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1、基于51单片机的循迹小车系统设计摘 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。在生活中但凡涉及到自动控制的地方都会出现单片机的身影，单片机的应用有利于产品的小型化、智能化，并且能够提高生产效率。这里介绍的是如何用AT89C52单片机来实现小车的循迹功能，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AT89C52单片机为控制核心，利用红外传感器检测道路上的黑线，控制电动小汽车的自动循迹，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，和寻光功能。整个系统的电路结构非常简单，可靠性能很高。实验测试结果满足要求，本文着重介
2、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；电动小车；pwm调速；光电检测；自动调速系统Car tracking system based on microcontrollerAbstract80C51 is a 8 bit single chip computer. Its easily using and multi-function suffer large users. In life, whenever it comes to automatic control of the local microcontroller will appear figure, m
3、icrocontroller applications in favor of product miniaturization, intelligent, and can improve productivity. Here is how to use AT89C52 microcontroller to achieve the car tracking feature, which is designed to determine the combination of scientific research and design class topic. This system design
4、 requirements of the subject for the purpose of using AT89C52 microcontroller core, the use of infrared sensors to detect the black line on the road, the automatic tracking control of electric cars, fast low traffic speeds, as well as automatic parking, and can automatically record time , mileage an
5、d speed, and look for the light function. The circuit structure of the entire system is very simple, very high reliability. The test results meet the requirements, the paper focuses on the hardware design and test results of the system analysis.Keywords: 80C51 microcontroller; Electric car Pwm speed
6、; A photodetector; Automatic Speed Control System.II目 录中文摘要I外文摘要1 绪论11.1 课题背景及意义11.2 智能小车研究前景及功能31.3 国内外的研究情况6 1.3.1 智能小车国外研究现状. 1.3.2 智能小车国内研究现状.1.4 本课题具体应用方面及场合2 智能循迹小车的方案设计2.1 智能小车的运行环境及行走路线7 2.1.1 智能小车的运行环境2.1.2 智能小车的运行路线 2.2 主控芯片的选择与原理8 2.2.1 51单片机引脚与功能说明2.3 调速系统的设计8 2.3.1 PWM逆变电路及其控制方法 2.3.1.1
7、 计算法 2.3.1.2 调制法 2.3.2 PWM调速的优点3 硬件电路的选择与搭建 3.1 单片机的辅助电路 3.1.1 时钟电路 3.1.2 复位电路 3.2 单片机控制模块的设计 3.3 驱动模块的设计 3.3.1 电机驱动芯片 3.3.2 电机驱动模块 3.4 循迹模块的制作与设计 3.4.1 循迹传感器工作原理 3.4.2 寻光电路分析 3.4.3 循迹电路分析 3.4.3.1 红外对管TCRT500 3.4.3.2 电压比较器 LM324 3.5 各模块的组装与连接4 循迹小车的软件设计4.1 软件设计开发平台154.2 小车运动状态分析及三路算法的设计164.2.1 小车运动状
8、态分析164.2.2 三路循迹算法设计174.3 软件设计流程图204.4 软件的调试244.4.1 设置和删除断点244.4.2 查看和修改寄存器的内容264.4.3 观察和修改变量284.4.4 查看存储器区域结 论44参考文献45致 谢46附录1 智能循迹小车原理图50附录2 循迹程序附录3 外文参考文献（译文）50附录4 外文参考文献（原文）51 绪论1.1 课题背景及意义随着汽车工业的发展，关于汽车的研究也就越来越受到人们的关注。在全国电子大赛以及省内的电子大赛上，我们几乎每次都能看到智能小车这方面的题目，在全国各的高校中也都很重视该类型题目的研究。由此可见其研究意义很大，故本设计中
9、就是在这样的背景下提出来的。本题目是结合科研类项目而确定的设计类课题。本设计的智能电动小车应该具有自动循迹的功能，并且可以扩展实时显示时间、速度、里程、寻光、避障功能，可程控行驶速度、准确定位停车等功能。近几十年来，移动机器人从无到有，数量不断增多，智能车辆作为移动机器人的一个重要分支也得到越来越多的关注。1.2 智能小车研究前景及功能智能车辆也叫做无人车辆，是一个集环境感知、规划决策和多等级辅助驾驶等功能于一体的综合系统。它具有道路障碍自动识别、自动的报警、自动制动、自动保持安全距离、车速和巡航控制等功能。智能车辆的主要特点是在复杂的道路情况下，能够自动地操纵和驾驶车辆绕开障碍物并沿着预定的
10、道路(轨迹)前进。智能车辆在原有的车辆系统中，增加了一些智能化的技术设备: (1)在计算机处理系统，智能车主要来获取图像，并预处理、增强、分析、识别等工作; (2)摄像机，用来获得道路图像信息; (3)传感器设备，车速传感器可以用来获得当前车速，障碍物传感器可以用来获得前方、侧方、后方障碍物等信息。 智能车辆技术按照其功能可划分为三层，即智能感知/预警系统、车辆驾驶系统和全自动操作系统团。且上一层技术是下一层技术的基础。可以利用各种传感器来获得车辆自身、车辆行驶的周围环境及驾驶员自身的状态信息，必要时发出预警信息。主要包括碰撞预警系统和驾驶员状态监控系统。碰撞预警系统可以给出前方碰撞警告、十字
11、路口警告、车道偏离警告、盲点警告、换道/并道警告、后方碰撞警告、行人检测与警告等.驾驶员状态监控系统。1.3 国内外的研究情况智能小车技术在国内外的研究现状 。智能小车技术是一个体现国家高技术实力的一个重要标准，它涉及到多个学科，机械、电工、数学、自动控制、计算机测量、人工智能、传感技术等等，是众多领域的高科技。而智能小车比赛就是机器人技术的一个重要研究方向，目前许多国家己经开始把移动机器人比赛作为创新教育的一个战略性手段。 移动机器人比赛是一种高科技的对抗性的活动，各国的专家和学者来通过移动机器人竞赛，推进了在竞赛型移动机器人方面的研究，不改进机器人寻址速度和算法研究，并试图让机器人更加的接
12、近智能化，它集高科技、娱乐和比赛于一体，引起了各国的广泛关注和极大兴趣，从而推动了移动机器人研究热潮. 据统计部门的数据，至2006年中国汽车保有量已达3500万辆（其中轿车占80%，约2500万辆）,每年仍以30%的速度递增。我国成为了继美国之后的第二大汽车生产和消费国。汽车行业的发展也带动了相关服务业的发展。而将功能强大的智能车载信息系统车载电脑加载到汽车上已经成为欧美、日本等国汽车市场的首选新装备。车载电脑给汽车带来了一场信息化的革命，让每辆汽车构都建成一个完美的车载信息与娱乐系统终端，我们坐在汽车里面听广播或者音乐已经习以为常。让你在开车的时候听音乐，在休息的时候欣赏好莱坞大片或是收看
13、电视，甚至玩各种游戏。车载通讯与导航系统主要指 GPRS和GPS，可以让你“轻车熟路”，而且可以轻松的打电话。智能小车，就是在关键得基础理论模型研究的前提下，把先进的信息技术、数据通信技术及计算机处理技术等技术有效地综合运用于汽车交通体系，从而可以大范围、全方位的发挥准确、实时、高效的功能，是很好的交通工具。它可以利用无线通讯的专网低频段并以其低成本实现了智能小车的实时控制、快速传输，并自行开发研制出了无线通讯系统的车载智能终端设备及控制系统，使智能小车能够完全利用无线通讯系统来采集和传输路面状况数据，并进行小车速度和方向的控制，具有载人和自动控制的双重功能。小车信息响应速度快、全自动方向控制
14、自动化、信息发布智能化、设备自维护智能化的特点。1.3.1 智能小车国外研究现状国外的智能车辆研究历史比较长，开始于上个世纪的50年代，其发展历程大致可以分为三个阶段 。第一阶段：20世纪50年代是智能车辆研究的初始阶段。1954年美国的Barrett Electronic公司研究出了世界上的第一台自主引导车系统，该系统是一个可以运行在固定路线上的拖车式的运货平台，但是它却具有了智能车辆所具有的最基本的的特征。第二阶段：开始于80年代中后期，西方发达国家对智能车辆的开展具有卓有成效的研究，在欧洲，普罗米修斯项目于1986年开始在这个领域内探索，在北美，美国于1995年成立了国家自动高速公路系统
15、联盟，他的目标之一就是来研究发展智能车辆的可行性，并促进智能车辆技术进入实用化，来为人类谋福利。 第三个阶段：从90年代开始，智能车辆进入了更加深入、系统、大规模的研究阶段。其中最为突出的是，美国卡内基-梅陇大学的机器人研究所完成的Navlab系列的自主车的研究，取得了非常显著的成就。目前无人驾驶技术越来越成熟，谷歌的无人驾驶汽车内置的计算机系统可以被认定为合法的“驾驶员”，而这一政策在未来将会对无人驾驶的汽车在美国公路上能够顺畅行驶起到积极的促进作用。目前，像谷歌和福特等都正在积极的进行无人驾驶汽车的测试，而特斯拉甚至已经开始为旗下车型升级了一些辅助驾驶功能1.3.2 智能小车国内研究现状我国的智能车辆研究开始于上世纪80年代末。当时国家的863计划自动化领域智能机
