基于单片机的智能小车控制系统(论文).docx

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1、专科毕业设计（论文）题目基于单片机智能小车控制系统设计学生姓名XXX班级XxXXxXX学号H院（系）电子工程学院专业一应用电子技术指导教师XXX职称XXX二OXX年X月XX日摘要随着计算机、微电子、材料、机械、通信等技术的快速开展，车辆的智能化和机器人的开展速度也越来越快，作为21世纪自动化领域内非常伟大的成就它已经和人们的生产生活紧密的联系在了一起。智能车辆迅速成为世界车辆研究领域的热点和汽车工业新的增长点。所以，智能化的车辆是未来人们生活重要的载体。因此有必要对智能车辆进行研究。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。本系统设计了一个能自动循迹的智能小车控制系

2、统。以STC89C52单片机为控制核心，利用红外无线遥控智能小车，利用超声波传感器检测道路上的障碍并提示，利用LCD1602显示小车的速度和路程。能实现小车自动根据地面实况前进倒退、转向行驶，超声波测距提示障碍物，LCDI602实时显示小车的速度和行驶的路程，具有高度的智能化，到达设计目标。关键词：智能小车:STC89C52单片机；超声波传感器；LCD1602THESMARTCARBASEDONMICROCONTROLLERABSTRACTWiththerapiddevelopmentofcomputer,microelectronics,materials,machinery,communi

3、cationandothertechnologies,theIntelligenlizationofvehiclesandthedevelopmentofrobotsaregettingfasterandfaster.Asaverygreatachievementinthefieldofautomationinthe21stcentury.Closetiestogether.Intelligentvehiclesquicklybecometheworldsautomotiveresearchhotspotsandthenewgrowthpointoftheautomotiveindustry.

4、Therefore,thestudyofintelligentvehiclesarenecessary.Therefore,thedevelopmentofasmart,intelligentcarcontrolsystemwithhighefficiencyisofpracticalsignificanceandscientificimportanttheoreticalvalue.Thispaperintroducesthedesignofasmartcarcontrolsystemthatcanautomatictracking.Basedonsignle-chipmicrocomput

5、erAT89C51Toachieveinfraredwirelessremotecontrolsmartcar,theuseofultrasonicsensorstodetectobstaclesontheroadandpromptedtheuseofLCD1602showcarspeedanddistance.Thecarcanrealizeautomaticbasedontheblacklineforwardregression.Steering9Ultrasonicranging,promptingobstacles,LCD1602real-timedisplayofthespeedof

6、thecaranddriveaway,withahighdegreeofintelligence,achievethedesigngoal.KeyWords:Smartcar；AT89C51MCU；ultrasonicsensor；LCD1602目录摘要ABSTRACTII目录III第1章绪论错误!未定义书签。1.1 课题的背景和意义错误!未定义书签。1.2 课题的研究现状及开展趋势1第2章方案设计与论证22. 1主控系统23. 2电源模块24. 3电机驱动模块2电机模块选择与论证2电机驱动模块选泽与论证35. 4遥控模块46. 5显示模块57. 6壁障模块5第3章硬件设计63.1总体设计63

7、. 2驱动电路63. 3遥控电路93. 4显示电路113. 5避障电路118. 6主控电路13第4章软件设计169. 1主程序模块设计164.1.1主程序流程图164.1.2主程序的设计174.2电机驱动程序的设计194.2.1电机驱动程序流程图194.2.2电机驱动程序的设计204.3 红外遥控程序的设计21遥控模块流程图21红外遥控程序的设计224.4 测距壁障模块程序的设计234. 4.1超声波测距模块流程图235. 4.2超声波测距模块程序的设计234. 5显示模块程序的设计244 .5.1显示模块流程图245 .5.2显示模块程序的设计25第5章软件仿真285. 1KElL软件285

8、. 2PR0UES软件28第6章实物安装与调试305.1 器件清单306. 2结果及分析307. 3使用指南31第7章结束语32参考文献33致谢34附录一原理图35附录二源程序36附录三实物图45第1章绪论1.1 课题的背景和意义智能作为现代社会的新产物，是以后的开展方向，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到达的或是更高的目标。本设计主要表达多功能小车的智能模式，设计中的理论方案、分析方法及特色与创新点等可以为自动运输机器人、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。同时小车可以作为玩具的开展对象，为中

9、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。超声波作为智能车避障的一种重要手段，以其避障实现方便，计算简单，易于做到实时控制，测量精度也能到达实用的要求，在未来汽车智能化进程中必将得到广泛应用。我国作为一个世界大国，在高科技领域也必须占据一席之地，未来汽车的智能化是汽车产业开展必然的，在这种情况下研究超声波在智能车避障上的应用具有深远意义，这将对我国未来智能汽车的研究在世界高科技领域占据领先地位具有重要作用。1.2 课题的研究现状及开展趋势智能小车的研究、开发和应用涉及传感技术、电气技术、电气控制技术、智能控制等学科，智能控制技术是一门跨科学的综合性技术，当代研究十分活

10、泼，应用日益广泛的领域L众所周知机器人技术的开展是一个国家高科技水平和工业自动化程度的重要标志和表达。因此目前世界各国都在开展对机器人技术的研究。机器人由于有很高的灵活性、可以帮助人们提高生产率、改良产品质量等优点，在世界各地的生产生活领域得到了广泛的应用。智能小车正是模仿机器人的一种尝试。它是一种以汽车电子为背景，涵盖多学科的科技创新性设计，现智能小车开展很快，从智能玩具到其它各行业都有实质成果。其根本可实现循迹、避障、检测贴片、寻光入库、避崖等根本功能，这几届的电子设计大赛智能小车又在向声控系统开展。第2章方案设计与论证1. 1主控系统本设计采用STC89C52单片机为主控芯片，通过电机驱

11、动电路和超声波发射接收及液晶实时显示小车与障碍物的距离红外遥控设计而成，采用模块化的设计方案。并且运用红外遥控器控制小车的前进，后退，左右转和停止的功能。2. 2电源模块本次设计采用了7805芯片，因为7805电源芯片的电路简单，实用，并且能够完全满足智能避障小车和单片机控制系统和L298N（直流电机驱动）芯片的供电。7805芯片的实物有3个引脚，分别为输入IN端、输出OUT端和接地GND端，一般情况下可以提供1.5A的电流，如果在散热足够的情况下可以提供51单片机主控模块和直流电机驱动等模块的电压。根据7805电源芯片的情况再结合电机的工作电压，应选取了12V电源作为7805的输入电源。3.

12、 3电机驱动模块4. 3.1电机模块选择与论证方案一：使用步进电机作为智能小车系统的驱动电机，因为步进电机的转动角度可以精确的定位，这样就可以比拟精确的定位小车的前进距离和位置。但是由于步进电机的输出力矩偏低，并且会随着电机转速的升高而下降，在到达较高的转速时其输出的力矩会急剧下降，因此不适于小车等对速度有着一定要求的系统。经过综合分析比拟决定放弃此方案。方案二：使用直流减速电机作为智能小车系统的驱动电机。直流减速电机的转动力矩比拟大，而且体积较小，重量也很轻，使用方便。另外小车电机内部还装有减速齿轮组，所以并不需要去考虑调速的功能，可以很方便的通过单片机来控制直流减速电机的正传、反转、停止操

13、作。综合以上考虑选择方案二的直流减速电机作为整个智能小车的驱动电机。图2.1直流减速电机5. 3.2电机驱动模块选择与论证方案一：采用继电器对电动机进行控制,通过切换电动机的开关来调整小车的速度。这个方案的优点是电路相比照拟简单,但是它的缺点也比拟多，如：继电器的响应时间偏慢，寿命较短,容易损坏,可靠性也不是很高。故决定放弃此方案。方案二：采用专用的电机驱动芯片L298N来控制直流减速电机，L298N芯片如图2-2）是一个具有高电压大电流的全桥驱动芯片，一片L298N芯片可以分别的控制两个直流减速电机，在646V的电压下，可以提供2A的额定电流，额定功率25W,并且具有过热自动关断和电流反响检

14、测功能，平安可靠。该芯片是利用TTL电平进行控制的。通过单片机的IO口输出上下电平来改变芯片控制端的输入电平，即可以实现对电机进行正转、反转和停止操作。另外为了保证L298N的正常工作，我还安装了8个续流二极管1N4007。用该芯片作为电机驱动，驱动能力大、操作方便、稳定性好、性能优良。综合以上分析与论证我们选择方案二的驱动芯片L298N作为整个智能小车系统的电机驱动电路。图2.2L298N2. 4遥控模块本设计采用红外遥控来控制信号的传送。选择红外遥控装置作为小车的遥控控制器。红外遥控是通过遥控发射器内的编码芯片将按键信息调制成一串0和1的二进制代码，然后通过红外线发出，最后被红外接收装置接

15、收进行解码，再运用单片机对解码后的码信息进行识别，然后再根据不同的码信息进行不同的控制操作。图2.3VS1838封装3. 5显示模块方案一：采用LED数码管显示。数码管使用简单，价格低廉，但一个数码管只能显示一个数字，要显示多位数据时要使用多个数码管，这就增加了硬件电路的复杂度和额外功耗，而且LED数码管也无法显示字符。由于我们方案要显示小车运行的速度和路程，LED数码管没方法显示这么多的内容，因此考虑其它的方案。方案二：采用LCDl602液晶（如图2.4）显示。LCD1602液晶具有功耗低，显示内容丰富清晰，显示信息量大，显示速度较快，界面友好，使用简单等特点而得到了广泛的应用。并且外围电路也比拟简单，因此我们选择此方案。通过以上方案论述我们选择方案二，显示小车与障碍物距离的任务。图2.4LCDI602液晶显示器4. 6避障模块方案一：用漫反射式光电开关进行避障。光电开关的工作原理是根据光线发射头发出的光束，被物体反射，其接收电路据此做出判断反响，物体对红外光由同步回路选通而检测物体的有无。当有光线反射回来时，输出低电平。当没有光线反射回来时，输出高电平。操作简单但是测量的距离不远。方案二：用超声波传感器进行测距避障。超声波传感器的原理是：超声波由压电陶瓷超声波传感器发出后，遇到障碍物便反射回来，然后再被超声波