基于單片機(jī)的智能小車設(shè)計紅外避障

1、輪式移動機(jī)器人的設(shè)計報告單片機(jī)系統(tǒng)課程設(shè)計智能小車（避障及循跡）的設(shè)計學(xué)院： 班級： 姓名： 學(xué)號： 同組成員: 指導(dǎo)老師: 日期：輪式移動機(jī)器人的設(shè)計報告輪式移動機(jī)器人的設(shè)計報告摘要智能作為現(xiàn)代社會的新生產(chǎn)物，是未來的發(fā)展的一個重要方向，它可以按照預(yù)定 的模式在特定的環(huán)境里自動的運作，無需人為管理，便可以完成預(yù)期目標(biāo)。本設(shè) 計主要體現(xiàn)多功能小車的智能模式，設(shè)計中的理論方案、分析方法及特色與創(chuàng)新 點等對智能化機(jī)器人，智能家用電器等自動半自動機(jī)器人的設(shè)計與普及有一定的 整個智能小車設(shè)計主要以單片機(jī)為控制核心，通過紅外遙控實現(xiàn)小車前后左右的 移動，以及對小車功能模式的轉(zhuǎn)換；通過紅外傳感器，實現(xiàn)小車

2、的避障功能和循跡 功能。設(shè)計采用對比選擇，模塊獨立，綜合處理的研究方法。結(jié)合實際情況對比 方案優(yōu)劣選出最優(yōu)方案進(jìn)行設(shè)計。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)試檢測各模塊，得到正確的信號輸出，實現(xiàn)其應(yīng)有的功 能。最后將各個調(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)計與制作，能 使小車在一定的環(huán)境中智能化運轉(zhuǎn)。關(guān)鍵詞：智能小車 避障循跡遙控ABSTRACTSmart as a new product of moder n society, it is an importa nt directi o

3、n of future developme nt, it can be accordi ng to the predeterm ined pattern in a specific en vir onment of automatic operati on, without huma n man ageme nt, can achieve expected goal. This design mainly reflects themulti-functioncar in tellige nt mode, the theory in the desig n of scheme, an alysi

4、s method and special features and innovation point of intelligentrobot, intelligenthome applia nces such as the desig n of automatic semi-automatic robot and popularity have certa in refere nee sig nifica nee.The smart car design mainly by the single chip processor as the core, through in frared rem

5、ote con trol to realize the car moving around, as well as tothe car function modeconversion; Through the infrared sensor, achieve the function of car obstacle avoida nee and track ing fun cti on. In depe ndent desig n USES con trast to choose, module, in tegrated process ing methods.Comb ined with a

6、ctual situati on compari ng scheme to desig n and choose the optimal solution. From the infrared remotecontrol, infrared trackingandobstacle avoidanee, arein strict accordaneewith the scientificrigorousattitude to complete. Through debugging test module, get the correct output sig nal, realize its f

7、un cti on. Fin ally comb ine the modules of various debugg ing success on car body, comb ined with the program, through the si ngle-chip microcomputer eon trol, to effectively in tegrate various modules together, achieve the expected goals, complete the final desig n and production, can make the car

8、 intelligent operation in a certain en vir onment.Keywords: in tellige nt car avoida nee track ing eon trol第一章緒論11.1 設(shè)計的背景和意義 1.1.2智能小車的發(fā)展現(xiàn)狀2.1.3該設(shè)計的主要內(nèi)容和目的 4.第二章系統(tǒng)總體方案設(shè)計與論證 5.2.1 系統(tǒng)的總體方案設(shè)計 5.2.2主控系統(tǒng)6.2.3電機(jī)驅(qū)動模塊6.2.4循跡模塊6.2.5顯示模塊6.第三章 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計 7.3.1主控模塊的電路設(shè)計 AT89S52單片機(jī)的簡介7.3.2紅外避障模塊的電路設(shè)計 9.3.

9、2.1 LM393雙電壓比較器集成電路 . 紅外對管工作原理 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 .13第四章 系統(tǒng)軟件設(shè)計 .154.1 主程序1.5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實物圖35輪式移動機(jī)器人的設(shè)計報告第一章緒論1.1設(shè)計的背景和意義隨著電子技術(shù)、計算機(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。各種智能化 小車在市場玩具中也占一個很大的比例。根據(jù)美國玩具協(xié)會的調(diào)查統(tǒng)計，近年來全 球玩具銷量增幅與全球平均 GDP增幅大致相當(dāng)。而全球玩具市

10、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 電子互動式玩具已經(jīng)成為玩家行業(yè)發(fā)展的主流。如今知識工程、計算機(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)合起來取長補(bǔ)短，提高整體的優(yōu)勢更好的滿足

11、人們的需求。隨著人工智能技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)、自動控制技術(shù)的迅速發(fā)展，智能控制必將迎來它的發(fā)展新時代。計算機(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值 的。151.2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。智能小車是一個集環(huán)境感知、規(guī)劃決策、自動駕駛等功能于一體的綜合系統(tǒng)。它集中的運用了計算機(jī)、傳感器、信息。通 信、導(dǎo)航、人工智能及自動控制等技術(shù)，是典型的高新技術(shù)綜合體。一.

12、國外智能車設(shè)計競賽(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)是對未來科學(xué)家的激勵。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公路飛奔。(2) 韓國大學(xué)生智能車大賽韓國漢

13、陽大學(xué)汽車控制實驗室在飛思卡爾半導(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。組委會提供一個標(biāo)準(zhǔn)的汽車模型、直流電機(jī)和可充電式電池，參賽隊伍要制作一 個能夠自主識別路線的智能車，在專門設(shè)計的跑道上自動識別道路行駛，誰最快 跑完全程而沒有沖出跑道并且技術(shù)報告評分較高，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)校自動化專業(yè)指導(dǎo)分委員會與飛思卡爾半導(dǎo)體公 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)生智能汽車邀請賽，提供參賽隊的標(biāo)準(zhǔn)硬、軟件 技術(shù)平臺和競賽優(yōu)勝者獎

14、金，并為主辦單位提供一定的競賽組織經(jīng)費，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、機(jī)械設(shè)計、結(jié)構(gòu)設(shè)計等四大競賽并列，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 隊參加。賽道中只有直道和彎道，沒有上下坡。從賽車尋跡技術(shù)方案來看，賽道 檢測方式也大體分為紅外發(fā)射/接受管檢測方式和CC

15、D/CMO攝像頭檢測方式兩類。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個賽區(qū)，總決賽在上海交大舉行。總決賽 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(決賽前十名的隊伍全為攝像頭隊伍)。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551支代表隊伍參加了分區(qū)賽，104支隊伍 參加了總決賽。第三屆比賽保留了前兩屆

16、的要求，同時又增加了跑完全部路程起 跑線在3米內(nèi)停車的限制，對起跑線的識別又提出了嚴(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賽題組。(6) 競賽歷史第四屆，賽區(qū)+總決賽第四屆智能車總決賽在北京科技大學(xué)舉行，有 780支代表隊伍參加了分區(qū)賽，120 支隊伍參加了總決賽。第四屆比賽保留了前三屆的要求，同時又增加了窄道、更 復(fù)雜的背景、三角形標(biāo)識識別等更具有難度的內(nèi)容。增加了創(chuàng)意組，共有10個隊經(jīng)過初選進(jìn)入復(fù)賽。(7) 競賽的發(fā)展一第五屆，更具難度增加電磁組，擴(kuò)大創(chuàng)意組規(guī)模；賽道變窄，提高小車控制難度；措施更嚴(yán)密。1.3該設(shè)計的主要內(nèi)容和目的智能小車主要由由四

17、大組成部分：紅外避障部分、紅外循跡部分、執(zhí)行部分、 CPU智能小車要實現(xiàn)循跡識別路線，避障后退并選擇其他前進(jìn)路線。該設(shè)計主要 通過對系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計，軟件設(shè)計和程序的編寫，然后通過后期軟硬件調(diào)試 達(dá)到設(shè)計目的，使其具有上述功能。第二章系統(tǒng)總體方案設(shè)計與論證2.1系統(tǒng)的總體方案設(shè)計該系統(tǒng)以AT89S5單片機(jī)為核心的控制電路，采用模塊化的設(shè)計方案，禾I用紅 外遙控器代替開關(guān)按鍵控制小的啟動和停止，能夠輕松自如的實現(xiàn)小車的啟動停 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行到黑線上來檢測是否 有循跡功能，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，會自動啟動循跡功能模塊

18、，讓小車沿黑線跑，遇到障礙物時會后退并選擇其 他路線躲避障礙物。每個模塊都是相互獨立又相互協(xié)調(diào)配合，實現(xiàn)了小車的智能 控制。系統(tǒng)控制框圖如圖2.1所示：圖2.1系統(tǒng)控制框圖2.2主控系統(tǒng)我們采用單片機(jī)作為整個系統(tǒng)的核心，通過其控制行進(jìn)中的小車，以實現(xiàn)其既 定的性能指標(biāo)。充分分析我們的系統(tǒng)，其關(guān)鍵在于實現(xiàn)小車的自動控制，而在這 一點上，單片機(jī)就顯現(xiàn)出來它的優(yōu)勢一一控制簡單、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、有較為強(qiáng)大的控制功能及可位尋址操作功能、 價格低廉等優(yōu)點。所以，我們選定了 AT89S52單片機(jī)作為本設(shè)計的主控裝置。2.3電機(jī)驅(qū)動模塊采用功率三極管作為功率放大器的輸出

19、控制直流電機(jī)。線性型驅(qū)動的電路結(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，還可以實現(xiàn)頻繁的無級快速啟動、制動和反轉(zhuǎn)等優(yōu)點。2.4循跡模塊采用兩只紅外對管，分別置于小車車身左右兩側(cè)，根據(jù)兩只對管接受到白線 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

20、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]實用性最 終選擇了 5611BS 0.56英寸一位共陽紅色數(shù)碼管，實用性強(qiáng)且價格低廉。第三章系統(tǒng)硬件電路設(shè)計3.1主控模塊的電路設(shè)計3.1.1 AT89S52單片機(jī)的簡介AT89C52是一個低電壓，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只讀程序存儲器和256 bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲器(RAM),器件 采用ATME公司的高密度、非易失性存儲技術(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存儲單元，AT89C52單片機(jī)在電子行業(yè)中有著 廣泛的應(yīng)用。AT89C52

21、有 40個引腳，32個外部雙向輸入/輸出(I/O)端口，同時內(nèi)含2個外 中斷口，3個16位可編程定時計數(shù)器,2個全雙工串行通信口， 2個讀寫口線， 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存儲器結(jié)合在一起，特別是可反復(fù)擦寫的Flash存儲器可有效地降低開發(fā)成本。AT89C52有 PDIP、PQFP/TQF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仃刃FTD匚 fT2EX)P1.ir F仁CP1.3EFM-4 匚YMG別尸M匚 t'MISC； F'1.c (SCK) P1.7CHSTC 戸心円上匚 (TJC-P

22、j.-匚 r?TC F-3.： E trrr：.p3.3E 仃 m P3.4 r TIJ.SE OAiR)P3.& C ：5?PX.7 匚 JHALJ 匚 XTALJ 匚SNDLkJ14D23如4375詢e藍(lán)734n Q¥3e321031in詢cIB291427715262E1724ia23wZ2百器 vcc PC.DiADOj 訂 PC 1(AD1> 1PC2k A.C2J 2FCa(AD3) RM (ALM) F*a_5 (AD5) pc PC 7iAD7) JEVPP rTfT P2 7.A15 F2C. Al*； 1F2.5.A13J 口 P2 4|A12 P2

23、.3hA11n P22A1C1 二1尸3 : rA?i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，其主要用于會聚調(diào)整時的功能控制。功能包括對會 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，會聚調(diào)整控制， 會聚測試圖控制，紅外遙控信號IR的接收解碼及與主板CPUS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)位電路。VCC（40腳）和VSS（20腳）為供電端口，分別接+5

24、V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 制式的檢測及會聚調(diào)整狀態(tài)進(jìn)入的控制功能。3.2紅外避障模塊的電路設(shè)計3.2.1 LM393雙電壓比較器集成電路圖 3.2.1-1 LM393LM393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

25、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， 輸出電壓過渡的間隙，電源加旁路濾波并不能解決這個問題，標(biāo)準(zhǔn)PC板的設(shè)計對減小輸入-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， 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)換周期內(nèi)振蕩，如果輸入信號是脈沖波形，并且上升和下降時間相當(dāng)快，則滯 回將不需要。PIN CONNECTIONSOutput A TUInp

26、uts A j g-GndE3 VccOutput B-31 刁 * Inputs B(lop View)圖 3.2.1-2特點：工作溫度范圍:0 ° C - +70 ° CSVHC高度關(guān)注物質(zhì)):No SVHC (18-Jun-2010)236V， 雙電器件標(biāo)號：393工作電源電壓范圍寬，單電源、雙電源均可工作，單電源:源：土 1 土 18V;消耗電流小，ICC=0.8mA;輸入失調(diào)電壓小，VIO= 土 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

27、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，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)動和器件的B值所限制當(dāng)達(dá)到極限電流(16mA)時，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的丫 SAT限制。當(dāng)負(fù)載電流很小時,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。322紅外對管工作原理圖 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

28、原理都相同，由于黑色吸光，當(dāng)紅外發(fā)射管照 射在黑色物體上時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的狀態(tài)；同理，當(dāng)照射在白色表面時發(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)象就會出現(xiàn)高低電平之分，也就 是會出現(xiàn)所謂的0和1兩種狀態(tài)，此時再將此送到單片機(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。323紅外避障電路圖及工作原理圖 3.2.3-1圖 323-2特點：該傳感器模塊對環(huán)境光線適應(yīng)能力強(qiáng)，其具有一對紅外線發(fā)射與接收管，發(fā)射管

29、發(fā)射出一定頻率的紅外線，當(dāng)檢測方向遇到障礙物（反射面）時，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。1當(dāng)模塊檢測到前方障礙物信號時，前方側(cè)位紅色指示燈點亮電平，同時OUT端口持續(xù)輸出低電平信號,該模塊檢測距離24cm2、傳感器主動紅外線反射探測，因此目標(biāo)的反射率和形狀是探測距離的關(guān)鍵。其 中黑色探測距離最小，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)動一個 5V繼電

30、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直流電源對模塊進(jìn)行供電。3.3紅外循跡電路的設(shè)計圖 3.3-1圖 3.3-2圖 3.3-3輪式移動機(jī)器人的設(shè)計報告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。 因為內(nèi)部的四 個比較電路完全相同，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電路圖，比較器有兩個輸入端和一個輸出端，兩個輸入端一個 稱為同輸入端，用“ +”號表示，另一個稱為反相輸入端，用“一”表示。用作比 較兩個電路時，任意一個輸入端加一個固定電壓作參考電壓（也叫門限電壓）， 另一端

31、則直接接需要比較的信號電壓。當(dāng)“ +”端電壓高于“一”端電壓時，輸出 正電源電壓，當(dāng)“一”端電壓高于“ +”端電壓時，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。1輪式移動機(jī)器人的設(shè)計報告定義前方左側(cè)指示燈端口定義前方右側(cè)指示燈端口定義前方左側(cè)紅外探頭端口定義前方右側(cè)紅外探頭端口定義前方正前方紅外探頭端口定義左側(cè)電機(jī)驅(qū)動 A端定義左側(cè)電機(jī)驅(qū)動 B端定義右側(cè)電機(jī)驅(qū)動 A端定義右側(cè)電機(jī)驅(qū)動 B端定義語音識識別傳感器端口定義蜂鳴器端口第四章 系統(tǒng)軟件設(shè)計4.1主程序避障系統(tǒng)主程序#include <REGX52.H> / 包含51單片機(jī)相關(guān)的頭文件sb

32、it LeftLed=P2P;/sbit RightLed=P0A7;/ sbit FontLled=P1A7;sbit LeftIR=P3A5;/sbit RightlR=P3A6;/sbit FontIR=P3A7;/sbit M1A=P0A0;/sbit M1B=P0A1;/sbit M2A=P0A2;/sbit M2B=P0A3;/sbit B1=P0A4;/sbit SB1=P0A6;/15void tingzhi()M1A=0;/M1B=0;/M2A=0;/M2B=0;將M1電機(jī)A端初始化為0將M1電機(jī)B端初始化為0將M2電機(jī)A端初始化為0輪式移動機(jī)器人的設(shè)計報告void qian

33、jin()M1A=1;M1B=0;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;void delay_nus(unsigned int i) /延時：i>=12 ,i 的最小延時單 12 usi=i/10;while(-i);void delay_nms(unsigned int n) /延時 n msn=n+1;while(-n)delay_nus(900); /延時1ms,同時進(jìn)

34、行補(bǔ)償void ControlCar(unsigned char ConType) / tingzhi();switch(ConType)/case 1: / 前進(jìn)/qianjin();break;case 2: / 后退/houtui();/M2break;case 3: / 左轉(zhuǎn)/zuozhuan();/M2定義電機(jī)控制子程序判斷用戶設(shè)定電機(jī)形式判斷用戶是否選擇形式1判斷用戶是否選擇形式 2 電機(jī)反轉(zhuǎn)判斷用戶是否選擇形式 3電機(jī)正轉(zhuǎn)break;case 4: /右轉(zhuǎn)/判斷用戶是否選擇形式 4youzhuan();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

35、式 8tingzhi();break;/退岀當(dāng)前選擇void main()/主程序入口bit RunFlag=0;/定義小車運行標(biāo)志位RunShow=0;/初始化顯示狀態(tài)ControlCar(8);/初始化小車運行狀態(tài)while(1)/程序主循環(huán)Start:21LeftLed=LeftlR;/RightLed=RightlR;/FontLled= FontIR;SB仁 FontIR;if(FontIR = 0)/ControlCar(8);/delay_nms (300);ControlCar(2);delay_nms (1000);ControlCar(3);前方左側(cè)指示燈指示岀前方左側(cè)紅外

36、探頭狀態(tài)前方右側(cè)指示燈指示岀前方右側(cè)紅外探頭狀態(tài)如果前面避障傳感器檢測到障礙物停止/ 停止300MS 防止電機(jī)反相電壓沖擊/ 后退/ 后退 1500MS/導(dǎo)致系統(tǒng)復(fù)位輪式移動機(jī)器人的設(shè)計報告31delay_nms (1800);goto NextRun;if(FontlR = 1 )ControlCar(1);/delay_nms (10);goto NextRun;右側(cè)沒有信號時，開始向左轉(zhuǎn)一定的角度goto Start;NextRun:ControlCar(1);循跡程序#include <REGX52.H> /包含51單片機(jī)相關(guān)的頭文件sbit LeftLed=P2A0;/s

37、bit RightLed=P0A7;/sbit FontLled=P1A0;sbit LeftIR=P3A5;/sbit RightlR=P3A6;/sbit FontIR=P3A7;/sbit M1A=P0A0;/sbit M1B=P0A1;/sbit M2A=P0A2;/sbit M2B=P0A3;/sbit B1=P0A4;/定義前方左側(cè)指示燈端口定義前方右側(cè)指示燈端口定義前方左側(cè)紅外探頭端口定義前方右側(cè)紅外探頭端口定義前方正前方紅外探頭端口定義左側(cè)電機(jī)驅(qū)動 A端定義左側(cè)電機(jī)驅(qū)動 B端定義右側(cè)電機(jī)驅(qū)動 A端定義右側(cè)電機(jī)驅(qū)動 B端定義語音識識別傳感器端口定義蜂鳴器端口將M1電機(jī)A端初始化為

38、0將M1電機(jī)B端初始化為0將M2電機(jī)A端初始化為0sbit SB仁POP;/void tingzhi()M1A=0;/M1B=0;/M2A=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;void youzhuan()M1A=1;M1B=0;M2A=0;M2B=1;void delay_nus(unsigned int i) /延時：i>=12 ,i的最小延時單 12 usi=i/10;whi

39、le(-i);void delay_nms(unsigned int n) /延時 n msn=n+1;while(-n)delay_nus(900); /延時1ms,同時進(jìn)行補(bǔ)償定義電機(jī)控制子程序void ControlCar(unsigned char ConType) /tingzhi();switch(ConType)case 1: / 前進(jìn)qianjin();break;/判斷用戶設(shè)定電機(jī)形式判斷用戶是否選擇形式1case 2: / 后退/判斷用戶是否選擇形式 2houtui();M2電機(jī)反轉(zhuǎn)break;case 3: /左轉(zhuǎn)/判斷用戶是否選擇形式 3zuozhuan();M2電機(jī)正

40、轉(zhuǎn)break;case 4: /右轉(zhuǎn)/判斷用戶是否選擇形式 4youzhuan();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 8tingzhi();break;/退岀當(dāng)前選擇void main()/主程序入口bit RunFlag=0;/定義小車運行標(biāo)志位RunShow=0;/初始化顯示狀態(tài)ControlCar(8);/初始化小車運行狀態(tài)while(1)/程序主循環(huán)Start:LeftLed=LeftlR;/前方左側(cè)指示燈指示岀前方左側(cè)紅外探頭狀態(tài)RightLed=RightIR;/前方右側(cè)指示燈指示岀前方右側(cè)紅外探頭狀態(tài)FontLled= FontIR

41、;SB仁LeftIR;if(LeftIR = 0 && RightIR = 0)/ControlCar(l);/delay_nms (10);goto NextRun;if(LeftIR = 0 && RightIR = 1)ControlCar(3);/delay_nms (10);goto NextRun;if(LeftIR = 1 && RightIR = 0)ControlCar(4);/delay_nms (10);goto NextRun;三個紅外檢測到黑線，就前進(jìn)左側(cè)沒有信號時，開始向右轉(zhuǎn)一定的角度右側(cè)沒有信號時，開始向左轉(zhuǎn)一定的角

42、度右側(cè)沒有信號時，開始向左轉(zhuǎn)一定的角度goto Start;NextRun:ControlCar(8);第五章總結(jié)通過此次課程設(shè)計，使我更加扎實的掌握了有關(guān)智能小車設(shè)計方面的知識，在設(shè) 計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)這方面的知識欠缺和經(jīng)驗不足。實踐出真知，通過親自動手制作，使我們掌握的知識不再是紙上談兵，而是通過 自己的雙手去實踐。在課程設(shè)計過程中，我們不斷發(fā)現(xiàn)錯誤，不斷改正，不斷領(lǐng) 悟，不斷獲齲最終的檢測調(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)計終于順利完成了，在設(shè)計中遇到了很多問

43、題，最后在老師 的指導(dǎo)下，終于游逆而解。在今后社會的發(fā)展和學(xué)習(xí)實踐過程中，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)不可能收獲成功，收獲喜悅，也永遠(yuǎn)不可能得到社會 及他人對你的認(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.20073 譚浩強(qiáng).C程序設(shè)計.北京：清華大學(xué)出版社，2005,74 張立.電子世界J.電動小車的循跡.20045 武慶生，仇梅.單

44、片機(jī)原理與應(yīng)用（M 電子科技大學(xué)出版，1998,12 徐科軍傳感器與檢測技術(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)初級教程M.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，20032002,1012 盧靜，陳非凡，張高飛等.基于單片機(jī)的無刷直流電動機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計.北京機(jī)械工業(yè)學(xué)院學(xué)報,13 張燕，曾光宇.光電式傳感器的應(yīng)用與發(fā)展J.科技情報開發(fā)與經(jīng)濟(jì)，2007輪式移

45、動機(jī)器人的設(shè)計報告附錄1程序清單#include <REGX52.H> / 包含51單片機(jī)相關(guān)的頭文件#include <intrins.h>sbit LeftLed=P2P;/sbit RightLed=P0A7;/sbit FontLled=P1A7;sbit LeftIR=P3A5;/sbit RightlR=P3A6;/sbit FontIR=P3A7;/定義前方左側(cè)指示燈端口定義前方右側(cè)指示燈端口定義前方左側(cè)紅外探頭端口定義前方右側(cè)紅外探頭端口 定義前方正前方紅外探頭端口sbit M1A=P0A0;/定義左側(cè)電機(jī)驅(qū)動A端sbit M1B=P0A1;/定義左側(cè)電

46、機(jī)驅(qū)動B端sbit M2A=P0A2;/定義右側(cè)電機(jī)驅(qū)動A端sbit M2B=P0A3;/定義右側(cè)電機(jī)驅(qū)動B端sbit B1= P0A4;sbit SB1=P0A6;sbit IRIN=P3A3;/定義語音識識別傳感器端口/定義蜂鳴器端口/定義紅外接收端口unsigned char code LedShowData=0x03,0x9F,0x25,0x0D,0x99, /定義數(shù)碼管顯示數(shù)據(jù)0x49,0x41,0x1F,0x01,0x19;/0,1,2,3,4,5,6,7,8,9unsigned char code RecvData=0x19,0x46,0x15,0x43,0x44,0x40,0x

47、0D,0x0E,0x00,0x0F;unsigned char IRCOM7;static unsigned int LedFlash;/bit EnableLight=0;/#define ShowPort P2/定義閃動頻率計數(shù)變量定義指示燈使能位定義數(shù)碼管顯示端口unsigned char temp = 1;void tingzhi()M1A=0;/M1B=0;/M2A=0;/將M1電機(jī)A端初始化為0將M1電機(jī)B端初始化為0將M2電機(jī)A端初始化為049M2B=0;void qianjin()M1A=1;M1B=0;M2A=1;M2B=0;void houtui()M1A=0;M1B=1;

48、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;doj = 10;dok = 50;do_nop_();while(-k);while(-j);while(-i);void delay_nus(unsigned int i) /延時：i>=12 ,i 的最小延時單 12 usi=i/10;while(-i);void delay_nms(unsigned in

49、t n) /延時 n ms n=n+1;延時1ms,同時進(jìn)行補(bǔ)償while(-n)delay_nus(900); /void delayms(unsigned char x)unsigned char i;/while(x-)/for (i = 0; i<13; i+) void Delay()/unsigned int DelayTime=30000;while(DelayTime-);/return;/void ControlCar(unsigned char ConType) /14mS0.14mS延時程序定義臨時變量延時時間循環(huán)延時定義延時子程序/定義延時時間變量開始進(jìn)行延時循環(huán)

50、 子程序返回定義電機(jī)控制子程序tingzhi();switch(ConType)/case 1: / 前進(jìn)/tingzhi();擊主板導(dǎo)致系統(tǒng)復(fù)位/Delay1ms(50);LeftLed = 0 ;qianjin();break;case 2: / 后退/ tingzhi();判斷用戶設(shè)定電機(jī)形式判斷用戶是否選擇形式1/進(jìn)入前進(jìn)之前先停止一段時間防止電機(jī)反向電壓沖判斷用戶是否選擇形式2/ 進(jìn)入后退之前先停止一段時間 防止電機(jī)反向void ControlCar_yaokong(unsigned char ConType) switch case語句)/定義電機(jī)控制子程序（紅外遙控單獨設(shè)置一個tingzhi();switch(ConType)case 1: /前進(jìn)tingzhi();擊主板導(dǎo)致系統(tǒng)復(fù)位/判斷用戶設(shè)定電機(jī)形式/判斷用戶是否選擇形式1/進(jìn)入前進(jìn)之前先停止一段時間防