智能寻轨小车.doc

仲恺农业工程学院 基于STC89C52单片机的红外寻迹小车设计 学 院 ： 自动化学院 班 级 ： 自动化111班 姓 名 ： 杨武洁 学 号 ： 201110344114 指导老师 ： 唐 宇 成 绩 ： 目 录 关键词： 3 一、系统简述 3 1、功能简述 3 2、小车寻迹原理 3 3、控制系统总体设计 4 二、硬件设计 4 1 、寻迹传感器模块 4 2、控制器模块 6 3、电机及驱动模块 7 4、测速模块设计 8 三、软件设计 9 1 、PWM控制 9 2、总体软件流程图 10 3、小车寻迹流程图 12 4、中断程序流程图 13 四、设计总结 14 五、设计心得体会 15 附录（单片机程序） 16 1、寻迹程序 16 2、速度测量 18 参考资料 20 摘 要： 本设计是一种基于89C52单片机控制的简易自动寻迹小车系统。89C52单片机为控制核心, 用单片机模拟产生PWM波控制小车速度黑色轨迹进行检测,,及时控制驱动电机以调整小车转向,从而使小车能够沿着黑色轨迹自动行驶,实现小车自动寻迹的目的。 关键词： 单片机STC89C52 红外光电传感器 直流电机 PWM调速 一、系统简述 1、功能简述 总体功能本设计是基于STC89C52单片机的智能寻迹小车设计，设计一个基于直流电机的自动寻迹小车，使小车能够自动检测地面黑色轨迹，并沿着黑色车轨迹行驶；此外系统还利用编码盘对行驶的小车的速度进行测量，并显示在数码管上，系统方案方框图如图1所示。 系统方案方框图 2、小车寻迹原理 这里的寻迹是指小车在白色地板上循黑线行走，采取的方法是红外探测法。?红外探测法，即利用红外线在不同颜色的物体表面具有不同的反射性质的特点，在小车行驶过程中不断地向地面发射红外光，当红外光遇到白色纸质地板时发生漫反射，反射光被装在小车上的接收管接收；如果遇到黑线则红外光被吸收，小车上的接收管接收不到红外光。单片机就是否收到反射回来的红外光为依据来确定黑线的位置和小车的行走路线。,控制系统的结构框图如图 2 所示。 主控制电路模块：用STC89C52最小单片机系统、复位电路，时钟电路，32路I/O口 红外检测模块：光电传感器红外双管,比较器LM339 电机及驱动模块:电机驱动芯片LN298N、两个直流电机 测速模块：用74HC14反向器做信号处理 二、硬件设计 1 、寻迹传感器模块 寻迹模块采用红外线发射和接收管等分立元器件组成探头，并使用 LM339电压比较器（加入迟滞电路），防止临界输出抖动做为核心器件构成中控电路。此系统具有的多种探测功能能极大的满足 在黑线检测的测试中，，4．8V ，若检测到白色区域，，，，0．5V，LM339芯片，0K的变阻器调节，，，。整个探测模块具体电路如下： 通过红外双管检测黑线，输出信号给LM339芯片 ，接收电压与比较电压比较后，输出信号变为高低电平，再输入到单片机中，用以判定是否检测到黑线。 ? 在小车具体的寻迹行走过程中，为了能精确测定黑线位置并确定小车行走的方向，需要同时在底盘装设4个红外探测头，C52 单片机作为主控制器，是一个低功耗，高性能的8 位单片机，它具有8k字节Flash，512字节RAM，32 位I/O 口线，看门狗定时器，内置4KB EEPROM，MAX810复位电路，3个16 位定时器/计数器，4个外部中断，一个7向量4级中断结构（兼容传统51的5向量2级中断结构），全双工串行口。另外 STC89C52 可降至0Hz 静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU 停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。最高运作频率35MHz，6T/12T可选，且可在线编程、调试，方便地实现程序的下载与整机的调试。 时钟电路和复位电路与单片机构成最小系统，如图3 1）采用外部时钟，晶振频率为12MHZ 2）采用按键复位 STC89C52最小单片机系统 3、电机及驱动模块 A、直流电机:电机采用直流减速电机，直流减速电机转动力矩大，体积小，重量轻，装配简单，使用方便。由于其内部由高速电动机提供原始动力，带动变速（减速）齿轮组，可以产生较大扭力。 B、电机驱动:驱动模块采用专用芯片L298N 作为电机驱动芯片，L298N 是一个具有高电压大电流的全桥驱动芯片，其响应频率高，可以直接驱动两路3-30V直流电机，并提供5V输出端口，直接供给5V单片机