电气工程及其自动化毕业论文-基于单片机的智能电动小车设计.doc

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基于单片机的智能电动小车设计

摘要

随着现今社会的发展，越来越多难以逾越的山川和星辰大海拥有了人类的足迹，无人驾驶、人工智能、物联网是热门话题，让人工智能小车在事先设定好相关指令的情况下进行有效循迹避障代替人们去工作的一直是我们追求的目标，科技带领我们去到我们难以靠自己到达的远方。其中不乏人工智能和机器人的身影，智能小车这种机器人能在恶劣的工作环境中工作，从工业发展的角度来说，智能小车已经得到全面推广和普及。

本次设计是基于单片机的智能电动小车，最终将实现小车按照预设的模式进行行驶，该设计方案具有深远的现实意义，可以将其运用到多个方面，比如探测、救援以及服务等。特别是对于足球机器人的研究，有着广阔的发展空间。从考古的角度来说，也将其和超声波传感器相结合。因此此次设计方案和实践充分结合起来，具有深远的现实意义。

关键词智能电动小车系统单片机传感器直流电机

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目次

TOC\o1-3\u1前言 1

2方案设计与论证 1

2.1系统主控芯片的选择 1

2.2电机驱动模块的选择 2

2.3黑线检测模块的选择 5

2.4速度检测及显示模块的选择 6

3硬件设计 7

3.1总体设计 7

3.2单片机最小系统设计 8

3.2.1复位电路 10

3.2.2时钟电路 11

3.3电机驱动模块电路 12

3.4黑线检测模块电路 12

4软件设计 14

4.1主程序模块 14

4.2电机驱动模块 15

4.3黑线检测模块 16

4.4测速及显示模块 16

5制作安装与调试 17

结论 20

参考文献 21

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前言

20世纪，汽车逐渐走进千家万户，不仅为我们的日常出行提供极大的便利，还推动社会的进一步发展。另外，随着汽车工业的全面发展，也推动全球经济的可持续发展，甚至在一定程度上改变了世界经济发展的形式。但是对于传统汽车来说，虽然可以为我们的生活和出行提供便利，也在一定程度上对人们的身体健康造成负面影响，比如汽车尾气污染、噪音污染等。同时，尾气污染的问题已经引起全球人们的关注和重视。结合公安部门统计的相关数据得知，一直到2016年年底，我国汽车数量已经接近2亿辆。结合世界汽车组织的统计报告显示，2015年期间，全球范围内汽车销量多达8967.80万辆，直到今天，全球汽车数量已经超过10亿辆。如今，社会和经济呈现出前所未有的发展态势，人们的物质生活条件也得到显著提高，人们对于汽车有着日益迫切的需求，尾气污染的问题也会日益加剧，甚至会导致环境危机的出现，对人们的健康造成极大的负面影响。所以，我们要积极改善环境，紧跟社会发展的步伐，同时注重新型环保汽车的研究和开发，这也是未来发展的必然趋势。

方案设计与论证

系统主控芯片的选择

方案一：主控芯片选择AT89C52芯片，通过主控芯片对传感器模块、电机驱动模块以及显示模块进行控制。这一方案硬件设计较为简略，使用到的端口数量较少，这样对信号传输中造成的干扰强度低。

方案二：主控芯片选择AT89C52芯片，AT89C2051芯片作为从控芯片，通过两个单片机进行分工协作。与其他方案不同的是本方案需要多端口进行控制，通过传输协议或光电耦合器连接的芯片组，将模块进行细分不同单片机控制不同的模块，将电机驱动模块进行分离，使用与其他模块分离，使用从控芯片AT89C2051芯片进行控制，其他模块由主控芯片AT89C52芯片控制，以达到减少耦合干扰的目的。

本设计选择方案一，主控芯片选择AT89C52芯片，通过主控芯片对传感器模块、电机驱动模块以及显示模块进行控制。本案兼具实用和易学习的特点，较为适合本阶段的设计。在设计中的端口数量的选定和分配中，初步设想为1个主控芯片AT89C52其中的4个端口，就能够完成设计中预想的智能电动小车的全部功能。从经济成本和时间规划来思考，也是方案一与本设计匹配度更高，1篇主控芯片的在硬件及软件设计中更为妥帖。

电机驱动模块的选择

方案一：H型的PWM电路可以实现电机正转、电机反转与电机转动速度变化的功能，选取由达林顿管构成本方案的电路。电路工作在占空比可调的开关状态，对直流电机的旋转速度能够精准控制。控制信号采取光耦合形式，这样可是实现单片机控制部分与电机的驱动部分划分两个单独的供电系统，每个模块选择不同的电源供电，这一做法使整体系统中的各个模块更加独立，使电路的驱动能力得到更好的优化。由达林顿管组成的H型PWM电路图如图2-1所示。

图2-1采用达林顿管组成的H型PWM电路

方案二：大功率达林顿管搭配微型继电器构成电机驱动电路，使用大功率达林顿管组成放大