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1、 红绿灯自动识别小车的设计与实现(软件) The traffic light automatic recognition of car design and Implementation （software） 目 录摘 要I关键词IAbstractIKey wordsII1 前言12 设计方案选择与论证4 设计要求4 总体设计方案选择4 智能小车模型设计方案4 电机方案的选择5 控制单元方案6 小车循迹模块方案7 红绿灯信号识别方案8 短距离通信方案83 系统设计功能分析9 L298N驱动逻辑功能分析9 L298N内部功能及引脚分布10 一体化红外接收探头HS0038功能分析11 HS0038
2、介绍11 HS0038内部电路及参数分析12 HS0038接收信号原理13 红外对管ST188功能分析14 ST188介绍14 ST188光电特性与检测分析14 ST188红外循迹原理分析16单片机控制红绿灯功能分析18 红绿灯路口设计规划18 红绿灯功能实现简要分析19 基带信号红外发射调制功能分析19 红外发光二极管发射原理分析19 波特率分析204 系统总体硬件设计及单元电路实现21 小车模块系统组成及框图21 红绿灯系统控制模块组成及系统框图22 各个单元电路硬件设计实现23 小车控制各部分电路实现23 红绿灯系统各部分电路实现275 软件设计分析与实现29 软件设计思想29 红绿灯系
3、统软件实现与分析29定时器中断系统30 红绿灯显示与数码管动态显示31 数据发送模块32 小车模块软件实现与分析36 小车软件框架分析36 数据接收处理模块36电机控制模块39 小车整体工作过程406 软件调试试验417 总结44参考文献46致 谢47附录A：整体系统硬件电路图48附录B：源程序代码49红绿灯自动识别小车的设计与实现摘 要 现今是一个走过了工业时代、信息时代跨入知识经济的时代，这个时代对信息高速化，控制智能化的要求越来越高。而智能化同样已经延伸到生活中，如：智能冰箱，智能热水器，智能空调等等，其发展速度之快，从身边的这些例子很容易体会到。其发展前景可谓是相当可观。因为他实现了无
4、人管理，为人类生活带来了方便。本设计以智能小车为核心模块，实现对红绿灯的自动识别，从而模拟生活当中的红绿灯交通系统，实现对过往车辆的流通控制。采用AT89S51单片机作为小车控制的核心芯片。小车采用的是直流电机来进行驱动，于此同时，为方便小车行走，还采用了红外对管模块来实现寻迹的功能，从而控制小车行走的路线。之所以小车能识别红绿灯，这主要是依靠了单片机之间的通信，即红绿灯系统，它同样也是使用了一块AT89S51单片机作为中枢控制，产生3组红绿灯信号，分别对应前进，左转，右转信号，同时利用单片机串口通信，与小车之间进行通信，这个过程是利用红外发射模块将数据码发射出去，对应的小车上接收头讲接收到的
5、信息返还到单片机中进行判决，控制。本设计使用性很强，对于模拟控制研究有很大的帮助，相信未来必能很好的为我们的社会服务。关键词智能小车;红绿灯;自动识别;循迹;红外通信The traffic light automatic recognition of car design and Implementation Abstract Today is a walk of the industrial age, information age into the knowledge economy era, this era of increasingly high requirements of th
6、e information superhighway, intelligent control. Intelligent the same has been extended to the life, such as: smart refrigerators, smart water heater, intelligent air-conditioning, etc., is growing faster than from the side of these examples it is easy to understand. Prospects for its development ca
7、n be described as considerable. Because he realized the lack of management, in order to bring the convenience of human life.Smart car, the design for the core modules, automatic identification of traffic lights, traffic lights to simulate life transport system, control the flow of passing vehicles.
8、AT89S51 micro-controller as the core chip of car control. The car is a DC motor to be driven Meanwhile, for the convenience of car walking, infrared tube module tracing, in order to control the routes of trolley travel. The reason why the car can recognize traffic lights, mainly rely on the communic
9、ation between the micro-controller and the traffic light system, it is also used a AT89S51 micro-controller as the central control, resulting in a set of traffic lights signal, corresponding to forward, turn left and right turn signal , while the use of single-chip serial communication, and to commu
10、nicate between the car, which is mainly infrared transmitter module launched, the data code corresponding to the small car to receive the first to talk about the information received judgments, control returned to the micro-controller. This design uses a very strong analog control study of great hel
11、p, I believe the future will be able to be very good for our social services.Key words Smart car; traffic lights; automatic identification; tracking; Infrared communication1 前言 随着科学技术不断发展，机器人的研究也越来越深入，机器人技术的发展，是一个科学技术发展共同的一个综合性的结果，也同时，为社会经济发展产生了一个重大影响的一门科学技术。智能小车作为机器人的一种，其发展也是很迅速的，具有很高的研究价值。智能车辆作为智能
12、交通系统的重要组成部分,能够提高驾驶安全性,大幅改善公路交通效率,降低能源消耗量,该技术的研究日益受到国内外学者的关注。其研究的主要目的在于降低日趋严重的交通事故发生率,提高现有道路交通的效率,在某种程度上缓解能源消耗和环境污染等问题。智能车辆利用各种传感技术获取车体自身和车外环境的状态信息,经过智能算法对其进行分析、融合处理,将最终的决策结果传递给驾驶者,在危险发生之前,提醒驾驶员做出必要的回避动作,避免事故发生;在紧急状况下,驾驶者无法做出反应时,智能车辆则自主完成规避危险任务,帮助驾驶人员避免危险发生。美国开始组织实施智能车辆先导( intelligent vehicle ini2tia
13、tive, IV I) 计划 , 欧洲提出公路安全行动计划( road safety action program, RSAP) ,日本提出超级智能车辆系统。我国科技部则于2002年正式启动了“十五”科技攻关计划重大项目 ,智能交通系统关键技术开发和示范工程,其中一个重要的内容就是进行车辆安全和辅助驾驶的研究。预计在2020年之前进入智能交通发展的成熟期,人、车、路之间可以形成稳定、和谐的智能型整体。而一些发达国家开发和研制智能车辆已经有10余年的时间,特别是欧美已有相对成熟的经验。本次设计的红绿灯自动识别小车就是遵循智能小车中的自动驾驶系统理念：自主驾驶系统是智能车辆研究的最高级阶段,车辆能
14、够通过车内的传感器感知车身和环境信息,利用各种智能算法进行决策控制,并以此作为依据,实现自主行驶任务。其中,如何使智能车辆与普通车辆共同行驶在现有道路之中也是有待于攻破的难题之一。智能小车的发展主要是在自动化控制领域，一些大中专院校为了培养学生动手及编程能力，同时提高学生的兴趣，为智能小车控制领域提供了环境。同时一些比较大型的比赛，如全国电子设计大赛开始采用这类的题目，虽然都是用小车，但是控制方式都是不一样。智能小车是一个多种高新技术的集成体，它融合了机械、电子、传感器、计算机硬件、软件、人工智能等许多学科的知识，涉及到当今许多前沿领域的技术。而智能小车正是智能机器人的一种，具有不可估量的实际
15、意义。智能车辆是一个运用计算机、传感、信息、通信、导航、人工智能及自动控制等技术来实现环境感知、规划决策和自动行驶为一体的高新技术综合体智能车辆是集环境感知、规划决策、多等级辅助驾驶等功能于一体的综合系统，是智能交通系统的一个重要组成部分。它在军事、民用和科学研究等方面已获得了应用，对解决道路交通安全提供了一种新的途径。红绿灯自动识别小车的设计对于减少交通事故有很大的实用价值。造成交通事故有2个重要原因:一是驾驶员之间通信受阻;二是驾驶员的应急反应速度有限。要降低事故发生率,必需解决车辆与车辆之间、车辆与道路之间的通信问题。本次设计解决的就是小车与红绿灯系统之间的无线通信，从而控制小车自动行驶，遵守交通规则，无线通信技术特别适用于车辆与环境的信息交互。智能车辆系统的进步和发展需要计算机技术、信息技术、电子技术、通信技术、控制技术、传感技术、机械制造等众多技术领域发展的推动,其发展又能够推动所涉及学科和技术的进步与发展。这是一个能够将汽车产业,交通系统与信息产业紧密结合起来的新型领域。智能车辆的研发
