基于单片机的智能小车的设计基于单片机的智能小车的设计摘要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。关键词：单片机 寻迹 报警 红外 电机驱动29AbstractWith the rapid development of science and technology in recent years， SCM applications are continually deepening. Traditional control test drive at the same time， the rapidly growing update. In real-time detection and control of the microcomputer application system， the microcontroller is often used as a core component. SCM is the main feature integrated computer chip in a micro-computer. It is a set of multi-counting and the interface in one of the micro-controller. The 51 single-chip microcontroller is the most typical and most representative one.The design of the main application AT89S51 as the control， and display driver integrated circuits and other systems. Based on single chip design. MCU AT89S51 using the controller as an alarm device that can give full play to AT89S51 of data processing and real-time control functions. Make the system work in the best condition， improve the system sensitivity.When two signal driven forward by car tracing module,the infrares on whether to produce level signals through the black,retutn again according to requirement of design procedure of judgment for motor driver module,it controls the car turning back forward of running on the black line.Keywords: SCM,Tracing, Alarm device, Level signals, Motor driver module目录摘要IAbstractII目录III前言11 设计任务及方案21.1 设计任务及要求21.2 设计方案论证21.2.1 控制器选择21.2.2 电机驱动芯片的选择31.2.3 路况检测模块42 系统硬件电路与实现52.1 红外遥控及解码模块52.1.1 二进制信号的调制62.1.2 二进制信号的解调72.1.3 二进制信号的解码72.2 单片机红外接收硬件电路的实现82.3 电机驱动模块92.4路况检测模块132.4.1 寻迹模块142.4.2 智能防撞报警模块163系统软件设计与实现173.1整体程序的构架183.2红外遥控解码的实现193.3电机驱动213.4 小车寻迹213.5 小车防撞报警224 小车系统原理图245 系统调试265.1 遥控发送接收调试265.2 电机驱动调试275.3 寻黑线和防撞的调试27总结27致谢28参考文献29附录30元件清单30系统程序31前言当今世界，传感器技术和自动控制技术正在飞速发展，机械、电气和电子信息已经不再明显分家，自动控制在工业领域中的地位已经越来越重要，“智能”这个词也已经成为了热门词汇。现在国外的自动控制和传感器技术已经达到了很高的水平，特别是日本，比如日本本田制作的机器人，其仿人双足行走已经做得十分逼真，而且具有一定的学习能力，还据说其智商已达到6岁儿童的水平。作为机械行业的代表产品汽车，其与电子信息产业的融合速度也显著提高，呈现出两个明显的特点：一是电子装置占汽车整车（特别是轿车）的价值量比例逐步提高，汽车将由以机械产品为主向高级的机电一体化方向发展，汽车电子产业也很有可能成为依托整车制造业和用车提升配置而快速成为新的增长点；二是汽车开始向电子化、多媒体化和智能化方向发展，使其不仅作为一种代步工具、同时能具有交通、娱乐、办公和通讯等多种功能。无容置疑，电子信息化人才的培养不论是在国外还是国内，都开始重视起来，主要表现在大学生的各种大型的创新比赛，比如：亚洲广播电视联盟亚太地区机器人大赛（ABU ROBCON）、全国大学生“飞思卡尔”杯智能汽车竞赛等众多重要竞赛都能很好的培养大学生对于机电一体化的兴趣与强化机电一体化的相关知识。但很现实的状况是，国内不论是在机械还是电气领域，与国外的差距还是很明显的，所以作为电子信息化学生，必须加倍努力，为逐步赶上国外先进水平并超过之而努力。为了适应智能控制的发展在汽车智能化方向的发展要求，提出简易智能小车的构想，目的在于：通过独立设计并制作一辆具有简单智能化的简易小车，获得项目整体设计的能力，并掌握多通道多样化传感器综合控制的方法。所以立“智能循迹小车”一题作为尝试。此项设计是在以杨老师提供的小车为基础上，采用AT89C52单片机作为控制核心，实现能够自主识别黑色引导线并根据黑线走向实现快速稳定的寻线行驶。1 设计任务及方案1.1 设计任务及要求此次的设计任务是设计一款基于单片机的智能小车的设计。设计要求如下：具有单片机核心控制模块；具有红外遥控解码模块；具有电机驱动模块；具有路况检测模块；具有光感模块；具有声控模块；具有七段数码管显示模块；具有报警模块；1.2 设计方案论证1.2.1 控制器选择方案一：采用MSP430单片机MSP430是德州仪器 (TI)的一种RISC混合信号处理器，MSP430产品系列为电池供电测量应用提供了最终解决方案。作为混合信号和数字技术的领导者，TI创新生产的MSP430，使系统设计人员能够在保持独一无二的低功率的同时同步连接至模拟信号、传感器和数字组件。MSP430优点：0.1uA RAM 保持；0.8uA实时时钟模式；250uA/MIPS有效；高性能模拟器件；是精确测量的理想选择；先进的16位RISC CPU使得新的应用仅需一段代码即可实现；系统内可编程闪存允许更改代码、更新字段和记录数据。但是，MSP430每个管脚的驱动能力较弱，有利于低功耗，但是在电源方面，处理器使用的功耗相对输入几乎没有多大影响。MSP430使用的主频相对较低，处理速度较慢，在本系统中要使用电机驱动控制，对管脚输出都有较高的要求。所以在本系统中使用MSP430不利于系统的控制。方案二：采用AT89S51单片机1AT89S51是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具8K在系统可编程 Flash存储器。使用Atmel公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业80C51产品指令和引脚完全兼容。片上Flash允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。在单芯片上，拥有灵巧的8位CPU和在系统可编程 Flash，使得 AT89S51为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。AT89S51具有以下标准功能：8k字节Flash，256字节 RAM，32位I/O口线，看门狗定时器，2个数据指针，三个16位定时器/计数器，一个6向2级中断结构，全双工串行口，片内晶振及时钟电路。另外，AT89S51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。方案选择：综上所述：通过以上方案比较，在本系统中控制器选用第二个方案，使用AT89S51作控制器。因为该单片机成本低廉，操作起来方便，因此本设计控制器选用此方案。1.2.2 电机驱动芯片的选择方案一：采用L298N L298N为SGS-THOMSON Microelectronics 所出产的双全桥步进电机专用驱动芯片( Dual Full-Bridge Driver ) ，内部包含4信道逻辑驱动电路，是一种二相CEs838电子-技术资料-电子元件-电路图-技术应用网站-基本知识-原理-维修-作用-参数-电子元器件符号-各种图纸和四相步进电机的专用驱动器，可同时驱动2个二相或1个四相步进电机，内含二个H-Bridge 的高电压、大电流双全桥式驱动器，接收标准CEs838电子-技术资料-电子元件-电路图-技术应用网站-基本知识-原理-维修-作用-参数-电子元器件符号-各种图纸TTL逻辑准位信号，可驱动46V、2A以下的步进电机，且可以直接透过电源来调节输出电压；此芯片可直接由单片机的IO端口来提供模拟时序信号，CEs838电子-技术资料-电子元件-电路图-技术应用网站-基本知识-原理-维修-作用-参数-电子元器件符号-各种图纸但在智能小车电路中单片机IO 端口的使用匮乏。该设计也不用于速度控制，相对来讲LG9110成本较低。方案二：采用LG9110LG9110是为控制和驱动电机设计的两通道推挽式功率放大专用集成电路器件，将分立电路集成在单片IC之中，使外围器件成本降低，整机可靠性提高。该芯片有两个TTL/CMOS兼容电平的输入，具有良好的抗干扰性；两个输出端能直接驱动电机的正反转运动，它具有较大的电流驱动能力，每通道能通过750-800mA的持续电流，峰值电流能力可达1.5-2.0A；同时它具有较低的输出饱和压降；内置的钳位二极管能释放感性负载的反向冲击电流，使它在驱动继电器、直流电机、步进电机或开关功率管的使用安全可靠。LG9110被广泛应用于玩具汽车电机驱动、步进电机驱动、和开关功率管等电路上。方案三：使用分立原件搭建电机驱动电路 使用分立原件搭建电机驱动电