基于AT89S52单片机的智能循迹设计论文正文+外文资料.doc

惠州学院 HUIZHOU UNIVERSITY  基于AT89S52单片机智能循迹、避障小车设计与制作 摘　要 本设计实现智能小车在避开障碍物的前提下对黑色轨迹循迹。采用红外光电管模块实现循迹和避障功能，利用光电管发射的红外光线遇到黑色轨迹被吸收后输出与模块设定值相反的电平的原理，通过光电管模块检测道路信息，每个光电管对应小车的一个转角，并且通过光电红外管检测模块把道路信息反馈给单片机，以AT89S52单片机为控制芯片控制小车电机的速度及转向，从而实现自动循迹避障的功能。其中小车电机驱动由L298N驱动电路完成，速度由单片机输出的PWM波控制。本设计还实现了超声波模块避障，当前方距离小于设定距离值时，单片机控制小车刹车后，舵机左右45°摇摆超声波模块一次，比较小车左右两侧离障碍物的距离，选择较开阔的方向行走，从而避开障碍物。 关键词： 避障 循迹 AT89S52 超声波 红外光电管 目 录 1. 前言 1 1.1智能小车的意义和作用 1 1.2智能小车的现状 2 2. 方案设计与论证 2 2.1 主控系统 2 2.2 电机驱动模块 3 2.3 循迹模块 5 2.4 避障模块 5 2.5电源模块 6 3.硬件设计 6 3.1总体设计 6 3.2主板设计框图 7 3.3单片机最小系统 8 3.4电源设计 8 3.5电机驱动电路 9 3.6红外光电管检测模块 10 3.7超声波模 11 4.软件设计 12 4.1单片机使用资源规划 12 4.2红外循迹实现方法 12 4.3超声波避障实现方法 13 4.4程序流程图 14 5．制作调试与测试分析 15 5.1实物功能 15 5.2制作调试过程 15 5.3调试与分析 15 6.总结与展望 16 致谢 18 参考文献 19 英文摘要 20 附录 21 附录一、小车外观 21 附录二、外文资料 22 1. 前言 1.1智能小车的意义和作用 自第一台工业机器人诞生以来，机器人的发展，人们不断探讨改造认识自然过程中。科技发展要实现自动导引功能和避障功能就必须要感知导引线和障碍物导引线相给一个视觉功能CPU。机器人要实现自动避障功能，还可以扩展循迹等功能，感知导引线和障碍物。可以实现小车自动识别路线，选择正确的行进路线，并检测到障碍物自动躲避。基于上述要求，传感检测部分考虑到小车一般不需要感知清晰的图像，只要求粗略感知即可，所以可以舍弃昂贵的CCD传感器而考虑使用价廉物美的红外反射式传感器来充当。智能小车的执行部分，是由直流电机来充当的，主要控制小车的行进方向和速度。单片机驱动直流电机一般有两种方案：第一，勿需占用单片机资源，直接选择有PWM功能的单片机，这样可以实现精确调速；第二，可以由软件模拟PWM输出调制，需要占用单片机资源，难以精确调速，但单片机型号的选择余地较大。考虑到实际情况，本文选择第二种方案。CPU使用STC89C52单片机，配合软件编程实现。 1.2智能小车的现状 智能小车技术发展很快，从智能玩具到其它各行业均有诸多应用，基本可实现循迹、避障、检测贴片、寻光入库、避崖等基本功能。这几节的电子设计大赛智能小车又在向声控系统发展。飞思卡尔智能小车更是走在前列。我此次的设计主要实现循迹避障这两个功能。 2. 方案设计与论证 根据要求，确定如下方案：在现有玩具电动车的基础上，加装光电检测器，实现对电动车的速度、位置、运行状况的实时测量，并将测量数据传送至单片机进行处理，然后由单片机根据所检测的各种数据实现对电动车的运动状态进行实时控制。 2.1 主控系统 根据设计要求，我认为此设计属于多输入量的复杂程序控制问题。据此，拟定了以下两种方案并进行了综合的比较论证，具体如下： 方案一 选用一片CPLD（如EPM7128LC84-15）作为系统的核心部件，实现控制与处理的功能。CPLD具有速度快、编程容易、资源丰富、开发周期短等优点，可利用VHDL语言进行编写开发。但CPLD在控制上较单片机有较大的劣势。同时，CPLD的处理速度非常快，而小车的行进速度不可能太高，那么对系统处理信息的要求也就不会太高，在这一点上，MCU就已经可以胜任了。若采用该方案，必将在控制上遇到许许多多不必要增加的难题。为此，我们不采用该种方案，进而提出了第二种设想。 方案二 采用单片机作为整个系统的核心，用其控制行进中的小车，以实现其既定的性能指标。充分分析我们的系统，其关键在于实现小车的自动控制，而在这一点上，单片机就显现出来它的优势——控制简单、