00-110903-0052-基于51单片机的智能小车毕业论文.docx

《00-110903-0052-基于51单片机的智能小车毕业论文.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《00-110903-0052-基于51单片机的智能小车毕业论文.docx（31页珍藏版）》请在优知文库上搜索。

1、摘要智能作为现代社会的新产物，是以后的发展方向，他可以依据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。本设计主要体现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肯定的参考意义。同时小车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肯定的弥补，实现经济收益，形成商业价值。整个小车平台主要以51单片机为限制核心，通过无线遥控实现前进后退和转向行驶；通过红外线传感器,实现小车的自适应巡航、避障等功能。设计采纳对比选择，模块独立，综

2、合处理的探讨方法。通过翻阅大量的相关文献资料，分析整理出有关信息，在此基础上列出不同的解决方案，结合实际状况对比方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，红外线对管的自动寻迹再到红外线自动避障和语音限制，完成各模块设计。通过调试检测各模块，得到正确的信号输出，实现其应有的功能。最终将各个调试胜利的模块结合到小车的车体上，结合程序,通过单片机的限制，将各模块有效整合在一起，达到所预期的目标，完成最终设计与制作，能使小车在肯定的环境中智能化运转。关键词：智能，红外线传感器，自动寻迹，语音限制，综合处理目录1弓I言12总体设计22.1各模块分析选择22.1.1主控单元方案比较与选

3、择22.1.2避障单元方案比较与选择32.1.3寻迹单元方案比较与选择32.1.4遥控单元方案比较与选择32.1.5语音限制单元方案比较与选择42.2总体设计框图43硬件设计63.1 单片机限制模块63.1.1 1.1时钟电路73.1.2 复位电路73.1.3 烧写接口电路83.2无线遥控模块83.2.1无线遥控工作原理93.2.2PT2262/2272芯片103.3红外对管寻迹模块113.3.1模块系统分析113.3.21.M393芯片介绍133.4红外避障模块143.4.1红外避障电路介绍143.4.2555芯片工作原理153.5电机驱动模块153.6语音限制模块164软件设计184.1

4、模糊限制算法184.1.1 模糊理论的发展184.1.2 模糊限制算法原理184.1.3 智能小车中的模糊限制算法194.2 软件设计框图194.3 软件程序设计部分源程序205制作和调试215.1 运用的仪器仪表及软件215.2 系统制作215.3 系统调试21硬件调试225.3.2软件调试245.3.3联合调试246结论与展望25致谢26参考文献27附录1系统实物图28附录2试验原理图28附录3毕业设计作品说明书281引言智能化作为现代社会的新产物，是以后的发展方向，他可以依据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

5、把“智能模拟”作为国家科学技术发展规划的主要探讨课题，起先着力探讨智能化。从概念的引进到试验室探讨的实现,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。从从前的模拟电路设计，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，整体开发过程简洁易懂，所选择的平台与各电子元件恰当

6、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，也符合课题探讨的意义。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肯定的参考意义。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肯定的弥补，实现经济收益，形成商业价值。同时作为高校毕业设计探讨课题，对学生的思维、动手实力以及总结论述等综合实力得到充分熬炼，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单片机为限制平台，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、电机限制技术

7、、无线通信技术等相关学问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限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,自动依据地面黑线寻迹导航，检测障碍物后停止和语音信号的限制等功能，实现智能限制，达到设计目标。2总体设计本课题设计主要是制作一款能进行智能推断并能做出正确反应的小车。小车具有以下几个功能：自动避障功能；寻迹功能（按路面的黑色轨道行驶）；无线遥控功能和语音限制。作品既可以对高端智能化进行剖析，也可以作为高级智能玩具发展对象，同时可成为高校生学习嵌入式限制系统的应用实例。作品以两直流电动机为主驱动，通过各

8、类传感器件来采集各类信息，送入主控单元AT89S51单片机，处理数据后完成相应动作，以达到自身限制。电机驱动电路采纳高电压，高电流，四通道驱动集成芯片1.293D；避障采纳红外线收发来完成，自动寻迹采纳红外线接收二极管完成；无线遥控则是采纳带有PT2272解码的TD1.-9915接收模块和带有PT2262编码的TD1.9988-4发送模块完成以及附加功能的语音模块是以柱极式话筒脉冲波经过处理后完成。最终由限制单元处理数据后通过汇编程序有序合理的将各模块信号整合在一起并完成相应动作，实现了智能限制，相当于简易机器人。1.1 各模块分析选择通过收集各硬件模块资料信息，对其进行有效的分析选择，最终选

9、出最合理的设计方案。主控单元方案比较与选择方案一：采纳各类数字电路来组成小车的限制系统，对外围避障信号，自动寻迹信号，无线遥控信号，语音限制信号进行处理。本方案电路困难，敏捷性不高，效率低，不利于小车智能化的扩展，对各路信号处理比较困难。方案二：采纳AT89S51单片机来作为整机的限制单元。红外线探头采纳市面上通用的放射管与及接收头，经过比较芯片调制处理后由限制系统接收。路途找寻采纳红外线管对路面信号采集，送到单片机系统处理，同样包括无线遥控信号和语音限制信号。此系统比较敏捷，采纳软件方法来解决困难的硬件电路部分，使系统硬件简洁化，各类功能易于实现，能很好地满意题目的要求。比较以上两种方案的优

10、缺点，方案二简洁、敏捷、可扩展性好，更能达到题目的设计要求，因此采纳方案二来实现。避障单元方案比较与选择方案一：采纳超声波避障，超声波受环境影响较大，电路困难，而且地面对超声波的反射，会影响系统对障碍物的推断。方案二：采纳红外线避障，利用单片机来产生38KHZ信号对红外线放射管进行调制放射，放射出去的红外线遇到避障物的时候反射回来，红外线接收管对反射回来信号进行解调，输出比较电平。外界对红外信号的干扰比较小，且易于实现，价格也比较便宜，故采纳方案二。红外线避障方法，利用一管放射另一管接收，接收管对外界红外线的接收强弱来推断障碍物的远近，由于红外线受外界可见光的影响较大，因此通过调制信号产生38

11、KHz的载波来削减外界的一些干扰。只要障碍物在限定范围内就会产生相对的电平供单片机限制，实现避障功能。寻迹单元方案比较与选择方案一：采纳发光二极管发光，用光敏二极管接收。由于光敏二极管受可见光的影响较大，稳定性差。方案二：利用集成型红外对管作为寻迹单元的传感器，其中红外线放射管放射红外线，红外线二极管进行接收。采纳红外线放射，外面可见光对接收信号的影响较小，再用射极输出器对信号进行隔离。本方案也易于实现，比较牢靠，因此采纳方案二。当小车底部的某边红外线收发对管遇到黑带时，可以检测到输入电平为高电平，反之为低电平。结合单片机查询方式，通过程序限制小车哪边轮胎转动来变更方向。这样不断循环检测，方向

12、限制，使小车按黑线行走。遥控单元方案比较与选择方案一：由放射和接收两大部分组成红外遥控系统，应用编/解码专用集成电路芯片来进行限制操作，放射部分包括键盘矩阵、编码调制、1.ED红外发送器;接收部分包括光、电转换放大器、解调、解码电路等。相对结构比较困难，而且运用的时候必需将遥控器前的红外放射孔对准接收管才可以。方案二：无线电遥控也由放射和接收两大部分组成，由于无线电遥控模块在市场上特别普及，加上无线电遥控有传输距离远、抗干扰实力强、无方向性等优点，对于小车的限制是一个不错的选择。方案三:超声波遥控是利用超声波来传送指令的遥控，可以应用于须要遥控、遥测的场合。采纳AX5326与AX5327等构成

13、的遥控系统具有体积小、功耗低、功能强大、抗干扰实力强等优点。但由于超声波遥控价格相对上面两种价格较贵，而且对于小车的遥控也太过于夸大化。结合三种方案，最终选择用电量、放射、接受功率都不大，一般的小障碍也可以穿越，而且遥控无方向性的无线电遥控。采纳带有PT2272解码的TD1.-9915接收模块和带有PT2262编码的TD1.9988-4发送模块完成。语音限制单元方案比较与选择方案一：采纳柱极式话筒产生不同的频率信号来完成声音提示，经放大整形后产生一个脉冲电平输入给单片机完成声音提示功能。但方案给人以提示的可懂性比较差，但在肯定程度上能满意要求，而且易于实现，成本也不高。方案二：采纳DS1420

14、可分段录放音模块，能够给人以直观的提示，也可以实现更多电平转换以让单片机限制，但DS1420录放音模块价格比较高，程序编制过程过于困难，所以方案二性价比不如方案一。柱极式话筒接收声波信号，通过三极管放大信号，使信号通过整流的二极管得到一个脉冲信号，并经过74HCO4取反后供单片机限制，实现语音限制。2. 2总体设计框图此系统是以单片机为限制核心，处理执行各个外部传感器检测得到的电平信号，其中外部信号有四部分得到：寻迹模块，避障模块，遥控模块和语音模块。最终把处理结果传递给小车电机，使得到相应效果。如图2-1总体设计框图语音限制）_J1单片机核心限制匚0电机转动ITR无线遥控）图2-1总体设计框

15、图3硬件设计本系统硬件主要有六大模块组成：单片机限制模块、无线遥控模块、红外对管寻迹模块、红外线避障模块、电机限制模块和语音限制模块。3.1单片机限制模块本模块采纳51系列单片机作为核心处理器。单片机限制系统基本由最小系统和外围信号I/O口组成，其中最小系统包括电源（地），CPU时序电路（一般运用11.0592M或者12M和30P电容组成），复位电路。有了以上三块，单片机就能够正常工作。AT89S51是一个低功耗，高性能CMOS8位单片机，片内含4kBytesISP（In-systemProgrammabIe）的可反复擦写100o次的FlaSh只读程序存储器，器件采纳ATME1.公司的高密度、非易失性存储技术制造，兼容标准MCS-51指令系统及80C51引脚结构，芯片内集成了通用8位中心处理器和ISPFlaSh存储单元，功能强大的微型计算机的AT89S51可为很多嵌入式限制应用系统供应高性价比的解决方案。其应用范围广，性能良好，可用于解决困难的限制问题。利用AT89S51的I/O端口对传感器信号进行实时推断监控来限制步进电机做出相应的反映。如图3-1是较为常见的带烧录接口的单片机最小系统图。Jl图37带烧录接口的单片机最小系统P89C51RC2BN/01时钟电路单