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自动循迹小车的设计

西华大学课程设计

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摘要

智能循迹是基于自动引导机器人系统，用以实现小车自动识别路线，以及选择正确的路线。智能循迹小车是一个运用传感器、单片机、电机驱动及自动控制等技术来实现按照预先设定的模式下，不受人为管理时能够自动实现循迹导航的高新科技。该技术已经应用于无人驾驶机动车，无人工厂，仓库，服务机器人等多种领域。

本设计是基于STC89C52单片机控制的智能循迹小车，小车能够识别地上黑色轨迹线，实现循迹行走，而且在循迹过程中还能够绕开前方的障碍物。本次设计包括开关电源模块、充电模块、单片机模块、电机驱动模块、循迹模块和避障模块。其中开关电源模块是将220V交流电转化为12V供电机驱动芯片使用和5V供单片机使用。充电模块是给锂电池充电，以作备用电源。单片机模块以STC89C52单片机为控制核心，用其产生PWM波，控制小车速度。循迹模块则采用红外光电传感器RPR220型光电对管，对路面黑色轨迹进行检测，并将路面检测信号反馈给单片机。单片机对采集到的信号进行分析判断，及时控制电机驱动模块中由芯片L298N驱动的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。同时在此基础上，避障模块当中利用E18-D80NK3-80cm可调红外避障传感器对小车进行避障。

本设计不仅给出了完整的硬件电路图和相关控制程序，而且还利用PROTEUS进行了小车电机实时仿真。

关键词：单片机；自动循迹；开关电源；Proteus仿真

目录

TOC\o1-3\h\z\u摘要 I

第1章绪论 1

1.1智能循迹小车概述 1

1.1.1循迹小车的发展历程回顾 1

1.1.2智能循迹分类 2

1.1.3智能循迹小车的应用 3

1.2智能循迹小车研究中的关键技术 4

第2章自动循迹小车系统方案设计 5

2.1设计要求 5

2.2自动循迹小车基本原理 5

2.3模块方案比较与论证 5

2.3.1控制器模块 5

2.3.2电源模块 6

2.3.3充电模块 6

2.3.4电机模块 7

2.3.5电机驱动模块 7

2.3.6循迹传感器模块 7

2.3.7避障传感器模块 8

2.4系统总体方案的确定 8

第3章硬件设计 9

3.1单片机电路设计 9

3.1.1单片机的功能特性描述 9

3.1.2晶振电路 9

3.1.3复位电路 10

3.1.4单片机整体电路 11

3.2开关电源电路设计 13

3.2.1UC3842简介 13

3.2.2UC3842开关电源电路 14

3.3充电电路设计 15

3.4电机驱动电路设计 16

3.4.1L289N简介 16

3.4.2电机驱动原理 18

3.4.3小车运动逻辑 19

3.5循迹电路设计 20

3.5.1RPR220与LM339简介 20

3.5.2循迹设计 21

3.6避障电路设计 22

第4章软件设计 23

4.1系统软件流程图 23

4.2程序设计 23

4.2.1计时程序设计 23

4.2.2主程序设计 24

第5章系统调试 26

结束语 29

参考文献 30

附录A总电路图 31

附录B循迹小车程序 32

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第1章绪论

进入二十一世纪，随着计算机技术和科学技术的不断进步，机器人技术较以往已经有了突飞猛进的提高，智能循迹小车即带有视觉和触觉的小车就是其中的典型代表。

1.1智能循迹小车概述

智能循迹小车又被称为AutomatedGuidedVehicle，简称AGV，是二十世纪五十年代研发出来的新型智能搬运机器人。智能循迹小车是指装备如电磁，光学或其他自动导引装置，可以沿设定的引导路径行驶，安全的运输车。工业应用中采用充电蓄电池为主要的动力来源，可通过电脑程序来控制其选择运动轨迹以及其它动作，也可把电磁轨道黏贴在地板上来确定其行进路线,无人搬运车通过电磁轨道所带来的讯息进行移动与动作，无需驾驶员操作，将货物或物料自动从起始点运送到目的地。

AGV的另一个特点是高度自动化和高智能化，可以根据仓储货位要求、生产工艺流程等改变而灵活改变行驶路径，而且改变运行路径的费用与传统的输送带和传送线相比非常低廉。AGV小车一般配有装卸机构，可与其它