基于单片机的智能小车控制新版系统.doc

湖南工业职业技术学院毕 业 设 计课题名称 基于51与单片机智能小车控制系统 系（院）名称 电气工程系 专业及班级 学生姓名 学 号 指引教师 完毕日期 年 11 月 19 日摘 要随着国内科学技术进步，智能化作为当代社会新产物开始越来越普及，各种高科技也广泛应用于智能小车和机器人玩具制造领域，使智能机器人越来越多样化。智能小车是一种各种高薪技术集成体，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知识，可以涉及到当今许多前沿领域技术。 整个小车平台重要以51单片机为控制核心，通过无线遥控实现迈进后退和转向行驶，通过红外线传感器,实现小车自适应巡航、避障等功能。设计采用对比选取，模块独立，综合解决研究办法。通过翻阅大量有关文献资料，分析整顿出关于信息，在此基本上列出不同解决方案，结合实际状况对比喻案优劣选出最优方案进行设计。从电机车体，最小系统到无线遥控，红外线对管自动寻迹再到红外线自动避障和语音控制，完毕各模块设计。通过调试检测各模块，得到对的信号输出，实现其应有功能。最后将各个调试成功模块结合到小车车体上，结合程序，通过单片机控制，将各模块有效整合在一起，达到所预期目的，完毕最后设计与制作，能使小车在一定环境中智能化运转。核心字：智能小车，单片机，红外传感器。目录第一章 绪 论- 1 -1.1.1智能循迹小车概述- 1 -1.1.2课题研究目和意义- 2 -1.1.3智能循迹小车智能循迹分类- 3 -1.1.4智能循迹小车应用- 3 -第二章 方案设计- 5 -2.1 主控系统- 5 -2.2单片机最小系统- 6 -2.2.1 STC89C52简介- 6 -2.2.2 时钟电路- 8 -2.2.3复位及复位电路- 8 -2.3 电机驱动模块- 10 -2.4循迹及避障模块- 11 -2.5机械系统- 11 -2.6电源模块- 11 -第三章 硬件设计- 12 -3.1总体设计- 12 -3.1.1主板设计框图- 12 -主板设计框图如图3-1，所需原件清单如表3-1- 12 -3.2驱动电路（参照文献4）- 13 -3.3信号检测模块- 13 -3.4主控电路- 14 -第四章 软件设计- 15 -4.1程序功能描述与设计思路- 15 -4.1.1程序功能与设计思路- 15 -4.1.2程序设计思路- 16 -4.2程序流程图- 16 -第五章 调试与总结195.1 调试195.1.1 调试工具195.1.2调试过程195.2 总结19附录23第一章 绪 论1.1.1智能循迹小车概述自智能循迹小车又被称为Automated Guided Vehicle，简称AGV，是二十世纪五十年代研发出来新型智能搬运机器人。智能循迹小车是指装备如电磁，光学或其她自动导引装置，可以沿设定引导途径行驶，安全运送车。工业应用中采用充电蓄电池为重要动力来源，可通过电脑程序来控制其选取运动轨迹以及其他动作，也可把电磁轨道黏贴在地板上来拟定其行进路线，无人搬运车通过电磁轨道所带来讯息进行移动与动作，无需驾驶员操作，将货品或物料自动从起始点运送到目地。AGV另一种特点是高度自动化和高智能化，可以依照仓储货位规定、生产工艺流程等变化而灵活变化行驶途径，并且变化运营途径费用与老式输送带和传送线相比非常低廉。AGV小车普通配有装卸机构，可与其他物流设备自动接口，实现货品装卸与搬运全自动化过程。此外，AGV小车依托蓄电池提供动力，尚有清洁生产、运营过程中无噪音、无污染特点，可用在工作环境清洁地方。随着社会不断发展，科学技术水平不断提高，人们但愿创造出一种来代替人来做某些非常危险，或者规定精度很高等其她事情工具，于是就诞生了机器人这门学科。世界上诞生第一台机器人诞生于1959年，至今已有50近年历史，机器人技术也获得了飞速发展和进步，现已发展成一门包括：机械、电子、计算机、自动控制、信号解决，传感器等多学科为一体性尖端技术。循迹小车共历了三代技术创新变革：第一代循迹小车是可编程示教再现型，不装载任何传感器，只是采用简朴开关控制，通过编程来设立循迹小车途径与运动参数，在工作过程中，不能依照环境变化而变化自身运动轨迹。支持离线编程，第二代循迹小车具备一定感知和适应环境能力，此类循迹小车装有简朴传感器，可以感觉到自身运动位置，速度等其她物理量，电路是一种闭环反馈控制系统，能适应一定外部环境变化。第三代循迹小车是智能，当前在研究和发展阶段，以各种外部传感器构成感官系统，通过采集外部环境信息，精准地描述外部环境变化。智能循迹小车，能独立完毕任务，有其自身知识基本，多信息解决系统，在构造化或半构造化工作环境中，依照环境变化作出决策，有一定适应能力，自我学习能力和自我组织能力。为了让循迹小车能独立工作，一方面应具备较高智慧和更广泛应用，研究各种新机传感器，另一方面，也掌握各种多类传感器信息融合技术，这样循迹小车可以更精确，更全面获得所处环境信息。 1.1.2课题研究目和意义随着电子技术、计算机技术和制造技术飞速发展，数码相机、DVD、洗衣机、汽车等消费类产品越来越呈现光机电一体化、智能化、小型化等趋势。各种智能化 小车在市场玩具中也占一种很大比例。依照美国玩具协会调查记录，近年来全 球玩具销量增幅与全球平均GDP增幅大体相称。而全球玩具市场内在构造比重却 发生了重大变化：老式玩具市场比重正在逐渐缩水，高科技含量电子玩具则蒸蒸日上。美国玩具市场高科技电子玩具年销售额交增长52%， 而老式玩具年销售额仅增长3%。英国玩具零售商协会选出圣诞节最受欢迎十大玩具中，有7款玩具配有电子元件。从这些数字可以看出，高科技含量 电子互动式玩具已经成为玩家行业发展主流。 如今知识工程、计算机科学、机电一体化和工业一体化等许多领域都在讨论智 能系统，人们规定系统变得越来越智能化。显然老式控制观念是无法满足人们 需求，而智能控制与这些老式控制有机结合起来取长补短，提高整体优势更 好满足人们需求。随着人工智能技术、计算机技术、自动控制技术迅速发展， 智能控制必将迎来它发展新时代。计算机控制与电子技术融合为电子设备智能化 开辟了辽阔前景。因而，遥控加智能技术研究、应用都是非常故意义并且有很高市场价值。 人类研究活动已挣脱了地球生物圈束缚而广泛地进入外层空间和海洋深处。对月球和太阳系其她行星探测，对太阳系以外宇宙进行考察，对数千米如下海底研究，都是当前单靠人力所不能及。自动控制系统正在代替人们完毕这些任务。在战场上军事活动中，在恶劣环境条件下生产劳动中，凡不适当由人直接承担任务，均可由自动控制系统代替，如智能小车可以适应不同环境，不受温度、湿度等条件影响，完毕危险地段、人类无法介入等特殊状况下任务。高科技自动控制系统及装置已日益成为当代社会活动中离不开自动智能设备。 1.1.3智能循迹小车智能循迹分类 AGV从创造至今已有50近年历史，随着应用领域范畴不断扩大，其种类和形式也变得更加多样化。普通依照行驶导航方式将智能循迹小车分为如下几种类型： (1)电磁感应式 电磁感应式引导普通在地面上，沿预定途径埋电线，当高频电流通过导线，电线周边产生电磁场流动，AGV小车上安装两个对称电磁感应传感器，她们收到电磁信号差别可以反映AGV偏离限度途径限度。 AGV自动化控制系统，基于这种偏差值，以控制车辆转向，持续动态闭环控制设立可以保证AGV对设定途径稳定自动跟踪。在当前商业用途AGV中，特别是大型和中型小车，绝大多数都采用电磁感应导航。 (2)激光式 安装有可旋转激光扫描器AGV，可安装在墙壁或有高反射激光定位标志支柱上或者途径上运营，AGV依托激光扫描器发射激光束，然后接受由四周定位标志反射回激光束，车载计算机，计算出当前车辆位置和运动方向，通过内置数字地图和校准位置相比，以实现自动解决。当前，这种AGV类型应用比较广泛。基于同样原理，如果激光扫描仪被红外线发射器，或超声波发射取代，激光制导AGV小车可以转变为红外引导和超声引导AGV。(3)视觉式 视觉引导式AGV是迅速发展和比较成熟AGV，这种AGV配备CCD摄像机，传感器和车载电脑，在车载计算机中设立有AGV欲行驶途径周边环境图像数库。在AGV行驶过程中，相机得到图像与图像数据库进行比较，以拟定当前位置和车辆周边图像信息并对驾驶下一步作出决定。这种AGV小车并不需要设立任何人工物理途径，因此在理论上具备灵活性，在计算机图像采集，存储和解决技术飞速发展今天，这种类型AGV实用性越来越强。此外，尚有铁磁陀螺惯性引导式AGV、光学引导式AGV等各种形式AGV。1.1.4智能循迹小车应用 智能循迹小车发展历史及重要应用场合如下： (1)仓储业 1954年，来自美国南卡罗来纳州Mercury Motor Freight公司成为第一批把AGV小车应用到仓库使用者，来实现出入库货品自动解决。至今世界上有超过2100个厂家把大概2万台大型或小型AGV小车应用到自己仓库中。中华人民共和国海尔集团在把9台AGV小车投产到了自己仓库区，形成一种灵活AGV自动数据库解决系统，轻松地完毕了每天至少33500储存和装卸货品任务。 (2)制造业 在制造业生产线中AGV小车大显身手，迅速，精准，灵活完毕材料运送任务。由多台AGV小车构成物流运送解决系统，较人工搬运系统来说更灵活，运送路线可以依照生产过程及时调节，使一条生产线，生产十几种产品，大大提高了生产灵活性，公司竞争力。在1974年瑞典沃尔沃卡尔马汽车组装厂，提高了运送系统灵活性，使用以AGV小车为载运工具装配线，采用该装配线后，减少了20%装配时间、减少了39%组装错误，减少了57%投资资金回收时间以及减少了5%员工费用。当前，在世界重要汽车生产厂家，如通用、丰田、克莱斯勒、大众AGV小车已被广泛应用。近年来，作为CIMS(Computer Integrated Manufacturing Systems，直译为基于计算机当代集成制造系统)基本搬运工具，AGV已经进一步到机械加工，家电制造，微电子制造，烟草等行业，生产业和加工业已成为AGV小车使用最广泛领域。(3)邮局、图书馆、港口码头和机场 在邮局，图书馆，码头和机场候机楼等人口密集公众场合，存在着大量物品运送工作，布满不定性和动态性强特点，搬运过程往往也很单一。AGV有着可并行工作、自动化、智能化和解决灵活特点，可以较好满足这些场合运送规定。1983年瑞典大斯得哥尔摩邮局，1988年日本东京多摩邮局，1990年中华人民共和国上海邮政相继开始使用AGV小车来完毕邮品搬运工作。在荷兰鹿特丹港口，50辆被称为“院子里拖拉机”AGV小车每天都在把集装箱从船边运送到几百米以外仓库中。 (4)烟草、医药、化工、食品对于解决某些需要在清洁、安全、无排放污染等其她特殊环境规定产品生产如烟草、制药、食品、化工等产品时应考虑AGV小车应用。在全国许多卷烟公司，如青岛颐中集团、玉溪红塔集团、红河卷烟厂、淮阴卷烟厂，应用激光引导式AGV完毕托盘货品搬运工作。 (5)危险场合和特种行业 在军事方面，以AGV小车为基本有着自动驾驶和检测功能设备，可用于战场侦察和扫雷，英国军方正在开发MINDER侦察系统，这是一种具备地雷探测、销毁和路线验证能力自动型侦察车。在钢铁厂，AGV小车负责炉料运送，大大减少了工人们劳动强度。在核电厂核储存地点使用AGV小车，以避免辐射危险。AGV小车可在黑暗环境中，精确、可靠运送物料。第二章 方案设计依照课题规定，拟定如下方案：在既有智能小车基本上，加上超声波测距器，实现智能小车速度、位置、运营状况实时测量，并将测量数据传至单片机进行解决，然后由单片机依照所测量各种数据实现对电动车智能控制。这种方案能实现对电动机运动状态进行实时控制，控制灵活、可靠、精度高，可满足对系统各项规定。2.1 主控系统依照设计规定，我以为该设计属于多输入复杂程序控制问题，因而我拟定了如下几种方案，详细如下：方案一：STC89C52是STC公司生产一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具备 8K 在系统可编程Flash存储器。STC89C52使用典型MCS-51内核，但做了诸多改进使得芯片具备老式51单片机不具备功能。在单芯片上，拥有机灵8 位CPU和在系统可编程Flash，使得STC89C52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效解决方案。方案二：AVR单片机是 Atmel 公司 1997 年推出 RISC 单片机。RISC(精简指令系记录算机)是相对于CISC(复杂指令系记录算机)而言。RISC 并非只是简朴地去减少指令，而是通过使计算机构造更加简朴合理而提高运算速度。RISC 优先选用使用频率最高简朴指令，避免复杂指令:并固定指令宽度，减少指令格式和寻址方式种类，从而缩短指令周期，提高运营速度。由于 AVR 采用了 RISC 这种构造，使AVR系列单片机都具备了1MIPS/MHz(百万条指令每秒/兆赫兹)高速解决能力。方案三：FPGA是由存储在片内RAM中程序来设立其工作状态，因而，工作时需要对片内RAM进行编程。顾客可以依照不同配备模式，采用不同编程方式。加电时，FPGA芯片将EPROM中数据读入片内编程RAM中，配备完毕后，FPGA进入工作状态。掉电后，FPGA恢复成白片，内部逻辑关系消失，因而，FPGA可以重复使用。FPGA编程不必专用FPGA编程器，只须用通用、PROM编程器即可。当需要修改FPGA功能时，只需换一片EPROM即可。这样，同一片FPGA，不同编程数据，可以产生不同电路功能。因而，FPGA使用非常灵活。方案比较:采用单片机作为整个系统核心，用其控制行进中小车，以实现其既定性能指标。充分分析咱们系统，其核心在于实现小车自动控制，而在这一点上，单片机就显现出来它优势控制简朴、以便、快捷。这样一来，单片机就可以充分发挥其资源丰富、有较为强大控制功能及可位寻址操作功能、价格低廉等长处。因而，这种方案是一种较为抱负方案。针对本设计特点多开关量输入复杂程序控制系统，需要擅长解决多开关量原则单片机，而不能用精简I/O口和程序存储器小体积单片机，D/A、A/D功能也不必选用。依照这些分析,我选定了STC89C52单片机作为本设计主控装置，51单片机具备功能强大位操作指令，I/O口均可按位寻址，程序空间多达8K，对于本设计也绰绰有余，更可贵是51单片机价格非常低廉。在综合考虑了传感器、两部电机驱动等诸多因素后，咱们决定采用一片单片机，充分运用STC89C52单片机资源。2.2单片机最小系统2.2.1 STC89C52简介 STC89C52是一种带8K字节闪烁可编程可檫除只读存储器（FPEROM-FlashPargramabieandErasableReadOnlyMemory）低电压，高性能COMOS8微解决器，俗称单片机。该器件采用ATMEL搞密度非易失存储器制造技术制造，与工业原则MCS-51指令集和输出管脚相兼容。图2-1 单片机实物图STC89C52详细简介如下：1.主电源引脚（2根）VCC(Pin40)：电源输入，接5V电源GND(Pin20)：接地线2.外接晶振引脚（2根）XTAL1(Pin19)：片内振荡电路输入端XTAL2(Pin20)：片内振荡电路输出端3.控制引脚（4根）RST/VPP(Pin9)：复位引脚，引脚上浮现2个机器周期高电平将使单片机复位。ALE/PROG(Pin30)：地址锁存容许信号PSEN(Pin29)：外部存储器读选通信号EA/VPP(Pin31)：程序存储器内外部选通，接低电平从外部程序存储器读指令，如果接高电平则从内部程序存储器读指令。 4.可编程输入/输出引脚（32根） STC89C52单片机有4组8位可编程I/O口，分别位P0、P1、P2、P3口，每个口有8位（8根引脚），共32根。 PO口（Pin39Pin32）：8位双向I/O口线，名称为P0.0P0.7P1口（Pin1Pin8）：8位准双向I/O口线，名称为P1.0P1.7P2口（Pin21Pin28）：8位准双向I/O口线，名称为P2.0P2.7P3口（Pin10Pin17）：8位准双向I/O口线，名称为P3.0P3.7 图2-2 单片机引脚图 STC89C52重要功能如表一所示： 表一 STC89C52重要功能 重要功能特性兼容MCS51指令系统8K可重复擦写FlashROM32个双向I/O口256x8bit内部RAM3个16位可编程定期/计数器中断时钟频率0-24MHz2个串行中断可编程UART串行通道2个外部中断源共6个中断源2个读写中断口线3级加密位低功耗空闲和掉电模式低功耗空闲和掉电模式2.2.2 时钟电路 STC89C52内部有一种用于构成振荡器高增益反相放大器，引脚RXD和TXD分别是此放大器输入端和输出端。时钟可以由内部方式产生或外部方式产生。内部方式时钟电路如图2-3(a)所示，在RXD和TXD引脚上外接定期元件，内部振荡器就产生自激振荡。定期元件普通采用石英晶体和电容构成并联谐振回路。晶体振荡频率可以在1.212MHz之间选取，电容值在530pF之间选取，电容值大小可对频率起微调作用。 外部方式时钟电路如图2-3(b)所示，RXD接地，TXD接外部振荡器。对外部振荡信号无特殊规定，只规定保证脉冲宽度，普通采用频率低于12MHz方波信号。片内时钟发生器把振荡频率两分频，产生一种两相时钟P1和P2，供单片机使用。 如图所示，RXD接地，TXD接外部振荡器。对外部振荡信号无特殊规定，只规定保证脉冲宽度，普通采用频率低于12MHz方波信号。片内时钟发生器把振荡频率两分频，产生一种两相时钟P1和P2，供单片机使用。RXD接地，TXD接外部振荡器。对外部振荡信号无特殊规定，只规定保证脉冲宽度，普通采用频率低于12MHz方波信号。片内时钟发生器把振荡频率两分频，产生一种两相时钟P1和P2，供单片机使用。 （a）内部时钟电路 （b）外部时钟电路 图2-3 时钟电路2.2.3复位及复位电路（1）复位操作复位是单片机初始化操作。其重要功能是把PC初始化为0000H，使单片机从0000H单元开始执行程序。除了进入系统正常初始化之外，当由于程序运营出错或操作错误使系统处在死锁状态时，为挣脱困境，也需按复位键重新启动。除PC之外，复位操作还对其她某些寄存器有影响，它们复位状态如表二所示表二复位状态表寄存器复位状态寄存器复位状态PC0000HTCON00HACC00HTL000HPSW00HTH000HSP07HTL100HDPTR0000HTH100HP0-P3FFHSCON00HIPXX000000BSBUF不定IE0X000000BPCON0XXX0000BTMOD00H（2）复位信号及其产生RST引脚是复位信号输入端。复位信号是高电平有效，其有效时间应持续24个振荡周期(即二个机器周期)以上。若使用颇率为6MHz晶振，则复位信号持续时间应超过4us才干完毕复位操作。产生复位信号电路逻辑如图整个复位电路涉及芯片内、外两某些。外部电路产生复位信号(RST)送至施密特触发器，再由片内复位电路在每个机器周期S5P2时刻对施密特触发器输出进行采样，然后才得到内部复位操作所需要信号。复位操作有上电自动复位相按键手动复位两种方式。上电自动复位是通过外部复位电路电容充电来实现，其电路如图24（a）所示。这佯，只要电源Vcc上升时间不超过1ms，就可以实现自动上电复位，即接通电源就成了系统复位初始化。按键手动复位有电平方式和脉冲方式两种。其中，按键电平复位是通过使复位端经电阻与Vcc电源接通而实现，其电路如图24（b）所示；而按键脉冲复位则是运用RC微分电路产生正脉冲来实现。上述电路图中电阻、电容参数合用于6MHz晶振，能保证复位信号高电平持续时间不不大于2个机器周期。其电路如图24（c）所示： （a）上位电路 （b）按键电平复位 （c）按键脉冲复位 图2-4 复位电路 2.3 电机驱动模块采用功率三极管作为功率放大器输出控制直流电机。线性型驱动电路构造和原理简朴，加速能力强，采用由达林顿管构成H型桥式电路(如图2-5)。用单片机控制达林顿管使之工作在占空比可调开关状态下，精准调节电动机转速。这种电路由于工作在管子饱和截止模式下，效率非常高，H型桥式电路保证了简朴实现转速和方向控制，电子管开关速度不久，稳定性也极强，是一种广泛采用PWM调速技术。现市面上有诸多此种芯片，我选用了L298N这种调速方式有调速特性优良、调节平滑、调速范畴广、过载能力大，能承受频繁负载冲击，还可以实现频繁无级迅速启动、制动和反转等长处。因而决定采用使用功率三极管作为功率放大器输出控制直流电机。 图2-5 H桥式电路2.4循迹及避障模块采用两只红外对管，分别置于小车车身前轨道两侧，依照两只光电开关接受到白线与黑线状况来控制小车转向来调节车向，测试表白，只要合理安装好两只光电开关位置就可以较好实现循迹功能。(参照文献3)采用一只红外对管置于小车右侧。通过测试此种方案就能较好实现小车避开障碍物，且充分运用资源而不挥霍。(参照文献3)2.5机械系统 本题目规定小车机械系统稳定、灵活、简朴，而三轮运动系统具备以上特点。驱动某些：由于玩具汽车直流电机功率较小，而小车上装有电池、电机、电子器件等，使得电机承担较重。为使小车可以顺利启动，且运动平稳，在直流电机和轮车轴之间加装了三级减速齿轮。电池安装：将电池放置在车体电机先后位置，减少车体重心，提高稳定性，同步可增长驱动轮抓地力，减小轮子空转所引起误差。简朴，而三轮运动具备以上特点。2.6电源模块 采用4支1.5V电池单电源供电，但6V电压太小不能同步给单片机与与电机供电。 第三章 硬件设计3.1总体设计 智能小车采用前轮驱动，前轮左右两边各用一种电机驱动，调制前面两个轮子转速起停从而达到控制转向目，后轮是万象轮，起支撑作用。将循迹光电对管分别装在车体下左右。当车身下左边传感器检测到黑线时，主控芯片控制左轮电机停止，车向左修正，当车身下右边传感器检测到黑线时，主控芯片控制右轮电机停止，车向右修正。避障原理和循线同样，在车身右边装一种光电对管，当其检测到障碍物时，主控芯片给出信号报警并控制车子倒退,转向，从而避开障碍物。3.1.1主板设计框图 主板设计框图如图3-1，所需原件清单如表3-1图3-1主板设计框图元件数量元件数量元件数量直流电机2只电阻若干集成电路芯片若干单片机1块二极管若干电容若干红外对管3只蜂鸣器1只电位器若干12M晶振1只杜邦线若干玩具小车1个排针若干3.2驱动电路（参照文献4） 小型直流电机专用驱动器，所用芯片L293属于H桥集成电路，其输出电流为1000mA，最高电流2A，最高工作电压36V，可以驱动感性负载，特别是其输入端可以与单片机直接相联，从而很以便地受单片机控制。当驱动小型直流电机时，可以直接控制两路电机，并可以实现电机正转与反转，实现此功能只需变化输入端逻辑电平。本模块具备体积小，控制以便特点。采用此模块定会使您电机控制自如，应对小车题目轻松自如。驱动原理图如图3-2。 图3-2电机驱动电路3.3信号检测模块小车循迹原理是小车在画有黑线白纸“路面”上行驶，由于黑线和白纸对光线反射系数不同，可依照接受到反射光强弱来判断“道路”黑线。笔者在该模块中运用了简朴、应用也比较普遍检测办法红外探测法。红外探测法，即运用红外线在不同颜色物体表面具备不同反射性质特点，不断地向外发射红外光，当红外光遇到白色障碍物时发生漫反射，反射光被与之相对接受管接受；如果遇到黑色物体则红外光被吸取，接受管接受不到红外光。将接受管成果送给单片机。单片机就与否收到反射回来红外光为根据来进行相应解决。依照它特性可以用于智能小车寻迹或避障。红外对管白色为发射管，长引脚为正极，接高电位。黑色为接受管，长引脚接地，短引脚接高电位.电路图如图3-3。 图3-3 循迹原理图3.4主控电路 本模块重要是对采集信号进行分析，同步给出PWM波控制电机速度，起停。以及再检测到障碍报警等作用。其电路图如图图3-4主控电路第四章 软件设计4.1程序功能描述与设计思路 进行微机控制系统设计时，除了系统硬件设计外，大量工作就是如何依照每个生产对象实际需要设计应用程序。因而，软件设计在微机控制系统设计中占重要地位。对于本系统，软件更为重要。4.1.1程序功能与设计思路 1、当单片机接受到光电开关与避障信号后，控制电机左转右转，实现循迹。2、编制程序使单片机驱动超声波检测模块检测前方小车距离，调节后车 车速。 3、光电开关程序实现两小车之间互相通信，实现超车、领跑功能。 4.1.2程序设计思路1、循迹转弯设计思路当左右两边光电开关都接受到检车信号时，两光电开关都输出低电平，小车 直行；当左右光电开关分别为接受不到信号、接受到信号时，左右光电开关分别输出高、低电平，小车右拐；当左右光电开关分别为接受到信号、接受不到信号时，左右光电开关分别输出低、高电平，小车左拐。当检测到拐弯标志时，输出为高电平，并实现对标志线计数功能，作为小车起始、拐弯、超车标志，实现小车起始、拐弯与超车。4.2程序流程图 1、主程序流程图如图所示 图4-1主流程图2循迹子程序流程图如图所示 图4-2循迹子程序流程3.单片机系统流程图如图所示4-3单片机系统流程图第五章 调试与总结5.1 调试5.1.1 调试工具仪器名称用途电脑调试及下载程序数字万用表测量各种电路工作状况5.1.2调试过程咱们尝试着先用STC89C52来控制小车跑马灯，成果实验成功。证明单片机运转正常。然后尝试寻迹，成果实验成功，小车能正常跑动起来。这个小实验，是为了检测小车机械性能。达到了咱们预期目。主板通电前检查：电路安装完毕，咱们一方面直观检查电路各某些生产线与否对的，检查电源、地线、信号线、元器件引脚之间有无短路，器件有无接错。通电检查：给电机通电，观测电机与否工作正常。电机正常工作时，后驱工作电流为320mA，电压为5.4V；前驱电机工作电流为180mA，电压为5.41V。给主板通电，观测电路各某些器件有无异常现象。主板安装调试，在调试过程中咱们发现了原理图中有一种小小错误。这个错误导致小车稳压芯片过热。一起讨论之后决定，修改原理图，调换小车驱动芯片位置。改动之后，小车电源稳压芯片过热现象消失。小车也能实现了基本功能。在调试过程中却发现小车不断车，通过了几天努力，终于发现了问题所在，本来时程序设计有误。改正后调试，终于也能实现了循迹功能。5.2 总结 本设计方案按照任务书规定，以51单片机为控制核心，结合无线遥控模块、红外对管寻迹模块、红外线避障模块和电机控制模块实现小车自动寻迹功能，自动避障功能，无线遥控和语音控制功能。基本完毕各项指标，实现小车智能化行驶。 系统是通过软硬结合方式，得到硬件检测信号后输入单片机各个相应I/O接口，通过汇编程序控制过程，小车由遥控启动后，自动寻迹，并不断检测遥控、避障和语音信号，只要得到其中任何一种信号都将转入它们相应功能模块，实既有效控制 由于时间局限性以及客观多方面困难，整个小车相比任务书中规定已经简化比较多，随着着也浮现各种地方局限性：但是，这些一定局限性极大激发了我兴趣，不断改进完善小车：遥控达到以上功能外还将加入速度控制，停启等，同步也可以加入里程计算显示或则其她温度、湿度、气压控制检测等多方面功能，达到智能机器人效果。这些也需从工作中学习实现，让自己更上一种台阶。道谢论文完毕之际，谨向xxx教师致以最诚挚感谢,本人在做设计期间,本文研究工作从始至终都得到了刘教师热心指引和关怀，多次寻找有关资料，为我指点迷津，协助我开拓思路。刘教师以其严谨求实治学态度，高度敬业精神，兢兢业业、孜孜以求工作作风和大胆创新进取精神对我产生重要影响。她渊博知识、开阔视野和敏锐思维给了我深深启迪。同步肖教师致力规定我自己独立完毕设计，培养我后来做事独立性。 持续几种月忙碌，本次毕业设计已经接近尾声，虽然不是特别完美，但它凝聚了多方心血，作为一种专科生毕业设计，由于经验匮乏，难免有许多考虑不周全地方，如果没有导师督促指引，同窗们支持合伙，想要完毕这个设计是难以想象。和她们接触及沟通不但使我树立了远大学术目的、掌握了基本研究办法，还使我明白了许多待人接物与为人处世道理。 在此深深感谢刘教师，以及指引，关怀和协助同窗和朋友，感谢你们使得我不断在学习中进步，成长。最后感谢在百忙之中抽出时间评阅论文各位教师和学者，由于知识水平有限，错误在所难免，恳请各位教师批评指正。 参照文献1韩全力.单片机控制技术及应用M北京：电子工业出版社，2沈红.卫基于单片机智能系统设计与实现.电子工业出版社，.3郭惠，吴迅.单片机C语言程序设计完全自学手册M.电子工业出版社,.10：1-200.4何立民，单片机技术现状与将来J，中华人民共和国计算机报，1995No305靳桅，潘育山，邬芝权.单片机原理及应用C51编程技术M，西南交通大学出版社,.36杨建宁，单片机对步进电机升降速控制M，中小型电机,19977李瀚霖等，智能小车研究与设计，刊期论文科技致富向导，26期 8郁有文，常健传感器原理及工程应用.西安：电子科技大学出版社，.7附录电机驱动程序voidgoahead()s1=1;s2=0;s3=1;s4=0voidgoback()s1=0;s2=1;s3=0;s4=1;voidturnleft()s3=1;s4=0;voidturnright()s1=1;s2=0；voidstop() en1=0;en2=0；循迹程序：voidxunji()if(left_red=1)&(right_red=1)en1=1;en2=1;goahead();delay(150);en1=0;en2=0;delay(50);elseif(left_red=0)&(right_red=1)en1=0;en2=1;P0_0=!P0_0;turnleft();delay(150);en1=1;en2=0;delay(50)；elsestop();