智能循迹避障小车控制系统设计最终版.doc

上海大学2016 ～ 2017 学年 秋季 学期研究生课程考试 课程名称： 微机接口技术与数字控制 课程编号： 09Z077005 论文题目: 基于STC89C52单片机自动避障循迹小车控制系统的设计 研究生姓名: 肖青峰、徐鹏、付高峰 学 号: 论文评语: 成 绩: 任课教师: 沈林勇 评阅日期: 基于STC89C52单片机自动避障循迹小车 控制系统设计 肖青峰、徐鹏、付高峰 上海大学 学院，上海200072 1 设计目标和任务制定 随着社会水平提高与电子商务的快速发展，大型化集成化商品多元化的仓储集散中心应运而生。这些仓库通常面积巨大，（有的可达上万平方米，）并且物品种类繁多，仓储流量大，可是当前大多数仓储中心依旧采用传统的人工管理，工人管理工作繁琐且工作效率低下，综上所述，现代仓储业正面临着发展瓶颈，制约着仓储行业的进一步发展。如果有一种智能仓储，使得我们能够在实际的物流活动中提高仓储的效率，减少仓储的人力资源成本和仓库的直接成本，解决绝对人力不能满足大型物流中心运作的情况，那么我们的仓储行业又能向前迈进一个新阶。?因此，基于上诉当前仓管配货工作的任务繁忙，减小仓管员工作量，提高仓储管理工作效率，我们决定制作一智能避障循迹小车，用于仓库不同货架间货物的自动配送。我们的小车能实现循迹移动，在不同工作点之间穿梭。借助我们的小车，仓管员只需轻松输入目标代码，就可以实现将货物自动送达目标货架或者将不同货架的货物收集到配送点。同时为了避免小车在行进过程中撞击到人员、货物或者货架等障碍物，我们的小车具有自动避障和自动停车功能。 2 设计方案的拟定 2.1 整体系统设计 该整个系统由控制模块、光电传感器检测模块、电源模块、电机及驱动模块等子模块组成。如框图所示： 2.2 控制模块设计 针对本设计特点——多开关量输入的复杂程序控制系统，需要擅长处理多开关量的标准单片机，而不能用精简I/O口和程序存储器的小体积单片机，D/A、A/D功能也不必选用。根据这些分析,我选定了STC89C52单片机作为本设计的主控装置，52单片机具有功能强大的位操作指令，I/O口均可按位寻址，并具有如下性能优点：（1）微处理器 该单片机中有一个8位的微处理器，与通用的微处理器基本相同，同样包括了运算器和控制器两大部分，只是增加了面向控制的处理功能，不仅可处理数据，还可以进行位变量的处理。（2）数据存储器 片内为128个字节，片外最多可外扩至64k字节，用来存储程序在运行期间的工作变量、运算的中间结果、数据暂存和缓冲、标志位等，所以称为数据存储器。（3）程序存储器 由于受集成度限制，片内只读存储器一般容量较小，如果片内的只读存储器的容量不够，则需用扩展片外的只读存储器，片外最多可外扩至64k字节。（4）中断系统 具有5个中断源，2级中断优先权。（5）定时器/计数器 片内有2个16位的定时器/计数器，具有四种工作方式。（6）串行口 1个全双工的串行口，具有四种工作方式。可用来进行串行通讯，扩展并行I/O口，甚至与多个单片机相连构成多机系统，从而使单片机的功能更强且应用更广。(7) P0口、P1口、P2口、P3口 为4个并行8位I/O口。 (8) 特殊功能寄存器 共有21个，用于对片内的个功能的部件进行管理、控制、监视。实际上是一些控制寄存器和状态寄存器，是一个具有特殊功能的RAM区。 由上可见，STC89C52单片机的硬件结构具有功能部件种类全，功能强等特点。特别值得一提的是该单片机CPU中的位处理器，它实际上是一个完整的1位微计算机，这个一位微计算机有自己的CPU、位寄存器、I/O口和指令集。1位机在开关决策、逻辑电路仿真、过程控制方面非常有效；而8位机在数据采集，运算处理方面有明显的长处。对于本设计该单片机绰绰有余，更可贵的是52单片机价格非常低廉。 STC89C52引脚图 2.3 光电传感检测模块 循迹方案设计： 方案一：采用摄像头循迹法：利用摄像头对赛道提取信息，分有数字式和模拟式。 方案二：红外对管循迹法：利用黑白色对红外线的吸收作用不同，其由发射管和接收管配对组成，发射管发射出红外线，当发射到