基于单片机的智能小车的设计毕业论文

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80C51 单片机是一款八位单片机，他的易操作性和多功能性受到了广大用户的好
评。这里着重介绍的是怎样使用80C51单片机来实现智能小车的毕业设计，该设计是结
合科研项目而最终确定的设计类课题。本系统是以设计题目的要求为目的，采用80C51
单片机为控制核心，利用循迹模块循迹黑线，从而控制智能小车的自动巡线，快慢速行
" \9 p& A4 u, g8 i$ G* ~驶，以及自动停车，通过遥控模块来手动控制智能小车和自动寻光功能。整个系统的电
% D! J6 v2 I) T1 O4 D0 \路结构简单，可靠性能高。实验测试结果能满足设计的要求，本文着重介绍了该系统的
) }$ u6 V9 }  X: ^/ A硬件设计方法以及测试结果的分析。
采用的技术主要有：
6 _# D0 h$ m6 X" o; E（1）、通过编程来控制小车的自动运行；
（2）、传感器的有效应用；
* l' Q) ]+ l- Q- J% x' O' y1 [（3）、手动和自动的结合使用.

4 f8 d' `2 ?6 n6 h2 O4 y' V: @第1 章前言
一：随着生活水平的提高，交通工具成为必不可少的工具，交通事故也频发。人为因素
占一部分原因，但最主要就是交通工具存在的缺陷， 经常在新闻中说什么配件存在问题，
$ g! \. D2 ^; z要招回多少辆车。
二：前段时间在新闻中听到有位教授带领他的团队，研发了一部无人驾驶的小车，超车
" \8 u7 T) a0 \& W0 g多少次。
三：全国电子大赛和省内电子大赛都有智能小车比赛以及机器人比赛，全国各高校也都
) O* ]2 J& p. E; Q很重视该题目的研究。其研究的意义很大。
0 a1 C/ L# z& `1 T( y6 A% ~4 o6 [+ p本设计就是基于以上的背景下提出的，指导教师已经有充分的准备。本题目是采用
科研项目而确定的设计类课题。设计的智能小车应该具有转弯、反向、避开障碍物，循
迹，遥控。
/ H  j( |% l! h$ w- w; W5 _根据题目的要求， 确定如下方案： 用买来的小车底板加电机以及轮子确定小车外形，
8 |  M0 B# q& J! ^! u& v加装寻线、红外线、碰撞、开关感器以及遥控模块， 可以达到对智能小车的速度、位置、
运行状况的测量，并将测量数据传送至单片机进行逻辑处理，再由单片机根据所检测的
各种电平实现对智能小车的控制。
$ Z  B$ J. T4 B- I: Z; b& f/ S! s这种方案能实现对智能小车的运动状态进行实时控制，控制灵活、可靠，精度高，
& m2 c, t9 O1 a可达到对系统的各项要求。本设计使用MCS-51系列中的80C51单片机。以80C51为控
3 m2 ^4 m- h: t! ~制核心，利用壁障模块检测道路上的障碍，控制智能小车的自动避障，减速转弯，以及
自动停车，自动寻迹和遥控功能。80C51是一款八位单片机，它的易用性和稳定性受到
/ o6 a5 b& G0 E4 i0 z了广大用户的好评。它是第三代单片机的代表。
第三代单片机有Intel 公司MCS-51系列的新一代产品，如8ｘC152﹑80C51FA/FB﹑
5 C+ K1 N" f$ }3 Q4 b% T5 s80C51GA/GB﹑8ｘC451﹑8ｘC452,还包括了ATMEL﹑Philips ﹑Siemens﹑OKI﹑ADM﹑
Fujutsu ﹑Harria-Metra 等公司以80C51为核心推出的大量各具特色的单片机，使用原
4 E5 [0 H! J8 _, H理相同。新一代的单片机的最主要的技术优势是扩展了外部接口电路， 实Microcomputer
完善的控制功能，将一些外部接口功能如WDT﹑A/D﹑PWM﹑PCA﹑高速I/O 口﹑计数器的
捕获/ 比较逻辑等集为一体。这一代单片机中，在总线方面的进展是为单片机配置芯片
# U9 G6 w" i, d5 V间的串行总线，为单片机的应用系统设计提供了更灵活的处理方式。
新一代单片机给外设提供了相当完善的总线结构， 为系统的扩展与配置提供了很好
: S" m: X; S* X2 d/ q的帮助。
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) {; M; _5 P" Q7 C$ X第2 章方案设计与论证
4 `9 }' v6 W( E9 ?+ [3 q根据题目的要求， 确定如下方案： 用买来的小车底板加电机以及轮子确定小车外形，
5 a- C% w' n) K: N- z加装寻线、红外线、碰撞、开关感器以及遥控模块， 可以达到对智能小车的速度、位置、
9 u) |, k8 X  ]7 E7 S8 @( [0 N运行状况的测量，并将测量数据传送至单片机进行逻辑处理，再由单片机根据所检测的
- z: s) V; z" k! I各种电平实现对智能小车的控制。
! c! M1 g9 T& V5 g这种方案能实现对智能小车的运动状态进行实时控制，控制灵活、可靠，精度高，
可达到对系统的各项要求。
$ m9 r$ W/ v& n& q2 j$ j2.1 直流调速系统
方案一：串电阻调速系统。
7 t  A* u& ]9 Z  K% x方案二：脉宽调制系统。
可以通过串电阻调速，工作原理就是改变其中电阻值，来改变电压的大小。在电
) Q& q. O/ M. \  G$ h# m机驱动电路中通过改变L298中的VS脚的电压大小来达到直流调速。这样存在很多问题，
; P, `' [5 b. U8 J  `& Z/ z第一：精确度不高。第二：调节麻烦。
) X" f0 O& H3 L- f# n8 _与串电阻调速系统相比，脉宽调速系统有如下优点：
+ t6 e1 S' s2 B8 k; d7 Y" `（1）成本低。
（2）软件调节。
（3）精确度高。
' ~; R  g7 Q2 y7 i& K! g脉宽调制式变换器的主电路就是脉宽调速系统，简称PWM变换器，也就是占空比
的不一，往往通过调节一个周期中高电平的所占的时间，也决定本实验中的直流电机的
9 i$ L3 j2 i8 z: m5 Y& B& J速度快慢。
所以我们可以选择方案二来进行调速。
2.2 检测系统
: V+ Y+ p2 s1 `: M( c4 [检测系统主要采用的光电检测， 可以采用各种对应的模块对智能小车的避障、位置、
行车状态进行检测。
* V4 ~5 K# H7 f* I2.2.1 智能小车的起始跟结束以及行进过程中的检测
" F' W0 E# d6 R8 Z3 B5 J本系统使用的是红外对射光电传感器来对路面的起止的检测， 智能小车底盘的前段
: Q) D5 z8 }& ~, r* o2 J/ z) t/ k放置寻迹模块，用来检测出前进方向的黑线。利用壁障传感器检测障碍，还利用遥控模
块来手动控制。
本系统共设计四个光电三极管，分别放置在智能小车车头的左、右两个方向，用来
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控制智能车的行走方向，当左边的寻迹模块接收到光照时，小车向右转动；当右边的寻
迹模块接收到光照时，小车向左转动；假如两边的光电三极管都接受到了反射回来的光
- d! ^& G: Q; q/ M' ]1 \6 A, H线的话，小车前进。见图2.1 智能小车检测方向的电路(a) 。行进中检测方向的电路（见
6 }! \0 c" ~% Z/ _# j# w; X图2.2 智能小车检测方向的电路(b) ）其中所使用的也就是光电三极管， 来实现这效果。
  K* D% a# ~5 J% `0 d这样这电路中使用的是一个红外发射管串联一个150 的电阻，另一端连接的是一个光电
三极管串联一个合适的电阻值。红外发射二极管照射地面，黑线和白线所反射的光线强
" a+ ?6 z& m; x! g; `5 [弱不同来输出一个对应的电平信号。
0 G" _4 M& R& u% c& W% U% [2 p+ w4 m这个寻迹模块安装在小车前段，离地面一定的距离。小车正常启动时，红外发射管
发射红外线给地面，假如经过的地面为白色，会反射光线给红外三极管，输出一个高电
平；智能小车路径黑线时，红外发射二极管发射的光线会被黑线吸收掉，所以光电三极
3 T- J8 J$ o6 ~7 u管接受不到光线，传感器输出低电平信号送80C51单片机处理，单片机控制L298 对应
的口输出对应的电平控制电机的转动，来实现循迹。
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