基于单片机的电动智能小车
通过研发实现了一种以光电传感器为敏感元件，以 AT89C51 单片机为控制核心的电动循迹小车的智能控，该系统还包括直流电机、L9110 芯片和 LM324 比较器等。本设计采用 AT89C51 单片机作为智能小车核心控制器。
本系统以单片机为控制核心 ,实现电动车的前进、退、左转和右转功能.通过角度传感器 [ 1 ]检测跷跷板角度的变化 ,利用增量式 PI算法 [ 2 ]控制电动车寻找平衡点 ,同时运用光电传感器检测黑线 ,使电动车在行驶过程中保持直线运动且不会脱离跷跷。
一．方案设计
电动车的速度、位置、运行状况的实时测量，并将测量数据传送至单片机进行处理，然后由单片机根据所检测的各种数据实现对电动车的智能控制。这种方案能实现对电动车的运动状态进行实时控制，控制，灵活可靠，精度高，可满足对系统的各项要求。(1)直流调速系统直流调速系统采用脉宽调速系统，其主电路采用脉宽调制式变换器，简称PWM变换器。由于PWM调速系统的开关频率较高，仅靠电枢电感的滤波作用就可以获得脉动很小的直流电流，电枢电流容易连续，系统的低速运行平稳，调速范围较宽，可达1：10000左右。由于电流波形比 V-M系统好，在相同的平均电流下，电动机的损耗和发热都比较小。同样由于开关频率高，若与快速响应的电机相配合，系统可以获得很宽的频带，因此快速响应性能好，动态抗扰能力强。根据以上综合比较，以及本设计中受控电机的容量和直流电机调速的发展方向，本设计采用了H型单极型可逆 PWM 变换器进行调速。
1.1 光电检测模块设计
该智能小车在贴有黑线的白纸“路面”上行驶，因此本模块设计需要检测铺在行驶区的黑
胶带，包括直线行驶区和沿弧线行驶区两个区域。由于黑线和白纸对光线的反射系数不同可根据接收到的反射光的强弱来判断“道路”---黑线。本文采用的是简单实用的检测方法，即红外探测法。
红外探测法，即利用红外线在不同颜色的物理表面具有不同的反射性质的特点。在小车行驶过程中不断地向地面发射红外光，当红外光遇到白色地面时发生漫发射，反射光被装在小车上的接收管接收；如果遇到黑线则红外光被吸收，则小车上的接收管接收不到信号。
1.2 信号比较模块设计
输送给单片机，用于检测传感器的敏感性，电路图如图 5 所示。当两个传感器同时检测到光时，直线前进。当传感器检测不到光时，处于截止状态，双运算放大器 LM324 输出低电平给单片机，由程序处理；若左路未检测到光，则向左纠正方向；若右路未检测到光，则向右纠正方向。
1.3 电机控制与驱动模块设计
由于采用的是双驱动的小车，这部分电路必须能够输出两个不同的电压值，分别去控制小车的左、右两个驱动电机，使小车的两个车轮的转速和方向相同或不同，从而来控制它的前进和转弯。在系统的设计过程中，用两个 L9110 芯片来分别连接单片机和直流电机。L9110 是为控制和驱动电机设计的两通道推挽式功率放大专用集成电路器件，将分立电路集成在单片 IC 之中，使外围器件成本降低，整机可靠性提高。该芯片有两个 TTL / CMOS 兼容电平的输入，具
有良好的抗干扰性；两个输出端能直接驱动电机的正反向运动，它具有较大的电流驱动能力，每通道能通过800mA 的持续电流，峰值电流能力可达 1.5 ～ 2.0A；同时它具有较低的输出饱和压降与静态电流；内置的钳位二极管能释放感性负载的反向冲击电流，使它在驱动继电器、直流电机、步进电机或开关功率管的使用上安全可靠。
循迹小车系统以常见的 AT89C51 单片机为核心，辅以较简单的元器件和电路设计，在顺利完成循迹功能的前提下，又充分考虑到了外观、成本等问题，因此小车的大部分电路由手工焊接完成。在设计中，我们没有在电路中增加冗余的功能，但是保留了各种硬件接口和软件子程序接口，方便以后的扩展和开发。
二．系统硬件设计
2. 1电机驱动模块设计
在制作智能小车时, 后左、右轮分别用两个转速和力矩基本完全相同的直流减速电机进行驱动, 车头前部装一个方向轮, 然后通过 I/O 口控制两个直流减速电机的转速和转向就可以实现小车的左转、右转和直行。
电机驱动采用一片集成电机驱动芯片L 298N。L298N是ST公司的产品,内部包含4通道逻辑驱动电路,是一种二相和四相电机的专用驱动器,即内含二个H桥的高电压大电流双全桥式驱动器,接收标准TTL逻辑电平信号,可驱动46V、2A以下的电机。
2. 2寻迹模块设计
寻迹模块主要由光电反射式传感器组成。光敏电阻的阻值随周围环境光线的变化而变化,当光线照射到白线上面时,光线发射强烈;光线照射到黑线上面时,光线发射较弱。因此当光敏电阻在白线和黑线上方时,阻值会发生明显的变化,将阻值的变化值经过比较器就可以输出高低电平。但是这种方式受环境影响大,工作不稳定。本文实际采用的是RPR220型反射式传感器制作的寻迹模块。
RPR220是一种一体化反射型光电探测器,其发射器是一个砷化镓红外发光二极管,而接收器是一个高灵敏度硅平面光电三极管。当发光二极管发出的光反射回来时,三极管导通并输出低电平。
2. 3避障模块设计
避障模块主要由红外反射式传感器组成。红外反射式传感器由1个红外发射管(发射器)和1个光电二极管(接收器)构成,红外发射管发出的红外光在遇到反光性较强的物体后被折回,被光电二极管接收,引起光电二极管光生电流的增大,将此变化转为电压信号,就可以被处理器接收并处理。
2. 4遥控模块设计
本模块发射端采用高灵敏的 H L - 5000型万能电视遥控器, 接收端采用接收频率为 38kH z 的万能接收头 1838, 该模块与单片机接口非常方便。另外, 对于经红外接收后的编码信号, 本系统设计时运用AT89C52单片微机的外部中断来接收, 信号的下降沿触发外部中断。为了识别一个完整的键信号, 必须对每一个编码脉冲的宽度进行测量, 以判别接收到的脉是 ! 0?还是 ! 1?, 利用单片机中的定时器 /计数器来测量脉冲宽度。定时器 /计数器的除分比是可以设定的, 从除 2到除 2048, 可测量的脉冲宽度可达 500m s。本文设定的除分比为 12, 即 12分频, 因为外部时钟约为 12MH z, 时钟周期为 1 s, 所以定时器 /计数器每计时一次为 1 s。
2. 5报警模块设计
报警模块的核心芯片选择110报警IC,可应用于汽车、摩托车、防盗器、个人防暴器、门磁报警器等场所。
三．系统软件设计
本系统软件采用模块化结构, 由主程序﹑初始化子程序、中断子程序、延时子程序、按键发音子程序、按键扫描子程序构成。
3. 1寻迹子程序设计
寻迹模块设计是通过把左右光电传感器的输出端分别接到单片机的P 22和P23管脚上,然后通过单片机编程,产生PWM控制信号,通过L 298控制电机的转速,让小车达到前进、左转、右转及停止行驶的目的。
3. 2避障子程序设计
避障模块设计是通过把左右红外反射式传感器模块的输出端分别接到单片机的P20和P21管脚上,然后通过单片机编程,产生PWM控制信号,通过L298控制电机的转速,让小车达到前进、左转、右转及停止行驶的目的。
3. 3遥控子程序设计
遥控模块设计是通过把红外接收头1838的输出端接到单片机的P32管脚上,然后用万能遥控器对其进行遥控,接着让单片机解码,产生PWM控制信号,通过L298控制电机的转速,让小车达到前进、左转、右转及停止行驶的目的。
四．总结
采用单片机为核心,利用光电传感器和红外反射式传感器作为探测系统,设计了可以实现自动寻线行走、自动避障、报警以及遥控等功能的智能小车。该设计的显著优点是电路简单、可靠性强、成本低,并且非常易于功能进一步完善和扩展。
Electric intelligent car based on SCM Through research and to realize a photoelectric sensor for sensitive components, with AT89C51 as control core electric tracing of intelligent control carbonylation-the car，The system is also including dc motor, L9110 chips and LM324 comparator etc. The design USES AT89C51 as intelligent car core controller。
The system takes microcontroller as control core and realization of electric before Enter, back, turn left and right turn function. Through the Angle sensor [1] detection The seesaw Angle change, use incremental PI algorithm [2] to control the electric Car for balance, and using photoelectric sensor detection black line, make the electricity Actuation vehicle in the course of driving keep linear motion and don't skip from atrium。
1.Project Design
light by a sensor, the reality of the electric car is moving quickly degrees, bit, buy, transportation line shape when measured quantity of real condition, and will be measured quantity number according to preach sent to monolithic machine into line processing, but by single chip machine according to the measured by root different forms of several inspection according to real now to electric actuation vehicle wisdom can control system. This kind of square case can real now to electric actuation vehicle dynamic shape state into the shipment do real possession in system, control system spirit alive, can depend, pure degree is high, can full foot of each item of the stockings to beg. (1) straight epidemiological speed is tasseled straight epidemiological speed department with pulse width modulation experience.meanwhile gather speed is experience.meanwhile, its main electrical pulse width modulation by road system type variable change device, Jane says PWM variable change device. Adjustable speed by in the department of PWM experience.meanwhile open shut frequency rate is high, only on electricity barnado electricity sense of filter wave can be use to get to move very small straight pulse electric flow, electricity flow barnado electric capacity easily even tantras, department of low speed operation flat experience.meanwhile, adjustable speed stability van is surrounded relatively wide, can reach 1 000 left right. By on electrical flow wave shape than V - M system, be in phase with flat to all electrical flow dynamic machine, electric heat consumption and hair loss than a small. With the sample by in open shut frequency rate is high, and if a fast speed of electrical machine ring should match close, fasten tasseled phase can be to get very wide frequency band, because of the fast speed ring should be good, dynamic configuration sexual can perturbation resistance can force is powerful. According to the root, with more than ensemble close and this set of electrical machine control project by tolerance of the quantity and electrical machine speed straight flow of hair, the exhibitor to adopt the project with a single extremely H type can be changed into change device inverse PWM line speed.
1.1 photoelectric detection module design
The intelligent car was stuck on the black line running on white paper "road", so
this module design need to detect shop on the black rubber belt drive area, including Run straight along the arc district and driving district two area. Because of the black and white paper to light reflection coefficient is different, can according to receive reflected light.
The strength of the judge "road" - the black line. This paper USES is simple and practical detection methods, namely the infrared detection method.
Infrared detection method, i.e. use infrared ray in different colors of physical surface with different reflection properties characteristics. In the car driving process Continually to the ground to launch the infrared, when the infrared met white ground occurs when the reflected light, aimless and launch packed on the car of receiving tube receiving; if Fruit is met black line is absorbed, and then the infrared cars receiving tube receiving less than signal.
1. 2 signal comparative module design
This part design USES a LM324 comparator, of sensor signal voltage received compare and amplified, and will compare the results after Feed to the microcontroller, used to detect sensor sensitivity, diagram shown in figure 5 shows. When two sensors simultaneously detect light, straight forward. When the sensor can't detect light, in
cut-off state, double LM324 operational amplifier output low level to microcontroller, by program processing, If left Not detected light, then left correct direction; If the right has not been detected light, then turn correct direction.
1. 3 motor control and driving module design
Because use is double drive cars, this part of the circuit must be able to output of two different voltage values, respectively to controlling trolley right and left two motor drive, the two of the wheel speed and direction of the same or different, thus to control its advance and turning. In system design process, use two L9110 chips to connect SCM and dc motor respectively. L9110 is for control and drive motor design two channels push-pull power amplifier application-specific integrated circuit device, discrete circuits in monolithic IC integrated such that the peripheral equipments in lower cost and the whole machine can carry on sexual high. The core slice two a
TTL/CMOS and let electricity flat lose into, have good anti-jamming, Two output terminal can pick flooding dynamic electric machine straight to the shipment of positive reverse move and it has had a big electricity flow flooding dynamic can force, each call way can pass over 800mA continuous current, peak current capacity of 1. 5 ~ 0A; 2. At the same time it has lower output saturation pressure drop and the static electricity, The built-in clamp a diode can release the perceptual load of reverse current impulse, making it the drive relays, dc motors, stepping motor or switch power tube the use of safe and reliable.
Follow tracing car system to common AT89C51, complementary with relatively simple components and circuit design, the smooth completion of follow under the premise of tracing function, and fully considered appearance, costs, so most of the circuit car by manual welding is complete. In the design, we never in a circuit increase redundant functions, but retained various hardware interface and software
subroutines interface to facilitate the expansion and development after.
2. System hardware design
2. 1 motor driver module design
In making intelligent car, after left, right wheel respectively with two speed and Torque basic identical dc motor driven deceleration, bolt-on trunk-lid spoiler Department to install a direction wheel, then through the I/O mouth to control two dc slowing down Motor speed and steering can be achieved on the car to the left, turn right and straight Line.
Motor driver using a integrated electrical machine flooding dynamic core slice L 298N. L298N is ST the product of the company, the internal containing four channel logical drive circuit, it is a kind of two phase four phase motor drive, namely the special contains two H bridge of high voltage large current commander bridge type drive, acceptance criteria TTL logic level signals, be driven 46V, 2A below the motor.
2. 2 tracing module design
Tracing module mainly composed by photoelectric sensor reflex. Photoconductive resistance of the resistance of the light with the surrounding environment changes, when the LTT white lines above, light emission strongly; The LTT black line above, light emission are relatively weak. So when photoconductive resistance in white line and black line above the elements will occur significantly changes, the resistance changes value after comparator can output high level. But this way environmental influences big, work is not stable. This article actual use is
RPR220 type reflex sensors made tracing module.
RPR220 is an integration of reflective photoelectric detector, the transmitter is a gaas infrared light emitting diode and the receiver is a high sensitivity silicon photoelectric triode flat. When the light emitting diode reflected back, triode conduction and output low level.
2. 3 obstacle avoidance module design
Obstacle avoidance module mainly composed by infrared reflection sensor. Infrared reflection sensor by one infrared tubes (launchers) and 1 photoelectric diode (receiver) constitute, infrared tubes out to meet the infrared object reflective sex strong after be turned back, by photoelectric diode receiving, cause photoelectric diode current increases, light born this change into voltage signal, it could be processor receives and processing.
2. 4 remote control module design
This module will launch end USES high sensitive H L - 5000 type universal television remote control, the receiver using receive frequency for 38kH z's receiving head 1838, this module and the single chip computer interface is very convenient. In addition, for the red outside meet after harvest of plait code letter number, the department tasseled set when shipped with project of AT89C52 single chip microcomputer external interruption to receive, signal the falling edge of trigger
external interruption. In order to recognize a complete key signal, must for each coding pulse width were measured with discriminant receives the pulse is! 0 ? still! 1 ?, the microcontroller timer/counter to measuring pulse width. Timer/counter except points than can be set, from except 2 to except 2048, measurable pulse width can reach 500m s. This paper set except points for 12, namely than 12 points frequency, because the external clock is about 12MH z, clock cycle for 1 s, so the timer/counter for 1 per timing once s.
2. 5 alarm module design
Alarm module core chip 110 IC, can choose application in automobile, motorcycle, alarms, personal riot device, door magnetic alarm device and etc.
3. System software design
This system software modular structure, the main program, initial anti-fuzzy procedures, interrupt subroutines, delay subroutines, buttons pronunciation subroutines, buttons scanning subroutines constitutes.
3. 1 tracing subroutines design
Tracing module is designed by the left right photoelectric sensor output terminal receiving monolithic machine respectively, P 22 and P23 tube feet, then through the microcontroller programming, produce PWM control signal, through L 298 control motor speed, let the car to move forward, left turn, turn right and stop driving purpose.
3. 2 avoid barrier of programming
Obstacle avoidance module is designed by the infrared reflection sensor module around the output terminal receiving MCU respectively P20 and P21 tube feet, then through the microcontroller programming, produce PWM control signal, through
L298 control motor speed, let the car to move forward, left turn, turn right and stop driving purpose.
3. 3 remote subroutines design
Remote control module is designed by the infrared sensor 1838 an output terminal of the receiving MCU P32 tube feet, then use all-purpose remote control on the remote control, then let microcontroller decoding, produce PWM control signal, through L298 control motor speed, let the car to move forward, left turn, turn right and stop driving purpose.
4 Summary
Adopts singlechip, using photoelectric sensor and infrared reflection sensor was designed as a detection system, can realize automatic homing line to walk, automatic obstacle avoidance, alarm and remote control functions such as intelligent car. This design is the obvious advantages of simple circuit, reliability, low cost, and very easy to function of further perfecting and expansion
中英文对照资料外文翻译文献 自治智能车在模拟车辆列队中的设计 摘要 自治智能车是基于考虑车辆和道路在内的车辆编队的物理仿真的基础。本文在车辆道路综合的情况下，分析了车辆编队系统的架构，并提出了自制智能车控制系统的构造和结构。在分析了自治智能车的功能要求之后，本文设计了自治智能车关键的硬件和软件。它把芯片作为控制器，以及用摄像头和超声波传感器作为行车导航。同时，它应用直流电机实现智能车的驱动和转向，以及采用Zigbee技术来设计无线通信模块。我们提出的关于识别导航线和运动控制的关键算法，这其中包括路径提取和控制算法。试验表明自治智能车有一个良好的稳定性能，满足了车辆编队系统的功能要求，这款车将提供测试平台和车辆编队系统的进一步研究的技术基础。 1.简介 近年来，随着横向和纵向的智能车辆控制技术等智能交通技术的发展，车辆列队研究已成为在智能交通领域的热点，它融合了一些技术，这其中包括车辆间相互通信，公路通信技术，智能控制技术等。在车辆道路综合的基础上的车辆队列控制系统可以通过提高单个车辆的智能化水平，提高与交通环境交互信息的能力，以及增加车辆密度来提高道路通行能力。与此同时，它减少了控制对象，简化了交通控制复杂性，增加了运输可控性，有效地缓解了交通堵塞，并最终提高了行车安全性。此外，它可以在一定程度上减少车辆阻力和车辆油耗。 图1显示了基于车辆道路行驶的车辆队列架构系统，这表明智能车辆控制，车路信息交互技术，车辆队列和控制方式和其他关键技术是系统的重要组成部分。然而，目前汽车队列的结构，行为特征和智能化行程控制算法尚未完善。因此，有必要研究一些基础东西，这包括车辆队列，车辆队列模型，及车辆小队控制方法的行为特征，这些研究需要在建设有硬件循环仿真的车辆队列系统中进行。
AT89C51外文翻译 Description The AT89C51 is a low-power, high-performance CMOS 8-bit microcomputer with 4K bytes of Flash Programmable and Erasable Read Only Memory (PEROM). The device is manufactured using Atmel’s high density nonvolatile memory technology and is compatible with the industry standard MCS-51? instruction-set and pinout. The on-chip Flash allows the program memory to be reprogrammed in-system or by a conventional nonvolatile memory programmer. By combining a versatile 8-bit CPU with Flash on a monolithic chip, the Atmel AT89C51 is a powerful microcomputer which provides a highly flexible and cost effective solution to many embedded control applications. Features ? Compatible with MCS-51? Products ? 4K Bytes of In-System Reprogrammable Flash Memory – Endurance: 1,000 Write/Erase Cycles ? Fully Static Operation: 0 Hz to 24 MHz ? Three-Level Program Memory Lock ? 128 x 8-Bit Internal RAM ? 32 Programmable I/O Lines ? Two 16-Bit Timer/Counters ? Six Interrupt Sources ? Programmable Serial Channel ? Low Power Idle and Power Down Modes The AT89C51 provides the following standard features: 4K bytes of Flash,128 bytes of RAM, 32 I/O lines, two 16-bit timer/counters, a five vector two-level interrupt architecture, a full duplex serial port, on-chip oscillator and clock circuitry. In addition, the AT89C51 is designed with static logic for operation down to zero frequency and supports two software selectable power saving modes. The Idle Mode stops the CPU while allowing the RAM, timer/counters, serial port and interrupt system to continue functioning. The Power-down Mode saves the RAM contents but freezes the oscillator disabling all other chip functions until the next hardware reset.
外文文献： Knowledge of the stepper motor What is a stepper motor： Stepper motor is a kind of electrical pulses into angular displacement of the implementing agency. Popular little lesson: When the driver receives a step pulse signal, it will drive a stepper motor to set the direction of rotation at a fixed angle (and the step angle). You can control the number of pulses to control the angular displacement, so as to achieve accurate positioning purposes; the same time you can control the pulse frequency to control the motor rotation speed and acceleration, to achieve speed control purposes. What kinds of stepper motor sub-： In three stepper motors: permanent magnet (PM), reactive (VR) and hybrid (HB) permanent magnet stepper usually two-phase, torque, and smaller, step angle of 7.5 degrees or the general 15 degrees; reaction step is generally three-phase, can achieve high torque output, step angle of 1.5 degrees is generally, but the noise and vibration are large. 80 countries in Europe and America have been eliminated; hybrid stepper is a mix of permanent magnet and reactive advantages. It consists of two phases and the five-phase: two-phase step angle of 1.8 degrees while the general five-phase step angle of 0.72 degrees generally. The most widely used Stepper Motor. What is to keep the torque (HOLDING TORQUE) How much precision stepper motor? Whether the cumulative： The general accuracy of the stepper motor step angle of 3-5%, and not cumulative.
基于STC89C52单片机红外智能循迹小车 实验报告册 学院：电气工程学院 协会：电子科技协会 班级：电气1206 班 姓名：蔡申申 学号：201223910625 联系方式：151 **** ****
摘要 本报告论述了自己参加第八届河南工业大学科技创新大赛——基于STC89C52RC单片机红外智能循迹小车的方案论证、制作过程、调试过程。设计采用STC89C52RC单片机为核心控制器件，采用TCRT5000红外反射式开关传感器作为小车的循迹模块来识别白色路面中央的黑色引导线，采集信号并将信号转换为能被单片机识别的数字信号，单片机获取路面信息后，进行分析、处理，最后控制减速电机转动实现转向。实验表明：该系统抗干扰能力强、电路结构简单、制作成本低，运行平稳、可靠性好。 关键词：STC89C52单片机、反射式光电对管、PWM调速 减速电机
目录 摘要 (2) 1 绪论 (4) 1.1 智能循迹小车概述 (4) 1.1.1 循迹小车的发展历程回顾 (4) 1.1.2 智能循迹分类 (4) 1.1.3 智能循迹小车的应用 (5) 2 智能循迹小车总体设计方案 (5) 2.1 整体设计方案 (5) 2.1.1 系统设计步骤 (5) 2.1.2 系统基本组成 (5) 2.2 整体控制方案确定 (6) 3 系统的硬件设计 (6) 3.1 单片机电路的设计 (6) 3.1.1 单片机的功能特性描述 (6) 3.1.2 晶振电路 (7) 3.1.3 复位电路 (7) 3.2 光电传感器模块 (8) 3.2.1 传感器分布 (8) 3.3 电机驱动电路 (9) 3.3.1 L298N引脚结构 (9) 3.3.2 电机驱动原理 (9) 4 系统的软件设计 (10) 4.1 软件设计的流程 (10) 4.2 本系统的编译器 (10) 5 系统的总体调试 (11) 5.1 硬件的测试 (11) 5.2 系统的软件调试 (11) 结论 (11) 致谢 (11) 参考文献 (12) 附录A 原理图与模块电路图 (12) 附录B 程序代码 (13) 附录C 硬件实物图 (15)
序号： 4 编码：甲4B02704B 第十一届“挑战杯” 河南省大学生课外学术科技作品竞赛 作品申报书 作品名称：基于单片机的智能小车的设计与制作 学校全称：平顶山学院 个人申报者姓名 （集体名称）：闫翔 指导老师姓名：王艳辉 类别： □自然科学类学术论文 □哲学社会科学类社会调查报告和学术论文 □科技制作 小发明创造
基于单片机的智能小车的设计与制作 摘要：随着电子技术、计算机技术和制造技术的飞速发展，智能技术必将迎来它的发展新时代，我们想如果能将其运用到煤矿勘测，环境信息采集等方面，将会更好地满足人们的需求。因此，我们设计了这款智能小车。该设计采用STC89C52单片机为控制核心，采用驱动芯片 L298N构成双H桥控制直流电机，利用传感器检测道路上的障碍，控制电动小汽车的自动避障，快慢速行驶，自动寻迹和寻光等功能。在软件设计方面,则分为三个模块,即数据采集模块,信号处理模块,控制器控制电机模块。其中软件系统采用C程序，整个系统的电路结构简单，容易实现，可靠性能高。此设计实现了小车的无人驾驶，通过对路面的检测，由单片机来判断控制小车，使其变得智能化，实现自动的前进，转弯，停止功能.此系统完善后可以应用到道路检测，安全巡逻中，同时，可以以此为基础，将其应用到生活或者工业制造中去，即增添我们的生活乐趣也提高了工业效率，最重要的是能降低工作中的危险性。 关键词：单片机；自动循迹；驱动电路
目录 1绪论 (4) 1.1本课题的研究的背景以及现实意义 (4) 1.2课题研究的目的和意义 (6) 1.3本设计的研究方向 (6) 2 方案设计 (7) 2.1小车车体的选用 (7) 2.2 主控芯片的选用 (7) 2.3 PWM调速系统的实现 (8) 2.4 系统原理图 (9) 3 系统的硬件设计 (11) 3.1单片机电路的设计 (11) 3.1.1单片机的功能特性描述 (11) 3.1.2晶振电路 (12) 3.1.3复位电路 (13) 3.2红外线循迹避障模块 (14) 3.2.1黑线循迹模块 (14) 3.2.2避障模块设计 (15) 3.3 声控模块 (16) 3.4 比较模块 (16) 3.5 测速模块和循光模块 (17) 3.6 电源模块 (18)
智能汽车中英文对照外文翻译文献 (文档含英文原文和中文翻译) 翻译： 基于智能汽车的智能控制研究 摘要：本文使用一个叫做“智能汽车”的平台进行智能控制研究，该小车采用飞思卡尔半导体公司制造的MC9S12DG128芯片作为主要的控制单元，同时介绍了最小的智能控制系统的设计和实现智能车的自我追踪驾驶使用路径识别算法。智能控制智能车的研究包括:提取路径信息,自我跟踪算法实现和方向和速度控制。下文介绍了系统中不同模块的各自实现功能，最重要部分是智能车的过程智能控制：开环控制和闭环控制的应用程序包括增量式PID控制算法和鲁棒控制算法。最后一步是
基于智能控制系统的智能测试。 关键词：MC9S12DG128；智能控制;开环控制；PID；鲁棒； 1.背景介绍 随着控制理论的提高以及信息技术的快速发展,智能控制在我们的社会中发挥着越来越重要的作用。由于嵌入式设备有小尺寸、低功耗、功能强大等优点，相信在这个领域将会有一个相对广泛的应用,如汽车电子、航空航天、智能家居。如果这些技术一起工作，它将会蔓延到其他领域。为了研究嵌入式智能控制技术，“智能汽车”被选为研究平台,并把MC9S12DG128芯片作为主控单元。通过智能控制,智能汽车可以自主移动,同时跟踪的路径。 首先,本文给读者一个总体介绍智能车辆系统的[2、3]。然后,根据智能车辆的智能控制:提取路径信息,自我跟踪算法实现中,舵机的方向和速度的控制。它提供包括了上述四个方面的细节的智能车系统信息。此外,本文强调了智能车的控制过程应用程序包括开环控制、闭环增量PID算法和鲁棒算法。 2.智能车系统的总体设计 该系统采用MC9S12DG128[4]作为主芯片，以及一个CCD传感器作为交通信息收集的传感器。速度传感器是基于无线电型光电管的原理开发。路径可以CCD传感器后绘制收集的数据，并且系统计算出相应的处理。在同时，用由电动马达速度测试模块测量的智能汽车的当前速度进行响应的系统。最后，路径识别系统利用所述路径信息和当前的速度，以使智能汽车在不同的道路条件的最高速度运行。图1示出了智能车辆系统的框图。
杭州电子科技大学信息工程学院毕业设计（论文）外文文献翻译 毕业设计（论文）题目用单片机实现的数字时钟电路设计文献综述题目单片机控制系统系电子工程 专业电子信息科学与技术 姓名郭筱楠 班级08091911 学号08919115 指导教师王维平
单片机控制系统 广义地说，微型计算机控制系统（单片机控制系统）是用于处理信息的，这种被用于处理的信息可以是电话交谈，也可以是仪器的读数或者是一个企业的帐户，但是各种情况下都涉及到相同的主要操作：信息的处理、信息的存储和信息的传递。在常规的电子设计中，这些操作都是以功能平台方式组合起来的，例如计数器，无论是电子计数器还是机械计数器，都要存储当前的数值，并且按要求将该数值增加1。一个系统例如采用计数器的电子钟之类的任一系统要使其存储和处理能力遍布整个系统，因为每个计数器都能存储和处理一些数字。 现如今，以微处理器为基础的系统从常规的处理方法中分离了出来，它将信息的处理，信息的存储和信息的传输三个功能分离形成不同的系统单元。这种主要将系统分成三个主要单元的分离方法是冯-诺依曼在20世纪40年代所设想出来的，并且是针对微计算机的设想。从此以后基本上所有制成的计算机都是用这种结构设计的，尽管他们包含着宽广的物理形式与物理结构，但从根本上来说他们均是具有相同基本设计的计算机。 在以微处理器为基础的系统中，处理是由以微处理器为基础的系统自身完成的。存储是利用存储器电路，而从系统中输入和输出的信息传输则是利用特定的输入/输出（I/O）电路。要在一个以微处理器为基础的时钟中找出执行具有计数功能的一个特殊的硬件组成部分是不可能的，因为时间存储在存储器中，而在固定的时间间隔下由微处理器控制增值。但是，规定系统运转过程的软件却规定了包含实现计数器计数功能的单元部分。由于系统几乎完全由软件所定义，所以对微处理器结构和其辅助电路这种看起来非常抽象的处理方法使其在应用时非常灵活。这种设计过程主要是软件工程，而且在生产软件时，就会遇到产生于常规工程中相似的构造和维护问题。 图1.1 微型计算机的三个组成部分 图1.1显示出了微型计算机中这三个单元在一个微处理器控制系统中是如何按照机器中的信息通信方式而联接起来的。该系统由微处理器控制，微处理器能够对其自身的存储器和输入/输出单元的信息传输进行管理。外部的连接部分与
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M23=1; M24=0; dj1=50; dj2=7; } ////向左大调//// void left() { M11=0; M12=1; M23=1; M24=0; dj1=7; dj2=80; } ////向右大调//// void right() { M11=1; M12=0; M23=0; M24=1; dj1=80; dj2=7; } ////循迹动作子函数//// void xj() { if(HW1==0&&HW2==0&&HW3==0&&HW4==0) //前进逻辑 { qianjin(); } if(HW1==1&&HW2==0&&HW3==0&&HW4==0) //左右微调 { turnleft2(); } if(HW1==0&&HW2==1&&HW3==0&&HW4==0) { turnright2(); } if(HW1==1&&HW2==0&&HW3==1&&HW4==0) //左右大调 { left(); }
毕业设计(论文) 开题报告 设计（论文）题目：基于单片机的智能小车 学院名称：电子与信息工程学院 专业：电子与信息工程 班级：电信092班 姓名：杨介派学号09401180228 指导教师：胡劲松职称教授 定稿日期：2013 年1 月26 日
基于单片机的智能小车 1.课题研究背景和意义 智能化作为现代社会的新产物，是以后的发展方向，他可以按照预先设定的模式在一个特定的环境里自动的运作，无需人为管理，便可以完成预期所要达到的或是更高的目标。它集中地运用了计算机、传感、信息、通信、导航、人工智能及自动控制等技术，是典型的高新技术综合体。智能车辆是目前世界车辆工程领域研究的热点和汽车工业增长的新动向。随着企业生产技术的不断提高以及对自动化技术要求的不断加深，智能车辆已在许多工业部门获得了广泛的应用。无论是从科学发展、理论研究的角度，还是从汽车工业发展以及市场竞争的角度看，对智能车辆的研究都是必要的。而智能小车的研究及相关产品开发也将有利于我国在此领域技术发展与进步。因此，研制一种智能，高效的智能小车控制系统具有重要的实际意义和科学理论价值。 2.国内外研究现状及发展趋势 2.1 国外智能车辆的现状研究 国外智能车辆的研究历史较长，始于上世纪50年代，它的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Barrett Electronic 公司研究开发出了世界上第一台自主引导车系统，该系统只是一个运行在固定路线上的拖车式运货平台，但它却具有了智能车辆最基本的特征即无人驾驶。 第二阶段：从80年代中后期，世界主要发达国家对智能车辆开展可卓有成就的研究，在欧洲，普罗米修斯项目于1986年开始了在这个领域的探索，在美洲，美国于1995年成立了国家自动高速公路系统联盟，其目标之一就是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。 第三阶段：从90年代开始，智能车辆进入了深入、系统、大规模的研究阶段。最为突出的是，美国卡内基-梅陇大学机器人研究所一共完成了Navlab系列的自主车的研究，取得了显著的成就。 2.2 国内智能车辆的现状研究 国内的许多高校和科研院所都在进行ITS关键技术、设备的研究，随着ITS研究的兴起，我国已形成了一支ITS技术研究开发的专业技术队伍。交通部已将ITS研究列入“十五”科技发展计划和2010年长期规划。相信经过相关领域的共同努力，我国ITS及智能车辆的技术水平
The Introduction of AT89C51 Description The AT89C51 is a low-power, high-performance CMOS 8-bit microcomputer with 4K bytes of Flash programmable and erasable read only memory (PEROM). The device is manufactured using Atmel’s high-density nonvolatile memory technology and is compatible with the industry-standard MCS-51 instruction set. The on-chip Flash allows the program memory to be reprogrammed in-system or by a conventional nonvolatile memory programmer. By combining a versatile 8-bit CPU with Flash on a monolithic chip, the Atmel AT89C51 is a powerful microcomputer which provides a highly-flexible and cost-effective solution to many embedded control applications. Function characteristic The AT89C51 provides the following standard features: 4K bytes of Flash, 128 bytes of RAM, 32 I/O lines, two 16-bit timer/counters, one 5 vector two-level interrupt architecture, a full duplex serial port, one-chip oscillator and clock circuitry. In addition, the AT89C51 is designed with static logic for operation down to zero frequency and supports two software selectable power saving modes. The Idle Mode stops the CPU while allowing the RAM, timer/counters, serial port and interrupt system to continue functioning. The Power-down Mode saves the RAM contents but freezes the oscillator disabling all other chip functions until the next hardware reset. Pin Description VCC：Supply voltage. GND：Ground.
外文文献一单片机简介 单片机是一种集成在电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计时器等功能（可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D转换器等电路）集成到一块硅片上构成的一个小而完善的计算机系统。单片机也被称为微控制器（Microcontroller），是因为它最早被用在工业控制领域。单片机由芯片内仅有CPU的专用处理器发展而来。最早的设计理念是通过将大量外围设备和CPU集成在一个芯片中，使计算机系统更小，更容易集成进复杂的而对体积要求严格的控制设备当中。INTEL的Z80是最早按照这种思想设计出的处理器，从此以后，单片机和专用处理器的发展便分道扬镳。 二、单片机的发展趋势 现在可以说单片机是百花齐放，百家争鸣的时期，世界上各大芯片制造公司都推出了自己的单片机，从8位、16位到32位，数不胜数，应有尽有，有与主流C51系列兼容的，也有不兼容的，但它们各具特色，互成互补，为单片机的应用提供广阔的天地。 纵观单片机的发展过程，可以预示单片机的发展趋势，大致有： 1.低功耗CMOS MCS-51系列的8031推出时的功耗达630mW，而现在的单片机普遍都在100mW左右，随着对单片机功耗要求越来越低，现在的各个单片机制造商基本都采用了CMOS(互补金属氧化物半导体工艺)。象80C51就采用了HMOS(即高密度金属氧化物半导体工艺)和CHMOS(互补高密度金属氧化物半导体工艺)。CMOS虽然功耗较低，但由于其物理特征决定其工作速度不够高，而CHMOS则具备了高速和低功耗的特点，这些特征，更适合于在要求低功耗象电池供电的应用场合。所以这种工艺将是今后一段时期单片机发展的主要途径。 2.微型单片化 现在常规的单片机普遍都是将中央处理器(CPU)、随机存取数据存储(RAM)、只读程序存储器(ROM)、并行和串行通信接口，中断系统、定时电路、时钟电路集成在一块单一的芯片上，增强型的单片机集成了如A/D转换器、PMW(脉宽调制电路)、WDT(看门狗)、有些单片机将LCD(液晶)驱动电路都集成在单一的芯片上，这样 单片机包含的单元电路就更多，功能就越强大。甚至单片机厂商还可以根据用户的要求量身定做，制造出具有． 自己特色的单片机芯片。此外，现在的产品普遍要求体积小、重量轻，这就要求单片机除了功能强和功耗低外，还要求其体积要小。现在的许多单片机都具有多种封装形式，其中SMD(表面封装)越来越受欢迎，使得由单片机构成的系统正朝微型化方向发展。 3.主流与多品种共存 现在虽然单片机的品种繁多，各具特色，但仍以80C51为核心的单片机占主流，兼容其结构和指令系统的有PHILIPS公司的产品，ATMEL公司的产品和中国台湾
本科毕业设计（论文） 基于单片机的智能循迹小车设计 学生学院信息工程学院 专业测控技术与仪器 （光机电一体化方向）年级班别20 级（1）班 学号 学生姓名 指导教师 20 年6月
摘要 自循迹智能小车也是智能行走机器人的一种，智能小车可以适应不同的环境，不受外界温度、湿度、空间以及重力等各种恶劣条件的影响，在人类无法进入或者生存的环境中完成人类无法完成的任务。本课题是智能循迹小车系统的设计，智能小车的设计涉及传感器技术、电路涉及、程序设计、控制设计等多个方面的知识，是一项综合设计。设计目标是小车能沿着规划好的黑线行走，不偏离道路。。 智能循迹小车以木板车架为承载，包括单片机模块：STC89C52芯片；驱动模块：L298N驱动模块和两个直流电机；循迹模块：红外光电传感器和LM324运算放大器。红外光电传感器判断是否寻找到黑线，并将产生的电平信号发送至LM324运算放大器，再返回到单片机，单片机根据程序设计的要求做出相应的判断送给电机驱动模块控制小车在黑线上实现前进后退左转右转。 关键词：智能小车，自动循迹，单片机，红外传感器
Abstract Self-tracing smart car is also a kind of intelligent walking robot, intelligent car can adapt to different environments, from outside temperature, humidity, space and gravity and other adverse conditions, in the human can not enter or survive the environment to complete the human Unable to complete the task. This topic is the design of intelligent tracking car system, intelligent car design involves sensor technology, circuit involved, programming, control design and other aspects of knowledge, is a comprehensive design. The design goal is that the car can walk along the planned black line without departing from the road. The The following steps: STC89C52 chip; drive module: L298N drive module and two DC motors; tracking module: infrared photoelectric sensor and LM324 operational amplifier. Infrared photoelectric sensor to determine whether to find the black line, and the resulting level signal sent to the LM324 operational amplifier, and then return to the microcontroller, the microcontroller according to the requirements of the program to make the appropriate judgment to the motor drive module control car on the black line Turn forward and turn right. Key words: intelligent car, automatic tracking, single chip, infrared sensor
第1章系统概述 智能化作为现代社会的新产物，是以后的发展方向，他可以按照预先设定的模式在一个特定的环境里自动的运作，无需人为管理，便可以完成预期所要达到的或是更高的目标。中国自1978年把“智能模拟”作为国家科学技术发展规划的主要研究课题，开始着力研究智能化。从概念的引进到实验室研究的实现，再到现在高端领域（航天航空、军事、勘探等）的应用，这一过程为智能化的全面发展奠定基石。智能化全面的发展是实现其对资源的合理充分利用，以尽可能少的投入得到最大的收益，大大提高工业生产的效率，实现现有工业生产水平从自动化向智能化升级，实现当今智能化发展由高端向大众普及。从先前的模拟电路设计，到数字电路设计，再到现在的集成芯片的应用，各种能实现同样功能的元件越来越小为智能化产物的生成奠定了良好的物质基础。本设计以智能化全面发展的普及与应用为目的，整体开发过程简单易懂，所选择的平台与各电子元件恰当合理，无需花费过多的人力财力便可达到预期所要求各功能的实现，也符合课题研究的意义。设计的理论方案、分析方法及特色与创新点等可以为国内自动运输机器人、采矿勘探机器人、家用自动清洁机器人等自动半自动机器人的设计与普及有一定的参考意义。小车也可以作为玩具的发展对象，为中国玩具市场技术含量的缺乏进行一定的弥补，实现经济收益，形成商业价值。同时作为高校毕业设计研究课题，对学生的思维、动手能力以及总结论述等综合能力得到充分锻炼，有利于以后独立及全面的发展。设计主要以简易智能机器人为开发平台，选择通用、价廉的51单片机为控制平台，选择常见的电机模型车为机械平台，通过细化设计要求，结合传感器技术、电机控制技术、无线通信技术等相关知识实现小车的各种功能。设计完成以由无线电遥控、红外线对管的自动寻迹、红外线自动避障以及语音控制组成的硬件模块结合软件设计组成多功能智能小车，共同实现小车的前进倒退、转向行驶，自动根据地面黑线寻迹导航，检测障碍物后停止和语音信号的控制等功能，实现智能控制，达到设计目标。 1.1智能小车的意义和作用 自第一台工业机器人诞生以来，机器人的发展已经遍及机械、电子、冶金、交通、宇航、国防等领域。近年来机器人的智能水平不断提高，并且迅速地改变着人们 的生活方式。人们在不断探讨、改造、认识自然的过程中，制造能替代人劳动的机器 一直是人类的梦想。 随着科学技术的发展，机器人的感觉传感器种类越来越多，其中视觉传感器成为 自动行走和驾驶的重要部件。视觉的典型应用领域为自主式智能导航系统，对于视觉
基于单片机的电动智能小车 通过研发实现了一种以光电传感器为敏感元件，以 AT89C51 单片机为控制核心的电动循迹小车的智能控，该系统还包括直流电机、L9110 芯片和 LM324 比较器等。本设计采用 AT89C51 单片机作为智能小车核心控制器。 本系统以单片机为控制核心 ,实现电动车的前进、退、左转和右转功能.通过角度传感器 [ 1 ]检测跷跷板角度的变化 ,利用增量式 PI算法 [ 2 ]控制电动车寻找平衡点 ,同时运用光电传感器检测黑线 ,使电动车在行驶过程中保持直线运动且不会脱离跷跷。 一．方案设计 电动车的速度、位置、运行状况的实时测量，并将测量数据传送至单片机进行处理，然后由单片机根据所检测的各种数据实现对电动车的智能控制。这种方案能实现对电动车的运动状态进行实时控制，控制，灵活可靠，精度高，可满足对系统的各项要求。(1)直流调速系统直流调速系统采用脉宽调速系统，其主电路采用脉宽调制式变换器，简称PWM变换器。由于PWM调速系统的开关频率较高，仅靠电枢电感的滤波作用就可以获得脉动很小的直流电流，电枢电流容易连续，系统的低速运行平稳，调速范围较宽，可达1：10000左右。由于电流波形比 V-M系统好，在相同的平均电流下，电动机的损耗和发热都比较小。同样由于开关频率高，若与快速响应的电机相配合，系统可以获得很宽的频带，因此快速响应性能好，动态抗扰能力强。根据以上综合比较，以及本设计中受控电机的容量和直流电机调速的发展方向，本设计采用了H型单极型可逆 PWM 变换器进行调速。 1.1 光电检测模块设计 该智能小车在贴有黑线的白纸“路面”上行驶，因此本模块设计需要检测铺在行驶区的黑 胶带，包括直线行驶区和沿弧线行驶区两个区域。由于黑线和白纸对光线的反射系数不同可根据接收到的反射光的强弱来判断“道路”---黑线。本文采用的是简单实用的检测方法，即红外探测法。 红外探测法，即利用红外线在不同颜色的物理表面具有不同的反射性质的特点。在小车行驶过程中不断地向地面发射红外光，当红外光遇到白色地面时发生漫发射，反射光被装在小车上的接收管接收；如果遇到黑线则红外光被吸收，则小车上的接收管接收不到信号。 1.2 信号比较模块设计 输送给单片机，用于检测传感器的敏感性，电路图如图 5 所示。当两个传感器同时检测到光时，直线前进。当传感器检测不到光时，处于截止状态，双运算放大器 LM324 输出低电平给单片机，由程序处理；若左路未检测到光，则向左纠正方向；若右路未检测到光，则向右纠正方向。 1.3 电机控制与驱动模块设计 由于采用的是双驱动的小车，这部分电路必须能够输出两个不同的电压值，分别去控制小车的左、右两个驱动电机，使小车的两个车轮的转速和方向相同或不同，从而来控制它的前进和转弯。在系统的设计过程中，用两个 L9110 芯片来分别连接单片机和直流电机。L9110 是为控制和驱动电机设计的两通道推挽式功率放大专用集成电路器件，将分立电路集成在单片 IC 之中，使外围器件成本降低，整机可靠性提高。该芯片有两个 TTL / CMOS 兼容电平的输入，具
外文资料翻译 STC89C52 processi ng chip Prime features: With MCS - 51 SCM product compatibility, 8K bytes in the system programmable Flash memory, 1000 times CaXie cycle, the static operation: 0Hz ~ 33Hz, triple encryption program memory, 32 programmed I/O port, three 16 timer/counter, the eight uninterrupted dual-career UART serial passage, low power consumption, leisure and fall after fall electric power mode can be awakened and continuous watchdog timer and double-number poin ter, power ide ntifier. Efficacy: characteristics STC89C52 is one kind of low power consumption, high CMOS8 bit micro-co ntroller, 8K in system programmable Flash memory. Use high-de nsity nonv olatile storage tech no logy, and in dustrial 80C51 product in structi on and pin fully compatible. The Flash memory chips allows programs in the system, also suitable for programmable conventional programming. In a single chip, have clever 8 bits CPU and on li ne system programmable Flash, in crease STC89C52 for many embedded control system to provide high vigorous application and useful solutions. STC89C52 has following standard efficacy: 8k byte Flash RAM, 256 bytes, 32 I/O port, the watchdog timer, two, three pointer numerical 16 timer/counter, a 6 vector level 2 continuous structure, the serial port, working within crystals and horological circuit. In addition, 0Hz AT89S52 can drop to the static logic operation, support two software can choose power saving mode. Idle mode, the CPU to stop working, and allows the RAM, timer/c oun ters, serial, continu ous to work. Protectio n asa na patter n, RAM content is survival, vibrators frozen, SCM, until all the work under a continuous or hardware reset. 8-bit microcontrollers 8K bytes in the system programmable Flash AT89S52 devices. Mouth: P0 P0 mouth is a two-way ope n drain I/O. As export, each can drive eight TTL logic level. For P0 port to write "1", foot as the high impeda nee in put. When access to exter nal programs and nu merical memory, also known as