基于步进电机的智能小车.docx

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1、学住论文基于步进电机的智能小车作者姓名：学科专业：电子信息工程学号：O指导教师：副教授完成日期：2023-6T5太原工业学骸TaiyuanInstituteofTechnology诚信声明本人申明：本人所提交的毕业论文基于步进电机的智能小车的所有材料是本人在指导教师指导下独立研究、写作、完成的成果，论文中所引用他人的无论以何种方式发布的文字、研究成果，均在论文中加以说明：有关教师、同学和其他人员对我的论文的写作、修订提出过并为我在论文中加以采纳的意见、建议，均己在我的致谢辞中加以说明并深致谢意。本论文和资料假设有不实之处，本人承当一切相关责任。特此申明。本人签名：年月日毕业设计(论文)任务书设

2、计论文题目：基于步进电机的智能小车设计系部：电子工程系专业:电子信息工程学号:092022135-学生：指导教师含职称:_LI擞授L专业负责人：1 .设计论文的主要任务及目标课题目标：(1)通过此次设计，熟悉单片机硬件电路，电源回路、时钟回路、复位电路、键盘电路、存储器扩展和LCD显示等方面的知识，加深对单片机的认识和硬件电路的设计。(2)掌握单片机软件设计的编程方法，明确设计任务。设计编程时，可用C语言或汇编语言或两者结合的混合编程来实现算法。(3)熟练掌握单片机集成开发环境KeilC51Vision4及其使用。V4采用Windows风格界面，集编辑、编译、程序调试和仿真于一体，支持汇编语言

3、和C51高级语言的程序设计，是目前最流行的开发51单片机的软件工具。(4)课题目标更着重在于对软件的设计，好的程序不仅节省硬件资源，而且又不易出现错误，要求各部份程序可靠地完成设计要求。(5)学习使用Proteus仿真软件，并对本系统的软硬件包括外围电子器件进行总体仿真.2 .设计论文的根本要求和内容(1)用单片机芯片实现，要有完整的硬件设计电原理图。(2)建议使用KeilC51Vision4集成开发环境进行软件设计。3)使用编程语言推荐使用汇编语言或C语言编程。(4)要求小车自动的前进。(5)要求小车自动的左右转弯。(6)要求小车自动后退。(7)要考虑数据的存储保存、显示问题。3.主要参考文

4、献(1)欧伟明等.单片机原理与应用系统设计.北京：电子工业出版社,2023.(2)江世明.基于PrOteUS的单片机应用技术.北京:电子工业出版社,2023.(3)张靖武等.单片机系统的Proteus设计与仿真.北京:电子工业出版社,2007.(4)张友德.单片微型计算机原理、应用与实验.西安:西安电子科技大学出版社,2003.(5)周明德.单片机原理与技术.北京:人民邮电出版社,2023.(6)何立民.单片机高级教程.北京:北京航空航天大学出版社,2000.(7)rtx51,2004(8)徐爱钧等.KeilCx51V7.0单片机高级语言编程与Vision2应用实践.北京：电子工业出版社，20

5、05.(9)杨振江等.单片机应用与实践指导.西安：西安电子科技大学出版社,2023.设计(论文)各阶段名称起止日期1查阅资料，复习有关专业知识，明确设计要求，细13-03-032确定总体设计方法，进行方案的可行性论证，并完成开题报告。13-03-0413-03-17（第1、2周）3选定具体实施方案，设计硬件及软件程序框图。13-03-1813-03-31（第3、4周）4绘制硬件电路图，用PrOteUS验证电路的可行性，编写程序。13-04-0113-04-14（第5、6周）5完成硬件设计、程序设计并调试。（接受中期检查）13-04-1513-04-28（第7、8周）6完成系统的软件设计部份。1

6、3-04-2913-05-12（第9、10周）7系统总调，程序整合并根据实际效果改良电路。13-05-1313-05-28（第11、12周）8完善设计，并撰写论文。13-05-2913-06-09（第13、14周）9完善论文，并完成打印装订工作，准备辩论材料（包括演示文稿）。13-06-1011-06-16第15周）10辩论并总结设计工作。11-06-1711-06-23（第16周）4.进度安排基于步进电机的智能小车摘要我本次设计采用ATMEL公司中的AT89S51单片机为控制核心，在最小系统的根底上，通过对外围传感器信号和控制按键的检测，控制步进电机的正转、反转、加速和停止使智能小车可以循着

7、黑线自动循迹，碰到障碍物可以合理的避障，探测到金属可以发出报警信号，从而使智能小车实现合理行进。该智能小车主要分为检测和控制两个局部，包括单片机最小系统、光电检测电路、红外检测电路、金属检测电路、步进电动机、步进电动机驱动电路、4个控制按钮、液晶显示等电路。关键词：AT89S51单片机、智能小车、步进电机、自动循迹BasedonthesteppingmotoroftheintelligentcarABSTRACTWethisdesignUSEStheATMELcompanyAT89S51ascontrolcore,thesmallestsystemofbasis,throughperipher

8、alsensorsignalandthecontrolbuttonsdetection,thecontrolofthesteppermotorareturning,inversion,accelerationandstopmakeintelligentcarcanfollowtheblacklineautomatictracing,encounterobstaclescanfollowreasonableobstacle-avoidinganddetectingmetalcanalarm-immediately,thusmakeintelligentcarrealizereasonablepr

9、ogression.Thesmartcarismainlydividedintotestandcontroltwoparts,photoelectricdetectioncircuit,infrcireddetectioncircuitconsistsofsinglechipmicrocomputerminimumsystemmetaldetectioncircuitsteppermotordrivecircuitofthesteppingmotor,acontrolbuttonontheLCDdisplaycircuitandsoonKeywords:AT89S51,intelligentc

10、ar,steppingmotor,automaticfollowtracing目录1引言I2总体设计方案22.1 步进电机的选择22.2 单片机的选择22.3 步进电机驱动电路的选择32.4 数码管显示电路的选择33单片机AT89S51模块与步进电机43.1 单片机概述4单片机芯片5、时钟及复位电路83.2 步进电机概述8、步进电机的特性9、步进电机的种类9、永磁步进电机的控制10、与直流电机的比拟11、步进电机驱动电路134外围模块134.1 光电寻迹模块134.2 金属探测传感器模块144.3 红外避障模块144.4 1.ED数码显示电路144.5 键盘控制电路154.6 1.CD显示电路

11、165系统软件设计165.1 主程序流程图165.2 步进电机方向及速度控制程序流程图175.3 金属探测及控制设计流程图175.4 红外避障及控制设计流程图176系统调试176.1 硬件调试176.2 软件调试18参考文献18致谢19附录19附录1系统程序19附录2仿真图211引言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0本智能小车系统最诱人的前景就是可用于未来的智能汽车上了，当驾驶员因疏忽或打瞌睡时这样的智能汽车的设计就能表达出它的作用。如果汽车偏离车道或距障碍物小于平安距离时，汽

12、车就会发出警报，提醒驾驶员注意，如果驾驶员没有及时作出反响，汽车就会自动减速或停靠于路边。随着计算机、微电子、信总处理及智能控制的快速开展，机器人技术也在逐步深入和细化。随着机器人性能不断地完善，移动机器人的应用范围大为扩展，不仅在工业、农业、医疗、效劳等行业中得到广泛的应用，而且在城市平安、国防和空间探测领域等有害与危险场合得到很好的应用。因此，移动机器人技术已经得到世界各国的普遍关注。移动机器人的研究不仅可以推动科学技术的向前开展，同时其应用必将带来巨大的经济效益和社会效益。智能人，是一个集环境感知、动态决策与规划、行为控制与执行等多功能于一体的综合系统。它集中了传感器技术、信息处理、电子

13、工程、计算机工程、自动化控制工程以及人工智能等多学科的研究成果，代表机电一体化的最高成就，是目前科学技术开展最活泼的领域之一。随着电子技术的不断开展人们创造了各式各样的具有感知,决策，行动和交互能力的机器人，自第一台工业机器人诞生以来，机器人的开展已经普及机械、电子、冶金、交通、宇航、国防等多个领域。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，随着它在人类生活领域中的应用不断扩大，将会给人们的生产生活带来了巨大的影响。在国外机器人的开展有如下趋势。一方面机器人在制造业应用的范围越来越广阔,其标准化、模块化、网络化和智能化的程度越来越高，功能也越来越强，并向着技术和装备成套化

14、的方向开展；另一方面，机器人向着非制造业应用以及微小型方向开展，如表演型机器人，效劳机型器人，机器人玩具等。国外研究机构正试图将机器人应用于人类活动的各个领域。智能小车可以理解为机器人的一种特例，它是一种能够通过编程手段完成特定任务的小型化机器人。与普遍意义上的机器人相比智能小车制作本钱低廉，电路结构简单，程序调试方便，具有很强的趣味性，为此其深受广阔机器人爱好者以及高校学生的喜爱。全国大学生电子设计竞赛每年都设有智能小车类的题目，由此可见国家对高校机器人研究工作的重视程度。此题目设计的是具有自动避障功能的智能小车，其设计思想与一些日常生活迫切需要的机器人（如测距机器人，搜索机器人，管道探伤机

15、器人）类似。由于采用了超声波传感器，它不受光照强弱和能见度的影响，能耗低，灵敏度高，即使在较复杂的环境内也可以工作。智能小车系统的设计采用了模块化的设计方法，电路结构简单，调试方便，有很大的扩展空间，稍加改动便可应用于实际生产生活中，也可作为高校学生以及广阔机器人爱好者学习研究使用。2总体设计方案2.1 步进电机的选择方案一：选择反响式步进电动机（VR）O采用高导磁材料构成齿状转子和定子，其结构简单，生产本钱低，步距角可以做的相当小，但动态性能相对较差。方案二：选择永磁式步进电动机（PM）o转子采用多磁极的圆筒形的永磁铁，在其外侧配置齿状定子。用转子和定子之间的吸引和排斥力产生转动，转动步的角度一般是7.50。它的出力大，动态性能好；但步距角一般比拟大。方案三：选择混合步进电动机（HB）。这是PM和VR的复合产品，其转子采用齿状的稀土永磁材料，定子那么为齿状的突起结构。此类电机综合了反响式和永磁式两者的优点，步距角小，出力大，动态性能好，是性能较好的一类步进电动机，在计算机相关的设备中多用此类电机。由于永磁式步进电机的动态性能比拟好，