以及自动停车，并可以自动记录时间、里程和速度，自动寻迹和寻光功能。80C51是一款八位单片机，它的易用性和多功能性受到了广大使用者的喜爱。它是第三代单片机的代表。1.2智能小车的意义第三代单片机包括了Intel公司发展MCS-5
9、1系列的新一代产品，如8C15280C51FA/FB80C51GA/GB8C4518C452，还包括了PhilipsSiemensADMJujutsuOKIHarria-MetraATMEL等公司以80C51为核心推出的大量各具特色与80C51兼容的单片机。新一代的单片机的最主要的技术特点是向外部接口电路扩展，以实现Microcomputer完善的控制功能为己任，将一些外部接口功能单元如A/DPWMPCA(可编程计数器阵列)WDT(监视定时器)高速I/O口计数器的捕获/比较逻辑等。这一代单片机中，在总线方面最重要的进展是为单片机配置了芯片间的串行总线，为单片机应用系统设计提供了更加灵活的方式。
10、Philips公司还为这一代单片机80C51系列8C592单片机引入了具有较强功能的设备间网络系统总线CAN(Controller Area Network BUS)。新一代单片机为外部提供了相当完善的总线结构，为系统的扩展与配置打下了良好的基础。 本设计就采用了比较先进的80C51为控制核心，80C51采用CHOMS工艺，功耗很低。该设计具有实际意义，可以应用于玩具、机器人、医疗器械等诸多方面。特别是在足球机器人研究方面具有很好的发展前景；在考古方面也用到了超声波传感器进行检测。所以本设计与生活实际相结合，现实意义很强。2智能电动小车的总体设计方案 2.1总体方案论证与比较(1) 方案一：采
11、用AT89C51单片机作为整机的控制单元。以AT89C51单片机为核心的控制电路，采用模块化的设计方案，运用光电传感器、金属探测传感器、超声波传感器组成不同的检测电路，实现小车在行驶中、探测预埋金属铁片、自动寻迹、 躲避障碍物、测量里程等问题。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小车的智能化控制1。在本系统中，反射式红外光电传感器检测黑线，然后将信号传送到单片机系统进行处理，使小车沿轨道自主行走；电感式接近开关电路代替金属传感器探测预埋在轨道下的金属铁片，并发出声光信息进行提示；通过霍尔元件测量小车行驶里程；采用H型脉冲宽度调制（PWM）全桥式驱动电路控
12、制电机的转向，实现电动小车的正反向行驶、快慢速行驶及转弯；采用LCD1602实时显示小车行驶的时间。此系统比较灵活，采用软件方法来解决复杂的硬件电路部分，使系统硬件简洁化，各类功能易于实现，具有高度的智能化、人性化，一定程度体现了智能，能满足系统的要求。此方案的基本原理如图2.1所示。显示模块At89c51单片机蔽障模块寻找光源模块测量里程模块电机驱动模块探测轨迹 模块探测金属模块声音提示图2.1 智能车运行基本原理框图(2) 方案二：采用各类数字电路来组成电动小车的控制系统。采用数字电路对外围探测轨迹信号，检测金属信号，避障信号，寻找光源信号分部进行处理。但对输入输出都是模拟量的小装置，假如
13、采用数字化方案，则要先用A/D转换器将模拟量转换为数字量，经过数字电路处理后，再经D/A转换器将数字量转换为模+拟量。这样必然带来高成本、电路复杂等缺点。所以本方案灵活性不高，效率低，不利于电动小车智能化的扩展。同时，对各路信号处理也比较困难。比较以上两种方案的优缺点，方案一简洁、灵活、可扩展性好，能达到设计要求，因此本设计采用方案一来实现。2.2探测轨迹模块 在本设计中，要求电动小车沿着路面的黑色轨道行驶。其探测路面黑线的基本原理：光线照射到路面并反射，由于黑线和白纸对光的反射系数不同，可以根据接收到的反射光强弱来判断是否是黑线。利用这个原理，可以控制电动小车行走的路迹。下面几种方案是根据本
14、原理设计的。(1) 方案一：利用发光二极管发光，用光敏二极管接收。由于光敏二极管受可见光的影响较大，稳定性差，因此放弃该方案。(2) 方案二：利用光敏电阻组成光敏探测器。光敏电阻的阻值可以跟随周围环境光线的变化而变化。当光线照射到白线上面时，光线发射强烈，光线照射到黑线上面时，光线发射较弱。因此光敏电阻在白线和黑线上方时，阻值会发生明显的变化。将阻值的变化值经过比较器就可以输出高低电平。但是这种方案受光照影响很大，不能够稳定的工作。(3) 方案三：采用反射式红外线光电传感器。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2。在小车行驶过程中不断地向地面发射红外光，当红外光
15、遇到白色纸质地板时发生漫反射，反射光被装在电动小车上的接收管接收；如果遇到黑线则红外光被吸收，电动小车上的接收管接收不到红外光。单片机根据是否收到反射回来的红外光来确定黑线的位置，从而控制小车的行走路线。采用红外线发射，外面可见光对接收信号的影响较小，再用射极输出器对信号进行隔离。红外线光电传感器的特点是尺寸小、使用方便、工作状态受温度影响小。因此本方案易于实现，也比较可靠。所以本设计采用方案三。2.3检测金属铁片模块(1) 方案一：采用探测线圈和探测仪构成的金属探测器。此类金属探测器利用探测线圈产生的交变磁场在接近金属材料时产生微弱变化这一原理，将变化信号放大处理进而实现探测金属的目的，但是该探测器的结构复杂。因此不易采用。 (2) 方案二：采用根据电涡流原理自制的传感器。该传感器取才方便，但难以调试，输出信号也不可靠，成功率不高，难以精确输出传感信息。(3) 方案三：利用电感式接近
