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1、.XX工业应用技术学院本科生毕业设计题 目：基于单片机的自动避障小车设计与实现指导教师： 张XX 职称： 讲师 学生姓名： 周红宇 学号： 1102120515 专 业： 电气工程及其自动化 院 系： 机电工程学院 答辩日期： 年 月 日 2015年 月 日 / .摘 要智能小车是一种能够通过编程手段完成特定任务的小型化机器人,主要是在自动化控制领域,它具有制作成本低,电路结构简单,程序调试方便等优点,具有很强的趣味性。智能小车深受广大机器人爱好者以及高校学生的喜爱。该设计利用单片机STC89C52RC作为主控芯片,该芯片是一种高速、低功耗、抗干扰能力强的芯片,其最高时钟工作频率为48MHz,
2、用户应用程序空间为8K。能够满足程序空间需要。驱动采用L298N驱动芯片,它是一种双全桥步进电机专用芯片,通过对其输入端的控制可以实现小车的启动、转向、停止等动作。为节省成本,小车由两个直流减速电机加一个万向轮构成,并采用后轮驱动。采用了E18-D50NK红外光电开关组成的避障传感器来避障。由于采用了6节干电池供电使系统的抗干扰性得到加强。充分利用STC89C52的系统资源,使智能小车完美的实现了障碍物检测、避开障碍物自动巡航等功能。经实践验收测试,该智能小车的电路结构简单,调试方便,系统反映快速、灵活,设计方案正确、可行,各项指标稳定、可靠。本文首先介绍了智能车的发展前景,接着介绍了该课题设
3、计构想,各模块电路的选择及其电路工作原理,最后对该课题的设计过程进行了总结与展望,并附带各个模块的电路原理图和本设计实物图及完整的C语言程序。关键词：智能小车 单片机 避障 红外线Abstract Smart car is a small robot to accomplish specific tasks by programming, mainly in the field of automation control, it has low production cost, simple circuit structure, debugging convenient, has the ve
4、ry strong interest. Smart car robot lovers as well as by the majority of College students. This design uses STC89C52RC micro controller as the main control chip, the chip is a chip of high speed, low power consumption, strong anti-interference ability, and the maximum clock frequency is 48MHz, the u
5、ser application space for 8K. To meet the needs of the space program. Driven by the L298N drive chip, it is a kind of dual full bridge stepper motor dedicated chip, the input end of the control can realize the car start, stop, turn. In order to save costs, the car by two DC motor and a universal whe
6、el, and the rear wheel drive. The obstacle avoidance sensor E18-D50NK infrared photoelectric switch to obstacle avoidance. Due to the adoption of the 6 battery supplies power to the anti-interference of the system has been strengthened. To make full use of the system resources of STC89C52, the perfe
7、ct realization of the intelligent vehicle obstacle detection, obstacle avoidance automatic cruise function. Through the practice of acceptance testing, circuit structure of the smart car is simple, convenient debugging, the system to reflect the rapid, flexible, the design scheme is correct and feas
8、ible, stable, reliable indicators. This paper first introduces the development prospects of the smart car, and then introduces the design idea, working principle and circuit of each module circuit, the design process of the project are summarized and prospects, with each module circuit diagram and t
9、he design of the physical map and the integrity of the C language program.Keywords: Smart Cars Single-chip Obstacle Avoidance Infrared 目 录1 绪论11.1 课题研究背景及意义11.2 国内外研究现状11.3 单片机及直流电机的发展11.4 课题主要研究内容42 工作原理及总体设计52.1 工作原理52.2 总体设计53 硬件设计73.1 小车车体设计73.2 电源模块73.3 电机驱动模块83.4 电机模块93.5 检测模块93.6 最终方案94 硬件实现及
10、单元电路设计114.1 主控制模块114.2 单片机的复位电路与振荡电路设计114.3 电源设计134.4 驱动电路144.5 E18-D50NK光电开关避障模块154.6 红外光电开关传感器的安装174.7 小车车体总体设计175 软件设计与仿真调试185.1 主程序流程185.2 Keil uVision3环境195.3 单片机程序烧写215.4 系统的安装与调试22结束语24致 谢25参考文献26附录27附录A 整体电路图27附录B 部分源程序28附录C 小车实物图32.1 绪论1.1 课题研究背景及意义随着第一台机器人的诞生,机器人的发展已经涉及到航空、交通、国防等领域。近年来机器人的
11、智能化水平不断提高,也在改变着人们的生活方式。人们在不断探讨、认识和改变自然的过程中,制造能代替人力劳动的机器一直是人类的梦想。智能避障电动小车是一个运用传感器、单片机、电机驱动等来实现环境感和自动行驶为一体的高新技术综合体,它在民用和科学研究等发面已获得了广泛应用。当前的电动小汽车大部分是直线行驶,也有一部分是在遥控下实现前进、后退、转弯、停车等动作。但这并不能满足某些特殊场合下的要求。因此,本文设计了智能避障小车的控制系统。它的主要功能是探测前方是否有障碍物,如果有障碍物时,经过判断障碍物的位置,实现避障功能。智能是现代社会的标志性产物,是以后的发展趋势,它可以按照预先设定的模式在特定的环
12、境里运作,无需人为操作,便可以完成预期达到的目的。此设计主要体现小车的智能避障模式,设计中理论、分析方法及创新都可以为运输机器人、采矿机器人、家用清洁机器人等自动半自动机器人的设计提供一些依据。同时小车也是玩具的发展方向,为中国玩具市场技术含量的缺乏进行一定的弥补,实现经济增长,形成商业价值。我国是一个世界大国,在高科技领域也应占据一席之地,汽车的智能化是汽车产业发展的必然趋势,在这种情况下研究智能避障小车具有深远意义。本智能小车的前景就可用于未来的智能汽车上了,当驾驶员因瞌睡或疏忽时这样的智能汽车的设计就能体现出它的作用。如果汽车偏离车道或距离障碍物小于安全距离时,汽车就会发出报警,如果驾驶
13、员没有及时作出反应,汽车就会自动减速或停止。这样的小车同样可以用于月球探测的无人探月车,帮助我们传达月球上的信息,让我们更加的了解月球。该智能小车是机器人的典型代表。它有三大部分组成：传感器检测模块、驱动电路和单片机模块。机器人要实现自动避障功能,还可以发展循迹功能,感知引导物和障碍物。可以实现小车自动识别路线,选择正确的路线,还可以检测到障碍物自动躲避。1.2 国内外研究现状随着科学技术的不断发展,智能机器人在各方面的应用也越来越广泛。这是一个蓬勃发展而又有无限前景的技术产业领域,在各方面都有很大的发展空间,它将会向着更高定位精度发展,随着智能机器人技术的进步,机器人将从具有单一的判断功能发
14、展到具有学习功能、创新能力的全智能化机器人。虽说目前我们对智能机器人的研究尚处于探索阶段,但是我们已经取得了很多不凡成就。在70年代,斯坦福研究院研制出了名叫Shakey的自主智能机器人。目的是研究复杂环境下机器人的自主推理、规划和控制能力。同时,首个步行机器人也研制成功,对此种机器人结构的研究是为了解决机器人在不平整地理状况下的运动问题。在此基础上,研制成功了多足步行机器人,其中最著名的是General Electric Quadruped的步行机器人。从80年代开始美国国防高级研究计划局专门立项制订了地面无人作战平台战略计划。如DARPR的战略计算机计划中的自主地面车辆计划。能源部制订了为
15、期十年的机器人和智能系统计划,以及后来的空间机器人计划。美国NASA研究的火星探测机器人于1997年登上了火星。为了在火星上进行距离探测,又开始了新一代样机的研制,命名为Rocky7,并在Lavic湖的岩溶流上和干枯的湖床上进行了成功的实验。美国的MDARS项目是在著名的保安机器人ROBART的基础上建立的一个多智能机器人平台,后来在指定地点执行巡逻任务。德国研制了一种轮椅机器人,并在乌尔姆市中心车站的客流高峰期的环境中和1998年汉诺威工业商品展览会大厅环境中进行了超过36消失的考验,所表现出的性能是其它现存的轮椅机器人和智能机器人所不可比的。日本开发出协助盲人行走的导盲机器人LZI.清华大学智能机器人于1994年通过鉴定,涉及到五个方面的关键技术：基于地图的全局路径规划研究；基于传感器信息的局部路径规划研究；路径规划的仿真技术研究；传感器技术、信息融合技术研究；智能机器人的设计和实现。另外,还有中国科学院XX自动化研究所的AGV和防爆机器人；中国科学院自动化所自行设计制造的全方位智能机器人视觉导航系统；XX工业大学于1996年研制成功了导游机器人。1.3 单片机及直流电机的发展单片机
