基于单片机控制的智能小车设计与制作1.doc

目 录 摘要 1 1 引 言 1 2 方案论证 2 2.1 控制核心的选择及其简介 2 2.2 小车驱动方式的选择 4 2.3 直流电机驱动模块 5 2.4 障碍检测模块 6 2.5 电源模块 7 3 系统硬件设计 8 3.1 车体结构及其驱动电路 8 3.1.1 直流电机电路设计 9 3.1.2 通道控制 9 3.1.3 电机调速 10 3.1.4 驱动模块 11 3.2 避障模块 12 3.3 硬件完成后的小车总体图 13 4 系统软件设计 14 4.1 主程序设计 15 4.2 障碍检测模块程序设计 15 4.3 语音播放程序设计 17 5 使用说明 20 总结与展望 21 参考文献 23 附录1 24 附录2 27 附录3 31 基于单片机控制的智能小车设计与制作 摘 要: 课题的主要任务是设计并制作一辆智能小车，要求实现小车的语音控制、直线前进与倒退、避免撞到障碍物三大功能。设计以80C51单片机为控制核心，应用光电传感器和超声波传感器，成功实现了小车的三大功能。课题完成了红外线传感器、小车骨架、直流电机以及电源等硬件的选择、采购、各传感器的接口电路设计和制作，以及各传感器和电路的安装位置和方式的安排，并完成了整个硬件的制作工作。此外，对整个控制软件进行设计和程序的编制以及程序的调试，并最终完成软件和硬件的融合，实现小车的预期功能。 关键词：智能小车、红外防碰撞传感器、单片机 1 引 言 当今世界，传感器技术和自动控制技术正在飞速发展，机械、电气和电子信息已经不再明显分家，自动控制在工业领域中的地位已经越来越重要，“智能”这个词也已经成为了热门词汇。现在国外的自动控制和传感器技术已经达到了很高的水平，特别是日本，比如日本本田制作的机器人，其仿人双足行走已经做得十分逼真，而且具有一定的学习能力，还据说其智商已达到6岁儿童的水平。 作为机械行业的代表产品—汽车，其与电子信息产业的融合速度也显著提高，呈现出两个明显的特点：一是电子装置占汽车整车（特别是轿车）的价值量比例逐步提高，汽车将由以机械产品为主向高级的机电一体化方向发展，汽车电子产业也很有可能成为依托整车制造业和用车提升配置而快速成为新的增长点；二是汽车开始向电子化、多媒体化和智能化方向发展，使其不仅作为一种代步工具、同时能具有交通、娱乐、办公和通讯等多种功能。 无容置疑，机电一体化人才的培养不论是在国外还是国内，都开始重视起来，主要表现在大学生的各种大型的创新比赛，比如：亚洲广播电视联盟亚太地区机器人大赛主控制器采用单片机89C52，[3]。由以下部分组成： （1） 一个8 位的微处理器（CPU）。 （2） 片内数据存储器RAM（128B），用以存放可以读写的数据，如运算的中间结果、最终结果以及状态标志位等。 （3） 片内程序存储器ROM（4KB），用以存放已编制好的程序及程序中用到的常数。 （4） 四个8 位并行I／O 接口P0~P3，每个口既可以用作输入，也可以用作输出使用。 （5） 两个定时器／计数器，每个定时器／计数器都可以设置成计数方式，用以对外部事件进行计数，也可以设置成定时方式，并可以根据计数或定时的结果实现计算机控制。 （6） 五个中断源的中断控制系统，提供两个中断优先级，能实现两级中断嵌套。 （7） 一个全双工串行异步通信接口，用于实现单片机之间或单机与微机之间的串行通信。 （8） 片内振荡器和时钟产生电路，但需要外接石英晶体和微调电容，最高允许振荡频率为12MHz。单片机内部各功能部件通过内部总线连接，传送地址信息、数据信息和控制信息，各功能部件分时使用总线，即所谓的内部单总线结构。89C52与其他MCS51单片机的不同之处在于具有8KB可反复擦写(大于1000次）Flash ROM以及3个16位可编程定时/计数器中断。可反复擦写的Flash ROM使得单片机能反复写入程序，使用更加地方便。 综合我设计的系统，单片机的优势就显现出来了：操作简单、方便、快捷。充分发挥其资源丰富，强大地控制功能和位寻址操作功能，更可贵的是其价格低廉。 图2.1 51板实物图 2.2 小车驱动方式的选择 玩具小车上的两个电机均为一般的玩具直流电动机，前轮用一个电机控制方向，后轮的电机用来驱动小车，这就是传统的控制小车方向的方式，缺点是转向过于灵敏；另外一种常见驱动方式为两电机四驱，差速转向，其优点是转向性能好，能实现原地360°转向，且在循迹行走的时候能比较稳定的行驶，但是这种驱动方式的硬件制作比较有难度；还有一种驱动方案是采用三轮方案，即前面或后面安装一个万向轮，然后两电机分别控制两驱动轮，这种驱动方式具有两电机四驱的优点，而且硬件制作简单多了。 比较上面三种方案，首先排除了第三种方案，因为一开