基于單片機(jī)的智能小車設(shè)計(jì)(紅外避障)

1、精選文檔單片機(jī)系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)單片機(jī)系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)智能小車智能小車( (避障及循跡避障及循跡) )的設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì) 學(xué)院學(xué)院: : 班級(jí)班級(jí): : 姓名姓名: : 學(xué)號(hào)學(xué)號(hào): : 同組成員同組成員: : 指導(dǎo)老師指導(dǎo)老師: : 日期日期: :精選文檔 精選文檔 摘要智能作為現(xiàn)代社會(huì)的新生產(chǎn)物，是未來的發(fā)展的一個(gè)重要方向，它可以按照預(yù)定的模式在特定的環(huán)境里自動(dòng)的運(yùn)作，無需人為管理，便可以完成預(yù)期目標(biāo)。本設(shè)計(jì)主要體現(xiàn)多功能小車的智能模式，設(shè)計(jì)中的理論方案、分析方法及特色與創(chuàng)新點(diǎn)等對(duì)智能化機(jī)器人，智能家用電器等自動(dòng)半自動(dòng)機(jī)器人的設(shè)計(jì)與普及有一定的參考意義。整個(gè)智能小車設(shè)計(jì)主要以單片機(jī)為控制核心，通過紅外遙控實(shí)

2、現(xiàn)小車前后左右的移動(dòng)，以及對(duì)小車功能模式的轉(zhuǎn)換；通過紅外傳感器,實(shí)現(xiàn)小車的避障功能和循跡功能。設(shè)計(jì)采用對(duì)比選擇，模塊獨(dú)立，綜合處理的研究方法。結(jié)合實(shí)際情況對(duì)比方案優(yōu)劣選出最優(yōu)方案進(jìn)行設(shè)計(jì)。從紅外遙控，紅外循跡和避障，都嚴(yán)格按照科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)態(tài)度完成。通過調(diào)試檢測(cè)各模塊，得到正確的信號(hào)輸出，實(shí)現(xiàn)其應(yīng)有的功能。最后將各個(gè)調(diào)試成功的模塊結(jié)合到小車的車體上，結(jié)合程序，通過單片機(jī)的控制，將各模塊有效整合在一起，達(dá)到所預(yù)期的目標(biāo)，完成最終設(shè)計(jì)與制作，能使小車在一定的環(huán)境中智能化運(yùn)轉(zhuǎn)。關(guān)鍵詞：智能小車 避障 循跡 遙控精選文檔ABSTRACTSmart as a new product of modern soc

3、iety, it is an important direction of future development, it can be according to the predetermined pattern in a specific environment of automatic operation, without human management, can achieve expected goal. This design mainly reflects the multi-function car intelligent mode, the theory in the des

4、ign of scheme, analysis method and special features and innovation point of intelligent robot, intelligent home appliances such as the design of automatic semi-automatic robot and popularity have certain reference significance.The smart car design mainly by the single chip processor as the core, thr

5、ough infrared remote control to realize the car moving around, as well as to the car function mode conversion; Through the infrared sensor, achieve the function of car obstacle avoidance and tracking function. Independent design USES contrast to choose, module, integrated processing methods. Combine

6、d with actual situation comparing scheme to design and choose the optimal solution. From the infrared remote control, infrared tracking and obstacle avoidance, are in strict accordance with the scientific rigorous attitude to complete. Through debugging test module, get the correct output signal, re

7、alize its function. Finally combine the modules of various debugging success on car body, combined with the program, through the single-chip microcomputer control, to effectively integrate various modules together, achieve the expected goals, complete the final design and production, can make the ca

8、r intelligent operation in a certain environment.Keywords: intelligent car avoidance tracking control精選文檔精選文檔 第一章 緒論.11.1 設(shè)計(jì)的背景和意義.11.2 智能小車的發(fā)展現(xiàn)狀.21.3 該設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容和目的.4第二章 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)與論證.52.1 系統(tǒng)的總體方案設(shè)計(jì).52.2 主控系統(tǒng).62.3 電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊.62.4 循跡模塊.62.5 顯示模塊.6第三章 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì).73.1 主控模塊的電路設(shè)計(jì).73.1.1 AT89S52 單片機(jī)的簡介.73.2 紅外避障模塊的

9、電路設(shè)計(jì).93.2.1 LM393 雙電壓比較器集成電路.93.2.2 紅外對(duì)管工作原理.113.2.3 紅外避障電路圖及工作原理.123.3 紅外循跡電路的設(shè)計(jì).13第四章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì).154.1 主程序.15第五章 總結(jié).24附錄 1 程序清單.25附錄 2 硬件原理圖.34附錄 3 實(shí)物圖.35精選文檔第一章 緒論1.1 設(shè)計(jì)的背景和意義隨著電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和制造技術(shù)的飛速發(fā)展，數(shù)碼相機(jī)、DVD、洗衣機(jī)、 汽車等消費(fèi)類產(chǎn)品越來越呈現(xiàn)光機(jī)電一體化、智能化、小型化等趨勢(shì)。各種智能化 小車在市場玩具中也占一個(gè)很大的比例。根據(jù)美國玩具協(xié)會(huì)的調(diào)查統(tǒng)計(jì)，近年來全 球玩具銷量增幅與全球平均 GD

10、P 增幅大致相當(dāng)。而全球玩具市場的內(nèi)在結(jié)構(gòu)比重卻 發(fā)生了重大改變：傳統(tǒng)玩具的市場比重正在逐步縮水，高科技含量的電子玩具則蒸 蒸日上。美國玩具市場的高科技電子玩具的年銷售額 2004 年交2003 年增長 52%， 而傳統(tǒng)玩具的年銷售額僅增長 3%。英國玩具零售商協(xié)會(huì)選出的 2001 圣誕節(jié)最受歡 迎的十大玩具中，有 7 款玩具配有電子元件。從這些數(shù)字可以看出，高科技含量的 電子互動(dòng)式玩具已經(jīng)成為玩家行業(yè)發(fā)展的主流。如今知識(shí)工程、計(jì)算機(jī)科學(xué)、機(jī)電一體化和工業(yè)一體化等許多領(lǐng)域都在討論智能系統(tǒng)，人們要求系統(tǒng)變得越來越智能化。顯然傳統(tǒng)的控制觀念是無法滿足人們的 需求，而智能控制與這些傳統(tǒng)的控制有機(jī)的結(jié)

11、合起來取長補(bǔ)短，提高整體的優(yōu)勢(shì)更 好的滿足人們的需求。隨著人工智能技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)的迅速發(fā)展， 智能控制必將迎來它的發(fā)展新時(shí)代。計(jì)算機(jī)控制與電子技術(shù)融合為電子設(shè)備智能化 開辟了廣闊前景。因此，遙控加智能的技術(shù)研究、應(yīng)用都是非常有意義而且有很高市場價(jià)值的。精選文檔1.2 智能小車的發(fā)展現(xiàn)狀隨著汽車工業(yè)的迅速發(fā)展，關(guān)于汽車的研究也就越來越受人關(guān)注。全國電子大賽和省內(nèi)電子大賽幾乎每次都有智能小車這方面的題目，全國各高校也都很重視該題目的研究?？梢娖溲芯恳饬x很大。智能小車是一個(gè)集環(huán)境感知、規(guī)劃決策、自動(dòng)駕駛等功能于一體的綜合系統(tǒng)。它集中的運(yùn)用了計(jì)算機(jī)、傳感器、信息。通信、導(dǎo)航、人工智能及

12、自動(dòng)控制等技術(shù)，是典型的高新技術(shù)綜合體。一.國外智能車設(shè)計(jì)競賽(1)美國的智能車大賽美國國防部與院校、企業(yè)和發(fā)明家聯(lián)合開展，全球領(lǐng)先的智能汽車競賽。2007 年 11 月，美國第三屆智能汽車大賽在加州維克托維爾舉行。本屆智能汽車比賽的目標(biāo)是對(duì)未來科學(xué)家的激勵(lì)。大學(xué)、企業(yè)和發(fā)明家們期望制造出通過洛杉磯和拉斯維加斯間荒地、行程 160km 的自主控制汽車。參賽汽車的車頂上有旋轉(zhuǎn)的激光器，兩邊有轉(zhuǎn)動(dòng)的照相機(jī)，完全由電腦控制，利用衛(wèi)星導(dǎo)航、攝像、雷達(dá)和激光，人工智能系統(tǒng)可判斷出汽車的位置和去向，隨后將指令傳輸?shù)截?fù)責(zé)駕駛車輛的系統(tǒng)，絲毫不受人的干涉，用傳感器策劃和選擇路線。參賽的無人駕駛智能汽車沿著附近

13、公路飛奔。(2)韓國大學(xué)生智能車大賽韓國漢陽大學(xué)汽車控制實(shí)驗(yàn)室在飛思卡爾半導(dǎo)體公司資助下舉辦，以 HCS12 單片機(jī)為核心的大學(xué)生智能模型汽車競賽。組委會(huì)提供一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的汽車模型、直流電機(jī)和可充電式電池，參賽隊(duì)伍要制作一個(gè)能夠自主識(shí)別路線的智能車，在專門設(shè)計(jì)的跑道上自動(dòng)識(shí)別道路行駛，誰最快跑完全程而沒有沖出跑道并且技術(shù)報(bào)告評(píng)分較高，誰就是獲勝者。二.國內(nèi)智能車輛競賽現(xiàn)狀研究(1)競賽的起源2005 年 11 月，中國教育部高等學(xué)校自動(dòng)化專業(yè)指導(dǎo)分委員會(huì)與飛思卡爾半導(dǎo)體精選文檔公司簽署了雙方長期合作協(xié)議書。協(xié)議書規(guī)定從 2006 年起，飛思卡爾將至少連續(xù) 5 年協(xié)辦“飛思卡爾”杯全國大學(xué)生智能汽車

14、邀請(qǐng)賽，提供參賽隊(duì)的標(biāo)準(zhǔn)硬、軟件技術(shù)平臺(tái)和競賽優(yōu)勝者獎(jiǎng)金,并為主辦單位提供一定的競賽組織經(jīng)費(fèi),我國智能車競賽由此開始.(2)智能車競賽的地位教育部：與老牌的數(shù)學(xué)建模、電子設(shè)計(jì)、機(jī)械設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等四大競賽并列，被認(rèn)定為國家教育部正式承認(rèn)的五大大學(xué)生競賽項(xiàng)目.各高校：清華、交大、科大等名校均參加，最投入為北京科大，每年均舉行校內(nèi)賽（09 年規(guī)模為 79 支隊(duì)伍）.校內(nèi)：綜合類競賽（A 類）僅 3 種，分別為智能汽車、機(jī)器人、挑戰(zhàn)杯。(3)競賽歷史第一屆邀請(qǐng)賽2006 年 8 月 20 日至 21 日在清華大學(xué)進(jìn)行，共有來自全國 57 所高校的 112 支參賽隊(duì)參加。賽道中只有直道和彎道，沒有上下

15、坡。從賽車尋跡技術(shù)方案來看，賽道檢測(cè)方式也大體分為紅外發(fā)射/接受管檢測(cè)方式和 CCD/CMOS 攝像頭檢測(cè)方式兩類。攝像頭方案的成績普遍好于紅外傳感器方案。(4)競賽歷史第二屆，賽區(qū)+總決賽擴(kuò)大到全國具有以自動(dòng)化專業(yè)為主的理工類高等本科學(xué)校約 300 余所。采取賽區(qū)和全國總決賽結(jié)合的形式。全國分為 5 個(gè)賽區(qū)，總決賽在上海交大舉行?？倹Q賽中出現(xiàn)上下坡的限制，比賽變得復(fù)雜了。小車的平均速度較比上年有了顯著的提高，采用攝像頭方案的成績更加明顯（決賽前十名的隊(duì)伍全為攝像頭隊(duì)伍）。同比韓國的智能車大賽，我們的競賽成績已經(jīng)超過了韓國。(5)競賽歷史第三屆，賽區(qū)+總決賽第三屆智能車大賽在東北大學(xué)舉行，有

16、551 支代表隊(duì)伍參加了分區(qū)賽，104 支隊(duì)伍參加了總決賽。第三屆比賽保留了前兩屆的要求，同時(shí)又增加了跑完全部路程起跑線在 3 米內(nèi)停車的限制，對(duì)起跑線的識(shí)別又提出了嚴(yán)格的要求。與前兩屆攝像頭與光電同條件參加比賽不同，本次競賽分為光電與攝像頭兩個(gè)賽題組。(6)競賽歷史第四屆，賽區(qū)+總決賽精選文檔第四屆智能車總決賽在北京科技大學(xué)舉行，有 780 支代表隊(duì)伍參加了分區(qū)賽，120 支隊(duì)伍參加了總決賽。第四屆比賽保留了前三屆的要求，同時(shí)又增加了窄道、更復(fù)雜的背景、三角形標(biāo)識(shí)識(shí)別等更具有難度的內(nèi)容。增加了創(chuàng)意組，共有 10個(gè)隊(duì)經(jīng)過初選進(jìn)入復(fù)賽。(7)競賽的發(fā)展第五屆，更具難度增加電磁組，擴(kuò)大創(chuàng)意組規(guī)模；

17、賽道變窄，提高小車控制難度；措施更嚴(yán)密。1.3 該設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容和目的智能小車主要由由四大組成部分：紅外避障部分、紅外循跡部分、執(zhí)行部分、CPU。智能小車要實(shí)現(xiàn)循跡識(shí)別路線，避障后退并選擇其他前進(jìn)路線。該設(shè)計(jì)主要通過對(duì)系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計(jì)，軟件設(shè)計(jì)和程序的編寫，然后通過后期軟硬件調(diào)試達(dá)到設(shè)計(jì)目的，使其具有上述功能。精選文檔第二章 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)與論證2.1 系統(tǒng)的總體方案設(shè)計(jì) 該系統(tǒng)以AT89S52單片機(jī)為核心的控制電路，采用模塊化的設(shè)計(jì)方案，利用紅外遙控器代替開關(guān)按鍵控制小的啟動(dòng)和停止，能夠輕松自如的實(shí)現(xiàn)小車的啟動(dòng)停止、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)和前進(jìn)后退等功能，假如我們希望小車運(yùn)行到黑線上來檢測(cè)是否有循跡

18、功能，就可以用遙控器控制小車行駛到有黑線的地方，當(dāng)小車遇到有黑線時(shí)，會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)循跡功能模塊，讓小車沿黑線跑，遇到障礙物時(shí)會(huì)后退并選擇其他路線躲避障礙物。每個(gè)模塊都是相互獨(dú)立又相互協(xié)調(diào)配合，實(shí)現(xiàn)了小車的智能控制。系統(tǒng)控制框圖如圖2.1所示： AT89S52紅外遙控模塊紅外接收模塊電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊循跡模塊顯示模塊圖 2.1 系統(tǒng)控制框圖紅外避障模塊精選文檔2.2 主控系統(tǒng) 我們采用單片機(jī)作為整個(gè)系統(tǒng)的核心，通過其控制行進(jìn)中的小車，以實(shí)現(xiàn)其既定的性能指標(biāo)。充分分析我們的系統(tǒng)，其關(guān)鍵在于實(shí)現(xiàn)小車的自動(dòng)控制，而在這一點(diǎn)上，單片機(jī)就顯現(xiàn)出來它的優(yōu)勢(shì)控制簡單、方便、快捷。這樣一來，單片機(jī)就可以充分發(fā)揮其資源豐富

19、、有較為強(qiáng)大的控制功能及可位尋址操作功能、價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)。所以，我們選定了 AT89S52 單片機(jī)作為本設(shè)計(jì)的主控裝置。2.3 電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊 采用功率三極管作為功率放大器的輸出控制直流電機(jī)。線性型驅(qū)動(dòng)的電路結(jié)構(gòu)和原理簡單，加速能力強(qiáng)，采用由達(dá)林頓管組成的H型橋式電路。用單片機(jī)控制達(dá)林頓管使之工作在占空比可調(diào)的開關(guān)狀態(tài)下，精確調(diào)整電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速。這種電路由于工作在管子的飽和截止模式下，效率非常高，H型橋式電路保證了簡單的實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速和方向的控制，電子管的開關(guān)速度很快，穩(wěn)定性也極強(qiáng)，是一因此選用L9110。這種調(diào)速方式有調(diào)速特性優(yōu)良、調(diào)整平滑、調(diào)速范圍廣、過載能力大，能承受頻繁的負(fù)載沖擊，還可以實(shí)現(xiàn)頻繁的

20、無級(jí)快速啟動(dòng)、制動(dòng)和反轉(zhuǎn)等優(yōu)點(diǎn)。2.4 循跡模塊 采用兩只紅外對(duì)管，分別置于小車車身左右兩側(cè)，根據(jù)兩只對(duì)管接受到白線與黑線的情況來控制小車轉(zhuǎn)向來調(diào)整車向。2.5 顯示模塊常用的數(shù)碼顯示器件主要有 LED 數(shù)碼顯管和 LCD 液晶顯示器?？紤]實(shí)用性最終選擇了 5611BS：0.56 英寸一位共陽紅色數(shù)碼管，實(shí)用性強(qiáng)且價(jià)格低廉。精選文檔第三章 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)3.1 主控模塊的電路設(shè)計(jì)3.1.1 AT89S52 單片機(jī)的簡介AT89C52 是一個(gè)低電壓，高性能 CMOS 8 位單片機(jī)，片內(nèi)含 8k bytes 的可反復(fù)擦寫的 Flash 只讀程序存儲(chǔ)器和 256 bytes 的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(

21、RAM)，器件采用 ATMEL 公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn) MCS-51 指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用 8 位中央處理器和 Flash 存儲(chǔ)單元，AT89C52 單片機(jī)在電子行業(yè)中有著廣泛的應(yīng)用。AT89C52 有 40 個(gè)引腳，32 個(gè)外部雙向輸入/輸出(I/O)端口，同時(shí)內(nèi)含 2 個(gè)外中斷口，3 個(gè) 16 位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器,2 個(gè)全雙工串行通信口，2 個(gè)讀寫口線，AT89C52 可以按照常規(guī)方法進(jìn)行編程，也可以在線編程。其將通用的微處理器和Flash 存儲(chǔ)器結(jié)合在一起，特別是可反復(fù)擦寫的 Flash 存儲(chǔ)器可有效地降低開發(fā)成本。AT89C52 有 PDIP、PQFP/TQFP

22、及 PLCC 等三種封裝形式，以適應(yīng)不同產(chǎn)品的需求。引腳圖如圖 3.1精選文檔 圖 3.1 AT89S52 引腳圖AT89C52 為 8 位通用微處理器，采用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的 C51 內(nèi)核，在內(nèi)部功能及管腳排布上與通用的 8xc52 相同，其主要用于會(huì)聚調(diào)整時(shí)的功能控制。功能包括對(duì)會(huì)聚主 IC 內(nèi)部寄存器、數(shù)據(jù) RAM 及外部接口等功能部件的初始化，會(huì)聚調(diào)整控制，會(huì)聚測(cè)試圖控制，紅外遙控信號(hào) IR 的接收解碼及與主板 CPU 通信等。主要管腳有:XTAL1(19 腳)和 XTAL2(18 腳)為振蕩器輸入輸出端口，外接 12MHz 晶振。RST/Vpd(9 腳)為復(fù)位輸入端口，外接電阻電容組成的復(fù)位

23、電路。VCC(40 腳)和VSS(20 腳)為供電端口，分別接+5V 電源的正負(fù)端。P0P3 為可編程通用 I/O 腳，其功能用途由軟件定義，在本設(shè)計(jì)中，P0 端口(3239 腳)被定義為 N1 功能控制端口，分別與 N1 的相應(yīng)功能管腳相連接，13 腳定義為 IR 輸入端，10 腳和 11腳定義為 I2C 總線控制端口，分別連接 N1 的 SDAS(18 腳)和 SCLS(19 腳)端口，12 腳、27 腳及 28 腳定義為握手信號(hào)功能端口，連接主板 CPU 的相應(yīng)功能端，用于當(dāng)前制式的檢測(cè)及會(huì)聚調(diào)整狀態(tài)進(jìn)入的控制功能。精選文檔3.2 紅外避障模塊的電路設(shè)計(jì)3.2.1 LM393 雙電壓比較

24、器集成電路 圖 3.2.1-1 LM393 LM393 是高增益,寬頻帶器件，像大多數(shù)比較器一樣，如果輸出端到輸入端有寄生電容而產(chǎn)生耦合，則很容易產(chǎn)生振蕩。這種現(xiàn)象僅僅出現(xiàn)在當(dāng)比較器改變狀態(tài)時(shí)，輸出電壓過渡的間隙，電源加旁路濾波并不能解決這個(gè)問題，標(biāo)準(zhǔn) PC 板的設(shè)計(jì)對(duì)減小輸入-輸出寄生電容耦合是有助的。減小輸入電阻至小于 10K 將減小反饋信號(hào)，而且增加甚至很小的正反饋量(滯回 1.010mV)能導(dǎo)致快速轉(zhuǎn)換,使得不可能產(chǎn)生由于寄生電容引起的振蕩，除非利用滯后，否則直接插入 IC(集成電路板integrated circuit，縮寫:IC) 并在引腳上加上電阻將引起輸入-輸出在很短的轉(zhuǎn)換周期

25、內(nèi)振蕩，如果輸入信號(hào)是脈沖波形，并且上升和下降時(shí)間相當(dāng)快，則滯回將不需要。 圖 3.2.1-2精選文檔特點(diǎn)：工作溫度范圍:0C - +70CSVHC(高度關(guān)注物質(zhì)):No SVHC (18-Jun-2010)器件標(biāo)號(hào):393工作電源電壓范圍寬，單電源、雙電源均可工作，單電源： 2 36V， 雙電 源：118V；消耗電流小， ICC=0.8mA；輸入失調(diào)電壓小， VIO=2mV；共模輸入電壓范圍寬， VIC=0VCC-1.5V；輸出與 TTL，DTL，MOS，CMOS 等兼容；輸出可以用開路集電極連接“或”門；表面安裝器件:表面安裝功能：輸出負(fù)載電阻能銜接在可允許電源電壓范圍內(nèi)的任何電源電壓上，

26、不受 Vcc 端電壓值的限制，輸出部分的陷電流被可能得到的驅(qū)動(dòng)和器件的 值所限制.當(dāng)達(dá)到極限電流(16mA)時(shí)，輸出晶體管將退出而且輸出電壓將很快上升。輸出飽和電壓被輸出晶體管大約 60ohm 的 SAT 限制。當(dāng)負(fù)載電流很小時(shí),輸出晶體管的低失調(diào)電壓(約 1.0mV)允許 輸出箝位在零電平。精選文檔3.2.2 紅外對(duì)管工作原理 圖 3.2.2-1 圖 3.2.2-2上圖中，紅外光電管有兩種，一種是無色透明的 LED，此為發(fā)射管，它通電后能夠產(chǎn)生人眼不可見紅外光，另一部分為黑色的接收部分，它內(nèi)部的電阻會(huì)隨著接收到紅外光的多少而變化。無論是一體式還是分離式，其檢測(cè)原理都相同，由于黑色吸光，當(dāng)紅外

27、發(fā)射管照射在黑色物體上時(shí)反射回來的光就較少，接收管接收到的紅外光就較少，表現(xiàn)為電阻大，通過外接電路就可以讀出檢測(cè)的狀態(tài)；同理，當(dāng)照射在白色表面時(shí)發(fā)射的紅外線就比較多，表現(xiàn)為接收管的電阻較小，此時(shí)通過外接電路就可以讀出另外一種狀態(tài)，如用電平的高低來描述上面兩種現(xiàn)象就會(huì)出現(xiàn)高低電平之分，也就是會(huì)出現(xiàn)所謂的 0 和 1 兩種狀態(tài)，此時(shí)再將此送到單片機(jī)的 I/O 口，單片機(jī)就可以判斷是黑白路面，進(jìn)而完成相應(yīng)的功能，如循跡、避障等。精選文檔3.2.3 紅外避障電路圖及工作原理圖 3.2.3-1圖 3.2.3-2精選文檔特點(diǎn)：該傳感器模塊對(duì)環(huán)境光線適應(yīng)能力強(qiáng)，其具有一對(duì)紅外線發(fā)射與接收管，發(fā)射管發(fā)射出一定

28、頻率的紅外線，當(dāng)檢測(cè)方向遇到障礙物（反射面）時(shí)，紅外線反射回來被接收管接收，經(jīng)過比較器電路處理之后，停止一段時(shí)間并后退，有效距離范圍 24cm，工作電壓為 3.3V-5V。該傳感器的探測(cè)距離可以通過電位器調(diào)節(jié)、具有干擾小、便于裝配、使用方便等特點(diǎn)。1、當(dāng)模塊檢測(cè)到前方障礙物信號(hào)時(shí)，前方側(cè)位紅色指示燈點(diǎn)亮電平，同時(shí) OUT端口持續(xù)輸出低電平信號(hào),該模塊檢測(cè)距離 24cm。2、傳感器主動(dòng)紅外線反射探測(cè),因此目標(biāo)的反射率和形狀是探測(cè)距離的關(guān)鍵。其中黑色探測(cè)距離最小,白色最大;小面積物體距離小,大面積距離大。3、傳感器模塊輸出端口 OUT 可直接與單片機(jī) IO 口連接即可，也可以直接驅(qū)動(dòng)一個(gè) 5V 繼

29、電器；連接方式：VCC-VCC;GND-GND;OUT-IO4、比較器采用 LM393，工作穩(wěn)定；5、可采用 3-5V 直流電源對(duì)模塊進(jìn)行供電。3.3 紅外循跡電路的設(shè)計(jì) 圖 3.3-1 圖 3.3-2 圖 3.3-3精選文檔原理與避障基本一致，LM393 為內(nèi)部集成了四路比較器的集成電路。因?yàn)閮?nèi)部的四個(gè)比較電路完全相同，這里僅以一路比較電路進(jìn)行舉例。如圖 4 所示為單路比較器組成的紅外檢測(cè)電路圖，比較器有兩個(gè)輸入端和一個(gè)輸出端，兩個(gè)輸入端一個(gè)稱為同輸入端，用“+”號(hào)表示，另一個(gè)稱為反相輸入端，用“”表示。用作比較兩個(gè)電路時(shí)，任意一個(gè)輸入端加一個(gè)固定電壓作參考電壓（也叫門限電壓），另一端則直接

30、接需要比較的信號(hào)電壓。當(dāng)“+”端電壓高于“”端電壓時(shí)，輸出正電源電壓，當(dāng)“”端電壓高于“+”端電壓時(shí)，輸出負(fù)電源電壓（注意，此處所說的正電源電壓和負(fù)電源電壓是指接比較正負(fù)極的電壓。精選文檔第四章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)4.1 主程序避障系統(tǒng)主程序#include /包含 51 單片機(jī)相關(guān)的頭文件sbit LeftLed=P20; /定義前方左側(cè)指示燈端口sbit RightLed=P07; /定義前方右側(cè)指示燈端口sbit FontLled=P17;sbit LeftIR=P35; /定義前方左側(cè)紅外探頭端口sbit RightIR=P36; /定義前方右側(cè)紅外探頭端口sbit FontIR=P37;

31、/定義前方正前方紅外探頭端口sbit M1A=P00; /定義左側(cè)電機(jī)驅(qū)動(dòng) A 端sbit M1B=P01; /定義左側(cè)電機(jī)驅(qū)動(dòng) B 端sbit M2A=P02; /定義右側(cè)電機(jī)驅(qū)動(dòng) A 端sbit M2B=P03; /定義右側(cè)電機(jī)驅(qū)動(dòng) B 端sbit B1=P04; /定義語音識(shí)識(shí)別傳感器端口sbit SB1=P06; /定義蜂鳴器端口void tingzhi() M1A=0; /將 M1 電機(jī) A 端初始化為 0 M1B=0; /將 M1 電機(jī) B 端初始化為 0 M2A=0; /將 M2 電機(jī) A 端初始化為 0 M2B=0;精選文檔void qianjin() M1A=1; M1B=0

32、; M2A=1; M2B=0;void houtui() M1A=0; M1B=1; M2A=0; M2B=1;void zuozhuan() M1A=1; M1B=0; M2A=0; M2B=1;void youzhuan() M1A=0; M1B=1; M2A=1; M2B=0;精選文檔void delay_nus(unsigned int i) /延時(shí):i=12 ,i 的最小延時(shí)單 12 us i=i/10; while(-i); void delay_nms(unsigned int n) /延時(shí) n ms n=n+1; while(-n) delay_nus(900); /延時(shí) 1m

33、s,同時(shí)進(jìn)行補(bǔ)償 void ControlCar(unsigned char ConType) /定義電機(jī)控制子程序 tingzhi(); switch(ConType) /判斷用戶設(shè)定電機(jī)形式 case 1: /前進(jìn) /判斷用戶是否選擇形式 1 qianjin(); break; case 2: /后退 /判斷用戶是否選擇形式 2 houtui(); /M2 電機(jī)反轉(zhuǎn) break; case 3: /左轉(zhuǎn) /判斷用戶是否選擇形式 3 zuozhuan(); /M2 電機(jī)正轉(zhuǎn)break; 精選文檔 case 4: /右轉(zhuǎn) /判斷用戶是否選擇形式 4 youzhuan(); /M1 電機(jī)正轉(zhuǎn) /

34、M2 電機(jī)反轉(zhuǎn)break; case 8: /停止 /判斷用戶是否選擇形式 8 tingzhi();break; /退出當(dāng)前選擇 void main() /主程序入口 bit RunFlag=0; /定義小車運(yùn)行標(biāo)志位 /RunShow=0; /初始化顯示狀態(tài) ControlCar(8); /初始化小車運(yùn)行狀態(tài) while(1) /程序主循環(huán) Start: LeftLed=LeftIR; /前方左側(cè)指示燈指示出前方左側(cè)紅外探頭狀態(tài) RightLed=RightIR; /前方右側(cè)指示燈指示出前方右側(cè)紅外探頭狀態(tài) FontLled= FontIR; SB1=FontIR; if(FontIR =

35、0) /如果前面避障傳感器檢測(cè)到障礙物 ControlCar(8); /停止 delay_nms (300); /停止 300MS 防止電機(jī)反相電壓沖擊 導(dǎo)致系統(tǒng)復(fù)位 ControlCar(2); /后退 delay_nms (1000); /后退 1500MS ControlCar(3); /精選文檔 delay_nms (1800); goto NextRun; if(FontIR = 1 ) ControlCar(1); /右側(cè)沒有信號(hào)時(shí),開始向左轉(zhuǎn)一定的角度 delay_nms (10); goto NextRun; goto Start; NextRun: ControlCar(1)

36、; 循跡程序#include /包含 51 單片機(jī)相關(guān)的頭文件sbit LeftLed=P20; /定義前方左側(cè)指示燈端口sbit RightLed=P07; /定義前方右側(cè)指示燈端口sbit FontLled=P10;sbit LeftIR=P35; /定義前方左側(cè)紅外探頭端口sbit RightIR=P36; /定義前方右側(cè)紅外探頭端口sbit FontIR=P37; /定義前方正前方紅外探頭端口sbit M1A=P00; /定義左側(cè)電機(jī)驅(qū)動(dòng) A 端sbit M1B=P01; /定義左側(cè)電機(jī)驅(qū)動(dòng) B 端sbit M2A=P02; /定義右側(cè)電機(jī)驅(qū)動(dòng) A 端sbit M2B=P03; /定義

37、右側(cè)電機(jī)驅(qū)動(dòng) B 端sbit B1=P04; /定義語音識(shí)識(shí)別傳感器端口精選文檔sbit SB1=P06; /定義蜂鳴器端口void tingzhi() M1A=0; /將 M1 電機(jī) A 端初始化為 0 M1B=0; /將 M1 電機(jī) B 端初始化為 0 M2A=0; /將 M2 電機(jī) A 端初始化為 0 M2B=0;void qianjin() M1A=1; M1B=0; M2A=1; M2B=0;void houtui() M1A=0; M1B=1; M2A=0; M2B=1;void zuozhuan() M1A=0; M1B=1; M2A=1; M2B=0;精選文檔void youz

38、huan() M1A=1; M1B=0; M2A=0; M2B=1;void delay_nus(unsigned int i) /延時(shí):i=12 ,i 的最小延時(shí)單 12 us i=i/10; while(-i); void delay_nms(unsigned int n) /延時(shí) n ms n=n+1; while(-n) delay_nus(900); /延時(shí) 1ms,同時(shí)進(jìn)行補(bǔ)償 void ControlCar(unsigned char ConType) /定義電機(jī)控制子程序 tingzhi(); switch(ConType) /判斷用戶設(shè)定電機(jī)形式 case 1: /前進(jìn) /判

39、斷用戶是否選擇形式 1 qianjin(); break; case 2: /后退 /判斷用戶是否選擇形式 2精選文檔 houtui(); /M2 電機(jī)反轉(zhuǎn) break; case 3: /左轉(zhuǎn) /判斷用戶是否選擇形式 3 zuozhuan(); /M2 電機(jī)正轉(zhuǎn)break; case 4: /右轉(zhuǎn) /判斷用戶是否選擇形式 4 youzhuan(); /M1 電機(jī)正轉(zhuǎn) /M2 電機(jī)反轉(zhuǎn)break; case 8: /停止 /判斷用戶是否選擇形式 8 tingzhi();break; /退出當(dāng)前選擇 void main() /主程序入口 bit RunFlag=0; /定義小車運(yùn)行標(biāo)志位 /Ru

40、nShow=0; /初始化顯示狀態(tài) ControlCar(8); /初始化小車運(yùn)行狀態(tài) while(1) /程序主循環(huán) Start: LeftLed=LeftIR; /前方左側(cè)指示燈指示出前方左側(cè)紅外探頭狀態(tài) RightLed=RightIR; /前方右側(cè)指示燈指示出前方右側(cè)紅外探頭狀態(tài) FontLled= FontIR; 精選文檔 SB1=LeftIR; if(LeftIR = 0 & RightIR = 0) /三個(gè)紅外檢測(cè)到黑線，就前進(jìn) ControlCar(1); /左側(cè)沒有信號(hào)時(shí)，開始向右轉(zhuǎn)一定的角度 delay_nms (10); goto NextRun; if(Left

41、IR = 0 & RightIR = 1) ControlCar(3); /右側(cè)沒有信號(hào)時(shí),開始向左轉(zhuǎn)一定的角度 delay_nms (10); goto NextRun; if(LeftIR = 1 & RightIR = 0) ControlCar(4); /右側(cè)沒有信號(hào)時(shí),開始向左轉(zhuǎn)一定的角度 delay_nms (10); goto NextRun; goto Start; NextRun: ControlCar(8); 精選文檔第五章 總結(jié)通過此次課程設(shè)計(jì)，使我更加扎實(shí)的掌握了有關(guān)智能小車設(shè)計(jì)方面的知識(shí)，在設(shè)計(jì)過程中雖然遇到了一些問題，但經(jīng)過一次又一次的思考，一遍又一

42、遍的檢查終于找出了原因所在，也暴露出了前期我在單片機(jī)這方面的知識(shí)欠缺和經(jīng)驗(yàn)不足。實(shí)踐出真知，通過親自動(dòng)手制作，使我們掌握的知識(shí)不再是紙上談兵，而是通過自己的雙手去實(shí)踐。在課程設(shè)計(jì)過程中，我們不斷發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤，不斷改正，不斷領(lǐng)悟，不斷獲齲最終的檢測(cè)調(diào)試環(huán)節(jié)，本身就是在踐行“過而能改，善莫大焉”的知行觀。這次課程設(shè)計(jì)終于順利完成了，在設(shè)計(jì)中遇到了很多問題，最后在老師的指導(dǎo)下，終于游逆而解。在今后社會(huì)的發(fā)展和學(xué)習(xí)實(shí)踐過程中，一定要不懈努力，不能遇到問題就想到要退縮，一定要不厭其煩的發(fā)現(xiàn)問題所在，然后一一進(jìn)行解決，只有這樣，才能成功的做成想做的事，才能在今后的道路上劈荊斬棘，而不是知難而退，那樣永遠(yuǎn)不可能

43、收獲成功，收獲喜悅，也永遠(yuǎn)不可能得到社會(huì)及他人對(duì)你的認(rèn)可。參考文獻(xiàn)1 楊永輝現(xiàn)代電子技術(shù)J .智能小車的多傳感器數(shù)據(jù)融合.20052 何立民單片機(jī)與嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用J.基于 HCS12 的小車智能控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)20073 譚浩強(qiáng).C 程序設(shè)計(jì).北京：清華大學(xué)出版社，2005,74 張立電子世界J.電動(dòng)小車的循跡2004 5 武慶生，仇梅.單片機(jī)原理與應(yīng)用（M）.電子科技大學(xué)出版，1998,126 徐科軍傳感器與檢測(cè)技術(shù)M.電子工業(yè)出版社，20077 劉瑞新.單片機(jī)原理及應(yīng)用教程 .機(jī)械工業(yè)出版社，2003,78 劉湘濤，江世明單片機(jī)原理與應(yīng)用M.電子工業(yè)出版社,20069 何立民單片機(jī)初級(jí)教程M.

44、北京航空航天大學(xué)出版社，199910 熊建云. Protel99 SE.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，200711 鄭郁正單片機(jī)原理及應(yīng)用.四川大學(xué)出版杜，200312 盧靜，陳非凡，張高飛等.基于單片機(jī)的無刷直流電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì).北京機(jī)械工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào)，2002,1013 張燕，曾光宇.光電式傳感器的應(yīng)用與發(fā)展J.科技情報(bào)開發(fā)與經(jīng)濟(jì)，2007精選文檔附錄 1 程序清單#include /包含 51 單片機(jī)相關(guān)的頭文件#include sbit LeftLed=P20; /定義前方左側(cè)指示燈端口sbit RightLed=P07; /定義前方右側(cè)指示燈端口sbit FontLled=P17;sbit

45、LeftIR=P35; /定義前方左側(cè)紅外探頭端口sbit RightIR=P36; /定義前方右側(cè)紅外探頭端口sbit FontIR=P37; /定義前方正前方紅外探頭端口sbit M1A=P00; /定義左側(cè)電機(jī)驅(qū)動(dòng) A 端sbit M1B=P01; /定義左側(cè)電機(jī)驅(qū)動(dòng) B 端sbit M2A=P02; /定義右側(cè)電機(jī)驅(qū)動(dòng) A 端sbit M2B=P03; /定義右側(cè)電機(jī)驅(qū)動(dòng) B 端sbit B1=P04; /定義語音識(shí)識(shí)別傳感器端口sbit SB1=P06; /定義蜂鳴器端口sbit IRIN=P33; /定義紅外接收端口unsigned char code LedShowData=0

46、x03,0 x9F,0 x25,0 x0D,0 x99, /定義數(shù)碼管顯示數(shù)據(jù) 0 x49,0 x41,0 x1F,0 x01,0 x19;/0,1,2,3,4,5,6,7,8,9unsigned char code RecvData=0 x19,0 x46,0 x15,0 x43,0 x44,0 x40,0 x0D,0 x0E,0 x00,0 x0F;unsigned char IRCOM7;static unsigned int LedFlash; /定義閃動(dòng)頻率計(jì)數(shù)變量bit EnableLight=0; /定義指示燈使能位#define ShowPort P2 /定義數(shù)碼管顯示端口un

47、signed char temp = 1;void tingzhi() M1A=0; /將 M1 電機(jī) A 端初始化為 0 M1B=0; /將 M1 電機(jī) B 端初始化為 0 M2A=0; /將 M2 電機(jī) A 端初始化為 0 M2B=0;void qianjin() M1A=1; 精選文檔 M1B=0; M2A=1; M2B=0;void houtui() M1A=0; M1B=1; M2A=0; M2B=1;void zuozhuan() M1A=0; M1B=1; M2A=1; M2B=0;void youzhuan() M1A=1; M1B=0; M2A=0; M2B=1;void Delay1ms(unsigned int i) unsigned char j,k; do j = 10; do k = 50; do _nop_(); while(-k); while(-j); while(-i); void delay_nus(unsigned int i) /延時(shí):i=12 ,i 的最小延時(shí)單 12 us精選文檔 i=i/10; while(-i); void delay_nms(unsigned int n) /延時(shí) n ms n=n+1; while(-n) delay_nus(900); /延