基于单片机的智能巡线小车.docx

课程设计报告书题目：基于单片机的智能巡线小车学 院 自动化科学与工程 专 业 自动化 学生姓名 梁启政 学生学号 201430581255 指导教师 陈安 课程学分 1 起始日期 2017.12.01 基于单片机的智能巡线小车一、绪论近年来随着科技的飞速发展，单片机的应用正在不断地走向深入。同时带动传统控制检测，日新月益更新。在实时检测和自动控制的单片机应用系统中，单片机往往是作为一个核心部件来使用。单片机是把主要计算机功能部件都集成在一块芯片上的微型计算机。它是一种集计数和多中接口于一体的微控制器。而51单片机是单片机中最为典型和最有代表性的一种。本设计主要应用AT89S51作为控制核心，与显示器、驱动电路等相结合的系统。基于单片机设计。利用单片机AT89S51作为报警装置的控制器，能充分发挥AT89S51的数据处理和实时控制功能。使系统工作处于最佳状态，提高系统的灵敏度。当产生信号驱动小车前进时，通过寻迹模块里的红外对管是否寻到黑线产生的电平信号再返回到单片机，单片机根据程序设计要求做出相应的判断送给电机驱动模块.控制小车让其在黑线上实现前进后退以及转向。图1.1 巡线小车实物图二、系统概述2.1.系统硬件设计与实现本设计采用了AT89C52单片机作为主控芯片来处理各个模块的运营，系统硬件总框图如图2.1图2.1 系统硬件总体框图2.2系统软件设计与实现在系统软件设计时，我们将所有的模块程序嵌入到遥控器中，这种嵌入式主要是为了便于控制，且不占CPU，因为遥控模块、寻迹模块、以及避障模块等都同时用到了实时检测扫描，这样不仅占用CPU，而且多个程序一块运行还会产生冲突。各个模块衔接如图2.2所示。图2.2 程序模块连接遥控器发送红外信号时，开启单片机外部中断0，主程序进入中断函数，进行解码。解码处理完成之后，将遥控信息反馈给主程序，主程序对比遥控器输入值之后进入相应模块执行相关操作，各模块最终会处理是由电机驱动来完成的，所以在图3.1中最终箭头是指向电机控制模块的。三、硬件构成3.1 红外遥控及解码模块红外遥控是一种无线、非接触控制技术，具有抗干扰能力强，信息传输可靠，功耗低，低成本，易实现等显著优点，被诸多电子设备特别是家用电器广泛采用，并越来越多的应用到计算机系统中。红外遥控由发送和接收两个部分组成。发送部分由主芯片将待发的二进制信号编码调制为一系列的脉冲串信号，通过红外发射管发射红外信号红外信号接收端普遍采用价格便宜，性能可靠的一体化红外接收头（如HS0038，它接收红外频率为38KHz，周期为26us）接收红外信号，它同时对信号进行放大、检波、整形，得到TTL电平的编码信号，再送给单片机，经单片机解码并执行，去控制相关对象。如图3.1所示。图3.1红外遥控解码框图3.2 单片机红外接收硬件电路的实现图3.2中，一体化红外接收头IR的圆形面为红外接收面，它与SE303红外发射管的有效收发直射距离为35m。图3.2红外接收电路3脚接电源，2脚接地，一脚接单片机的P3.3（外部中断0），当有红外信号输入时，1脚解调之后将数据信息传送给单片机引起单片机中断，从而对红外信号进行解码。3.3 电机驱动模块在几乎所有的遥控车大都采用了直流电机来控制小车的行为，直流电机有两个控制端，通过改变输入电平的不同来改变电机的运转。图3.3.1为电机驱动模块的硬件电路图。图3.3.1电机驱动模块在图3.3.1中，单片机通过控制P0.0~P0.3引脚电平的高低来控制直流电机M1、M2的正反转。当P0.0~P0.3输入为1010时，两电机均处于正转状态，此时小车表现为整体前进；当P0.0~P0.30输入为0101时，两电机均处于反转模式，小车整体表现为后退。当P0.0~P0.3输入为1001以及0110时，一电机正转，另一电机反转，从而实现了左右转向功能。很显然，仅仅只靠单片机来驱动小车的行为是不现实的，因为单片机自身管脚输出的高电平的电压是很微弱的，这种电压直接控制电机会使得电机马力不足，没能够带动整个小车运行，所以在这种情况之下，最适合的就是运用电机驱动芯片来完成小车的驱动，这里我们采用了一款价格低廉的电机驱动芯片L9110来完成它的使命。下面给出关于L9110的相关数据。图3.3.2 LG9110管脚图图3.3.3 LG9110的管脚定义L9110电机驱动芯片有八个管脚，其中两个电源管脚和两个接地管脚，另外有两个输入（IA/IB）、和两个输出管脚(OA/OB),两个输出管脚接，电机的两极，而两输入管脚和单片机连接，从而控制电机的状态。图2.2.4为L911