cywATC智能小车设计方案 .docx

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1、精品名师归纳总结封面可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结作者： PanHongliang仅供个人学习第一章 绪论随着汽车工业的快速进展，关于汽车的争论也就越来越受人关注。全国电子大赛和省内电子大赛几乎每次都有智能小车这方面的题目，全国各高校也都很重视该题目的争论。可见其争论意义很大。本设计就是在这样的背景下提出的，指导老师已经有充分的预备。此题目是结合科研工程而确定的设计类课可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结题。设计的智能电动小车应当能够速度，具有自动寻迹、避障功能，可程控行驶速度、精确定位停车。依据题目的要求，确定如下方案：在现有玩具电动车的基础上，加装光电、红外线

2、，实现对电动车的速度、运行状况的实时测量，并将测量数据传送至单片机进行处理，然后由单片机依据所检测的各种数据实现对电动车的智能把握。这种方案能实现对电动车的运动状态进行实时把握，把握灵敏、牢靠，精度高，可中意对系统的各项要求。本设计接受 AT80C51单片机。以 AT80C52为把握核心，利用红外线传感器检测道路上的障碍，把握电动小汽车的自动避障，快慢速行驶。并可以自动寻迹。80C52 是一款八位单片机，它的易用性和多功能性受到了广大使用者的好评。它是第三代单片机的代表。新一代单片机为外部供应了相当完善的总线结构，为系统的扩展与配置打下了良好的基础。本设计就接受了比较先进的80C52 为把握核

3、心， 80C52 接受 CHOMS 工艺，功耗很低。该设计具有实际意义，可以应用于考古、机器人、医疗器械等许多方面。特殊是在足球机器人争论方面具有很好的进展前景。在考古方面也应用到了超声波传感器进单片机的进展趋势行检测。所以本设计与实际相结合，现实意义很强。单片机在目前的形势下，表现出几大趋势:* 牢靠性及应用越来越水平高和互联网连接已是一种明显的走向。* 所集成的部件越来越多。 NS美国国家半导体 公司的单片机已把梧音、图象部件也集成到单片机中，也就是说，单片机的意义只是在于单片集成电路，而不袄于其功能了。假如从功能上讲它可以讲是万用机，缘由是其内部已集成上各种应用电路。* 功耗越来越低。*

4、 和模拟电路结合越来越多。随着半导体工艺技术的进展及系统设计水平的提高，单片机仍会不断产生 新的变化和进步，最终人们可能发觉 : 单片机与微机系统之何的距离越来越小， 甚至难以辨认。其次章 系统方案论证与选择2.1 系统总体方案设计论证本系统基本框图 2-1 所示：可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结电机驱动左轮电机电 路右轮电机红外对管寻迹电路AT89C52避障电路蜂鸣器图 2-1系统基本框图在设计车体框架时，我们有两套起始方案，自己制作和直接购买玩具电动车。方案一：自己设计制作车架 自己制作小车底盘，用两个直流减速电机作为主动轮，利用两电机的转速差完成直行、左转、右转、左后转、

5、右后转、倒车等动作。减速电机扭矩大，转速较慢，易于把握和调速，符合避障小车的要 求。而且自己制作小车框架，可以依据电路板及传感器安装需求设计空间，使得车体美观紧凑。但自己制作小车设计制作周期较长，且费用较高，因而我们舍弃这一方案。方案二：购买玩具电动车，玩具电动车价格低廉，有完整的驱动、传动和把握单元，其中传动装置是我们所需的，缩短了开发周期。但玩具电动车接受 一般直流电机驱动，带负载才能差，调速方面对程序要求较高。同时，玩具电 动车转向依靠前轮电机带动前轮转向完成，精度低。考虑到利用玩具电动小车 做车架开发周期短，可留够充分的时间用于系统调试，且硬件上的不足我们有 信心用优良的算法来补偿，故

6、我们选择方案二。2.2 系统各个模块论证2.2.1 把握器模块的选择与论证（单片机的选择）方案一：接受凌阳公司的 16 位单片机，它是 16 位把握器，具有体积小、驱动才能强、牢靠性高、功耗低、结构简洁、具有语音处理、运算速度快等优点，但考虑到我们小组对这个方案接受的微处理器并不熟识，使用起来并不是很便利，这对于硬件电路的设计和软件编程增加了难度。我们准备不再使用此方案，考虑其他方案。方案二：接受 AT89C52 单片机作为主把握器。 AT89C52 是一个超低功可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结耗，和标准 51 系列单片机相比较具有运算速度快，抗干扰才能强，支持ISP 在线编程

7、，片内含8k 空间的可反复擦写 1000 次的 Flash 只读储备器，具有 256 bytes 的随机存取数据储备器（ RAM ）， 32 个 I/O 口， 2 个 16 位可编程定时计数器。其指令系统和传统的 8051 系列单片机指令系统兼容，降低了系统软件设 计的难度，电路设计简洁、价格低廉，在后来的试验中我们发觉，AT89C52 精确度和运算速度也都完全符合我们系统的要求。综合以上方案我们选择比较一般的更为熟识的方案二使用AT89C52 单片机为我们整个系统的把握核心。2.2.2 寻线模块的选择与论证小车沿着黑色路线运动，且不能偏离该轨迹，可以利用传感器来感知轨迹。方案一：用光敏电阻组

8、成光敏探测器。光敏电阻的阻值可以跟随四周环境光线的变化而变化。当光线照射到白线上面时，光线发射猛烈，光线照射到黑线上面时，光线发射较弱。因此光敏电阻在白线和黑线上方时，阻值会发生明显的变化。将阻值的变化值经过比较器就可以输出高低电平。但是这种方案受光照影响很大，不能够稳固的工作。方案二：红外探测法，即利用红外线在不同颜色的物体表面具有不同的反射性质的特点，在小车行驶过程中不断红外发射管发出红外线，当发出的红外线照射到白色的平面后反射，如红外接收管能接收到反射回的光线就检测出白线继而输出低电平，如接收不到发射管发出的光线就检测出黑线继而输出高电平。单片机就是通过接收到的高低电平为依据来确定黑线的

9、位置和小车的行走路线。对于发射和接收红外线的红外探头，可以自己制作或直接接受集成式红外探头。经测试，此种方法简洁牢靠。经反复对比后，接受方案二2.2.3 把握电机模块的选择与论证方案一 ：利用步进电机的精确定长步进性能便利的实现调速和方向的偏转，且能精确的测量速度、路程以准时间，简化编程和硬件连接的工作量。但是步进电机在与机械协作的小车改装上难度极大，非短时间所能完成。该方案实现较困难。方案二 ：用玩具小车上自带的双直流电机，只需对后轮电机进行简洁改造，加上一个齿轮减速装置即可，两电机分别负责小汽车的驱动和转向的功 能，依据外围红外反射传感器所采集到的信息可以补足直流电机定位不准的缺可编辑资料

10、 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结点，同时红外反射传感器的使用仍能实现比较精确的寻迹行驶，用较好的把握算法及特色硬件来提高小车的整体性能，可具有很高的性能/价格比。经比较验证，明显方案一的机械结构也短时间内难以中意题目的要求，而方案二本身是与小车相兼容的，性能也比较好，接受方案二。2.2.4 电机驱动模块的选择与论证方案一：接受传统的功率三极管作为功率放大器的输出把握直流电机。线性型驱动的电路结构和原理简洁，成本低，加速才能强，但功率损耗大，特殊是低速大转距运行时，通过电阻 R 的电流大，发热厉害，损耗大。方案二：接受继电器对电动机的开或关进行把握,通过开关的切换对小车的速度进行调整 .此

11、方案的优点是电路较为简洁,缺点是继电器的响应时间慢 ,易损坏,寿命较短 ,牢靠性不高。方案三：接受专用芯片 L298N 作为电机驱动芯片。 L298N 是一个具有高电压大电流的全桥驱动芯片，它相应频率高，一片 L298N 可以分别把握两个直流电机，而且仍带有把握使能端。用该芯片作为电机驱动，操作便利，稳固性好，性能优良。且由 L298N 结合单片机可实现对小车速度的精确把握。这种调速方式有调速特性优良、调整平滑、调速范畴广、过载才能大，能承担频繁的 负载冲击，仍可以实现频繁的无级快速启动、制动和反转等优点。因此准备接受 L298N 把握直流电机。2.2.5 避障模块的选择与论证方案一：用超声波

12、传感器进行避障。超声波传感器的原理是：超声波由压电陶瓷超声波传感器发出后，遇到障碍物便反射回来，再被超声波传感器接 收。超声波传感器在避障的设计中被广泛应用。接受超声波避障，超声波受环境影响较大，电路复杂，而且的面对超声波的反射，会影响系统对障碍物的判定。此我们考虑其它的方案。方案二：用漫反射式光电开关进行避障。光电开关的工作原理是依据光线发射头发出的光束，被物体反射，其接收电路据此做出判定反应，物体对红外光由同步回路选通而检测物体的有无。当有光线反射回来时，输出低电平。当没有光线反射回来时，输出高电平。但是这种电路在户外简洁受阳光的影响。因此舍弃此方案。方案三：接受红外线避障，利用单片机来产

13、生 38KHz 信号对红外线发射管进行调制发射，发射出去的红外线遇到避障物的时候反射回来，红外线接收管接受数字接受器件HS0038 对反射回来信号进行解调，输出TTL 电平，外界对红外信号的干扰比较小，且易于实现，价格也比较廉价，考虑到本系统只需要检测障碍物，没有特殊复杂的环境。为了使用便利，便于操作和调试，我们最可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结终选择了方案三。2.2.6 电源选择与论证方案一：全部器件接受单一电源5 节五号电池 。这样供电比较简洁，但是由于电动机启动瞬时电流很大，会造成电压不稳、有毛刺等干扰，严肃时可能会造成单片机系统掉电，使之不能完成预定行程。方案二：双电源

14、供电。电动机驱动电源接受5 节五号电池，单片机及其外围电路电源接受 5V 钮扣电池供电，两路电源完全分开，这样做虽然可以将电动机驱动所造成的干扰完全排除，提高了系统稳固性。但是不如单电源便利灵活。方案三 接受 9V 蓄电池为直流电机供电，我们利用lm7805 这块芯片将 12V 的锂电池降压、稳压到5V ，为外围芯片供电。蓄电池具有较强的电流驱动才能以及稳固的电压输出性能，这种接法比较简洁，但小车的电路功耗过大会导致后轮电机动力不足我们选择方案二2.3 智能小车最终方案经过反复的探讨和论证我们最终确定智能救援小车的如下最终方案：1 接受 AT89C52 单片机作为整个电路的把握核心。2 直接使

15、用电池组供应基准电源。3 接受直流减速电机作为小车系统的驱动电机。4. 使用电机专用驱动芯片L293N作为直流减速电机的驱动芯片。、5. 接受红外探测法进行循迹。6. 接受红外发射管和 HS0038 接受管组成避障电路。第三章 系统的硬件设计与实现3.1 微把握器电路的设计与原理微把握器电路是整个智能救援小车系统的核心把握部分，它负责对各路传 感信号的采集、处理、分析及对各部分硬件电路进行调整。本设计制作的智能 小车系统以 AT89C52 单片机最小系统电路为整个系统的把握电路，通过各种传感器电路，采集各种传感器信息，以发出各种把握信号命令，来完成相应的操 作. AT89C52 是片内有 RO

16、M/EPROM 的单片机，因此，这种芯片构成的最小系统简洁牢靠。用 AT89C52 单片机构成最小应用系统时，只要将单片机接上时钟电路和复位电路即可，如图3-1 AT89C52 单片机最小系统所示。由于集成度的限制，最小应用系统只能用作一些小型的把握单元。其应用特点： 有可供用户使用的大量 I/O 口线。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结内部储备器容量有限。应用系统开发具有特殊性。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结1、时钟电路图 3-1 单片机最小系统电路原理图可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结STC89C52 虽然有内部振荡电路，但要形成时钟，必需外

17、部附加电路。STC89C52单片机的时钟产生方法有两种。内部时钟方式和外部时钟方式。本设计接受内部时钟方式，利用芯片内部的振荡电路，在XTAL1 、XTAL2引脚上外接定时元件，内部的振荡电路便产生自激振荡。本设计接受最常用的 内部时钟方式，即用外接晶体和电容组成的并联谐振回路。振荡晶体可在1.2MHZ 到 12MHZ 之间选择。电容值无严格要求，但电容取值对振荡频率输出的稳固性、大小、振荡电路起振速度有少许影响，CX1 、CX2 可在 20pF 到100pF 之间取值，但在60pF 到 70pF 时振荡器有较高的频率稳固性。所以本设计中，振荡晶体选择 6MHZ, 电容选择 65pF。在设计印

18、刷电路板时，晶体和电容应尽可能靠近单片机芯片安装，以削减寄生电容，更好的保证振荡器稳固和牢靠的工作。为了提高温度稳固性，应接受 NPO 电容。2、复位电路AT89C52 的复位是由外部的复位电路来实现的。复位引脚RST 通过一个斯密特触发器用来抑制噪声，在每个机器周期的S5P2,斯密特触发器的输出电平由复位电路采样一次，然后才能得到内部复位操作所需要的信号。复位电路通常接受上电自动复位和按钮复位两种方式。最简洁的上电自动复位电路中上电自动复位是通过外部复位电路的电容充 电来实现的。只要Vcc 的上升时间不超过1ms,就可以实现自动上电复位。时钟频率用 6MHZ 时 C 取 22uF,R取 1K

19、 。除了上电复位外，有时仍需要按键手动复位。本设计就是用的按键手动复位。按键手动复位有电平方式和脉冲方式两种。其中电平复位是通过RST 端经电阻与电源 Vcc 接通而实现的。按键手动复位电路见图3.2。时钟频率选用6MHZ 时， C 取 22uF,Rs取 200，RK 取 1K 。图 3-2 AT89C52复位电路3.2 直流电机 PWM 调速把握直流电动机转速n=U-IR/K 其中 U 为电枢端电压， I为电枢电流， R 为电枢电路总电阻， 为每极磁可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结通量， K为电动机结构参数。直流电机转速把握可分为励磁把握法与电枢电压把握法。励磁把握法是把握磁

20、通，其把握功率小，低速时受到磁饱和限制，高速时受到换向火花和换向器结构强度的限制，而且由于励磁线圈电感较大动态响应较差，所以这种把握方法用得很少。大多数应用场合都使用电枢电压把握法。随着电力电子技术的可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结进步，转变电枢电压可通过多种途径实现，其中PWM脉变电枢电压的一种调速方法。宽调制 便是常用的改可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结PWM调速把握的基本原理是按一个固定频率来接通和断开电源，并依据需要转变一个周期内接通和断开的时间比 占空比 来转变直流电机电枢上电压的 占空比 ，从而转变平均电压，把握电机的转速。在脉宽调速系统中，当电机通

21、电时其速度增加，电机断电时其速度减低。只要依据确定的规律转变通、断电的时间，即可把握电机转速。而且接受PWM技术构成的无级调速系统启停时对直流系统无冲击，并且具有启动功耗小、运行稳固的特点。设电机始终接通电源时，电机转速最大为Vmax，且设占空比为 D=tT，就电机的平均速度 Vd为：Vd=VmaxD由公式可知，当转变占空比D=t T 时，就可以得到不同的电机平均速度Vd，从而达到调速的目的。严格的讲，平均速度与占空比D 并不是严格的线性关系，在一般的应用中，可将其近似的看成线性关系。在直流电机驱动把握电路中， PWM信号由外部把握电路供应，并经高速光电隔离电路、电机驱动规律与放大电路后，驱动

22、 H桥下臂 MOSFE的T 开关来转变直流电机电枢上平均电压，从而把握电机的转速，实现直流电机PWM调速。当用单片机 I/O 口输出 PWM信号时，可接受以下三种方法：利用软件延时。当高电平延时时间到时，对I/O口电平取反变成低电平， 然后再延时。当低电平延时到时，再对I/O口电平取反，如此循环就可得到PWM信号。利用定时器。把握方法相同，只是在这里利用单片机定时器来定时进行高低电平的翻转，而不用软件延时。利用单片机自带的PWM把握器。 STC12系列单片机自身带有 PWM把握器， STC89系列单片机无此功能，其他许多型号的单片机也带有PWM把握器，如 PIC单片机，、 AVR单片机等本试验

23、用的 AT89c52并没有 PWM把握器，所以接受定时器产生 PWM信号。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结3.3 电机驱动原理电路3.3.1 H 桥功率驱动原理直流电机驱动使用最广泛的就是H 型全桥式电路，这种驱动电路便利的实现直流电机的四象限运行，分别对应正转、正转制动、反转、反转制动。H 桥功率驱动原理图如图 2 所示。H 型全桥式驱动电路的4 只开关管都工作在斩波状态。 S1、S2 为一组， S3、S4 为一组，这两组状态互补，当一组导通时，另一组必需关断。当S1、S2 导通时， S3、S4 关断，电机两端加正向电压实现电机的正转或反转制动。当S3、S4 导通时， S1、

24、S2 关断，电机两端为反向电压，电机反转或正转制动。实际把握中，需要不断的使电机在四个象限之间切换，即在正转和反转之间切换，也就是在 S1、S2 导通且 S3、S4 关断到 S1、S2 关断且 S3、S4 导通这两种状态间转换。这种情形理论上要求两组把握信号完全互补，但是由于实际的开关器件都存在导通和关断时间，确定的互补把握规律会导致上下桥臂直通短路。为了防止直通短路且保证各个开关管动作的协同性和同步性，两组把握信号理论上要求互为倒相，而实际必需相差一个足够长的死区时间，这个校正过程既可通过硬件实现，即在上下桥臂的两组把握信号之间增加延时，也可通过软件实现。图 2-2-1 中 4 只开关管为续

25、流二极管，可为线圈绕组供应续流回路。当电机正常运行时，驱动电流通过主开关管流过电机。当电机处于制动状态时，电机工作在发电状态，转子电流必需通过续流二极管流通，否就电机就会发热， 严肃时甚至烧毁 .可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结3.3.2 L298 简介图 3-3 H桥电路可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结本设计中接受的电机专用驱动芯片L293n。L293n 是欧洲著名的 SGS公司的产品，为单块集成电路、高电压、高电流、四通道驱动。设计用来接收DTL 或者 TTL 规律电平，驱动感性负载 比如继电器，直流电机 ，和开关电源晶体管。内部包含 4 通道规律驱动电路（

26、图 2.2 L298N 内部结构图）。其额定工作电流为 1A，最大可达 1.5A， Vss 电压最小 4.5V，最大可达 36V。ENABIN1IN3IN2IN4电机运行情形110正转101反转0XX停止可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结表 3-1 输入引脚和输出引脚的规律关系电机驱动模块主要功能是将主控芯片发出的信号通过L298n 电机把握芯片转化为小车实际的动作。 L298n 芯片有两个电源引脚 VDD引脚和 VCC引脚。VDD引脚接 +9V电源用来给电机供电， VCC引脚接+5V 电源用来给芯片供电，并作为规律高电平标准。.图 3-4 L298N 内部结构图L298N 芯片

27、通过一个有四个 4148 二极管组成的爱惜电路与电机相连，爱惜电路主要是用来在电机开启和关闭时泄流之用。由于我们始终让转向电机以最大功率使能从而获得最大的扭矩，保证小车转向成功，而不需要把握转向电机的输出功率，所以ENA、ENB引脚（即转向电机使能引脚）直接接 +5 V ，即让转向电机始终使能。L293N 可直接的对电机进行把握，无须隔离电路。通过单片机的 I/O 输入转变芯片把握端的电平，即可以对电机进行正反转，停止的操作（表 1 是其使能端、输入引脚和输出引脚的规律关系。），操作特殊便利，亦能中意直流减速电机的大电流要求。调试时在依照上表，用程序输入对应的码值，即可以实现对应的操作。其驱动

28、电路原理图如下所示：可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结3.4 寻线检测电路图图 3-5 电机驱动电路原理图可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结寻线检测电路图如图 3-6 所示。小车前下方总共安装有三个模块，当小车的三个管子都处于黑带上时，即小车直向行驶时，三个发射管发射的红外线被黑线所吸取，接收管并没有接收到红外线，此时处于截至状态，此时运放的U+U- ，UO0, ，即输出为高电平。当某一个或两个管子处于黑线外部时，即小车走偏时，对应的接收管导通其对应的运放的 U+U-, 所以 Uo0，即输出为低电平，单片机通过程序判定进行左右转动回到黑线上。并进一步判定导通的接收管

29、，以确定向那个方向转向。有几个留意点：1 R196 R207 选择， R196 为限流电阻，不同大小的限流电阻准备了红外发射管的发射功率， R196 越小，红外发射管的功率就越大，多个并联后小车的能耗也就大幅增加，但是同时增加了光电管的探测距离，因此可以依据情形选择合适的限流电阻， R207 压电阻， R207 的选择应当尤为留意， R2 的选择和接受红外接收管的内阻有关，由于 R2 和接收管构成分压电路，因此 R207 的大小和可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结接收管的电压变化有关，具体的选择依据分压的原理进行一下简洁的运算就可以。如电路工作正常在光电管在黑线和白纸上移动式就在

30、图中R207 的上端也就是 LM339 的 4 脚应当有明显的电压变化，良好的情形下电压变化可以达到3-4V，电压变化特殊明显，假如电压变化不明显，可以尝试着更换R207 的阻值。2 图中的 R198 电阻，为比较器供应参考电压，具体参考电压的设定应依据 R197 上端的电压来准备。假如输入脚的电压变化为1.74.7V 就参考电压就可以设定在 3V 左右，在实际应用过程中可以依据当前的环境状况进行调整。对于比较器可以单独用一个电位器（图中R197）分压供应参考电压，假如为了简化电路也可以几路电压比较器共用一路参考电压，各有优劣可以自行选择。352 片机由于没有内置 AD 建议接受比较器的方式，

31、而对于AVR 等他内置 AD 的单片机或者接受片外AD 芯片就可以直接输入变化的电压量，通过单片机 A/D 端口直接读取。通过单片机的A/D 口直接读取电压的变化量，不仅可以简化外部电路，同时仍能保留红外接收管的连续变化电压信息，通过软件算法进行位置细化，不仅可以得到更精确的位置信息，仍可以排除环境光线的影响。但是同时也就加重了软件设计的难度。图 3-63.5 避障电路的原理与电路3.5.1 红外通信原理红外遥控有发送和接收两个组成部分。发送端接受单片机将待发送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。红外接收完成对红外信号的接收、放大、检波、整形，并解调出遥控编码

32、脉冲。为了削减干扰，接受的是价格廉价性能牢靠的一体化红外接收头HS0038，它接收红外信号频率为 38kHz，周期约 26s 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把握相关对象。如图 3-7 所示：接收电路单片机红 外 发 射电路红 外 接 收电路单片机接收解调解码输出解调发送图3-73.5.2 红外信号的调制、解调(1) 二进制信号的调制二进制信号的调制由单片机来完成，它把编码后的二进制信号调制成频率可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结为 38kHz 的间断脉冲串，相当于用二进制信号的编码乘以频率为 38kH

33、z 的脉冲信号得到的间断脉冲串，即是调制后用于红外发射二极管发送的信号如图 4 二进制码的调制所示。图 3-8 二进制码的调制(2) 红外接收需先进行解调，解调的过程是通过红外接收管进行接收的。其基本工作过程为：当接收到调制信号时，输出高电平，否就输出为低电平，是调制的逆过程（图3-5-3 二进制码的解调）。 HS0038 是一体化集成的红外接收器件，直接就可以输出解调后的高低电平信号。红外接收器HS0038 的应用电路图 3-9二进制码的解调3.5.3 线发射接受电路原理图接受红外线避障方法，利用一管发射另一管接收，接收管对外界红外线的接收强弱来判定障碍物的远近，由于红外线受外界可见光的影响

34、较大，因此用 250Hz 的信号对 38KHz 的载波进行调制，这样削减外界的一些干扰。接收管输出 TTL 电平，有利于单片机对信号的处理。接受红外线发射与接收原理。利用单片机产生 38KHz 信号对红外线发射管进行调制发射，发射距离远近由RW 调剂，本设计调剂为 10CM 左右。发射出去的红外线遇到避障物的时候反射回来，红外线接收管对反射回来信号进行解调，输出TTL 电平。利用单片机的中断系统，在遇障碍物时把握电机并使小车转弯。由于只接受了一组红外线收发对管，在避障转弯方向上，程序接受遇障碍物往左拐方式。假如要求小车正确判定左转仍是右转，需在小车侧边加多一组对管。外界对红外信号的干扰 比较小

35、，性价比高。 。调试时主要是调制发射频率为接收头能接收的频率，接受单片机程序解决。发射信号强弱的调剂，由可调精密电阻调剂可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结3.6 通讯模块图 3-10红外线发射接受电路原理图可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结当我们的小车设计完成时，需要将程序烧录到单片机中这就需要MAX232模块完成单片机与 PC 机之间的通讯 。3.6.1 MAX232介绍MAX232 是由德州仪器公司（ TI ）推出的一款兼容 RS232 标准的芯片。由于电脑串口 RS232 电平是 -10v +10v，而一般的单片机应用系统的信号电压是 ttl电平 0 +5v,

36、 MAX232 就是用来进行电平转换的。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结该器件包含 2 驱动器、 2 接收器和一个电压发生器电路供应TIA/EIA-232- F 电平。该器件符合 TIA/EIA-232-F标准，每一个接收器将TIA/EIA-232-F电平 转换 成 5-VTTL/CMOS电 平。 每一 个 发 送器 将 TTL/CMOS电 平转 换成TIA/EIA-232-F电平。下图为 MAX232 的内部结构图图3-11 MAX232的内部结构图3.6.2 MAX232与单片机的链接AT89C52 单片机片内有 一个 串行 I/O 端口 , 通过引 脚 RXDP3 0 和

37、TXDP3 1可与外设电路进行全双工的串行异步通信. 单片机的串行端口有4 种基本工作方式 ,通过编程设置 ,可以使其工作在任一方式 ,以中意不同应用场合的需要.其中,方式 0 主要用于外接移位寄存器 ,以扩展单片机的 I/O 电路。方式 1 多用于双机之间或与外设电路的通信。方式2,3 除有方式 l 的功能外 ,仍可用作多机通信 ,以构成分布式多微机系统 .。串行通信的波特率可以程控设定.在不同工作方式中 ,由时钟振荡频率的分频值或由定时器Tl 的定时溢出时间确定 ,使用特殊便利灵敏 .本试验中所使用的晶振为11.0592MHZ,保证了串行通信的波特率为的整数。当小车的设计完成时将编译完成的

38、软件程序通过特定的软件工具下载到单片机中，然后给单片机上电，就可使其依据程序完成相应的功能。图3-12 MAX232 与单片机的连接图第四章 软件设计4.1 1 软件开发环境简介在本智能小车的设计中，单片机 AT89C52 的软件开发使用 C 语言，是在Keil c环境下进行开发的。 Keil c 是美国 KEIL SOFTWARE 公司出的 51 系列兼容单片机 c 语言的软件开发系统。与汇编相比， c 语言在功能、结构、可读性，可爱惜性上都有明显的优势，易学易用。而且c 语言最大的优点就是具有良好的可移植性，这使得硬件升级工作更加简洁。 Keilc 软件供应丰富的的库函数和功能强大的集成开

39、发调试工具 ,全 WINDOWS界面。另外重要的一点， KEIL C 生成的代码效率特殊高，多数语句生成的汇编代码很紧凑，简洁懂得。在开发大型软件时更能具体表达高级语言的优势。4.2 软件设计思想系统软件设计说明在进行微机把握系统设计时，除了系统硬件设计外，大量的工作就是如何依据每个生产对象的实际需要设计应用程序。因此，软件设可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结计在微机把握系统设计中占重要位置。对于本系统，软件更为重要。在单片机把握系统中，大体上可分为数据处理、过程把握两个基本类型。数据处理包括：数据的采集、数字滤波、标度变换等。过程把握程序主要是使单片机按确定的方法进行运算，然后

40、再输出，以便把握生产。为了完成上述任务，在进行软件设计时，通常把整个过程分成如干个部分，每一部分叫做一个模块。所谓“模块”，实质上就是所完成确定功能，相对独立的程序段，这种程序设计方法叫模块程序设计法。模块程序设计法的主要优点是：单个模块比起一个完整的程序易编写及调试。模块可以共存，一个模块可以被多个任务在不同条件下调用。模块程序答应设计者分割任务和利用已有程序，为设计者供应便利。4.3 软件设计具体实现4.3.1 程序模块构成依据模块化设计思想，整个软甲设方案分为：延时模块，调速模块，障碍物探测模块，常规动作模块，循迹模块等。以下将对各个模块以及相关的函数做简要的说明。系统时钟模块：通过 T

41、1 定时器产生 0.1 秒间隔的溢出中断，作为小车周期性探测和动作的时钟。此外有两个辅助软件延时函数。相关函数：timer1_init。timer1_ovf delay100usn delay10msn 调速模块：通过 T0定时器产生PWM波形来把握驱动电机的输出占空比。相关相关。函数：init0timer0f。delay100usn。delay10msn ： 巡线检测模块：系统时钟模块产生 0.1 秒间隔的溢出中断，对单口进行周期性探测。通过读取 p1.0 、p1.1 、p1.2 端口值判定小车是否偏离了黑线。共有7 种设定的黑线检测情形，可以利用四个常规动作完成小车的寻线动作，当没有反射回

42、来光可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结线，即小车不在黑线上时端口检测到“0”，否就为“ 1”。具体的动作如下：发觉小车未在黑线上时（ 000 ）：后退。 发觉右边检测到黑线时（ 001 ）：右转。发觉端口为（ 011、110、111、010 ）：直走。 发觉左边检测到障碍物时（ 100 ）：左转。每次动作终止后，小车都要改运动状态为前进，等待下一次中断触发。相关函数：xunji_xx delay100usn 。障碍探测模块：如前所述，通过读取 p1.3 、p1.4 、p1.5 端口值判定前方障碍物情形。共有7 种设定的障碍物检测情形，可以利用四个相应的动作。当发觉前方有障碍物时，

43、端口检测到“ 0”，否就为“ 1”发觉前方无障碍物时（ 111）：直走发现前方有小障碍（101）：后退并右转。发现右方有小障碍（ 110）：前进并左转。发现左方有小障碍（011）：前进并右转。发现前 方 有 大障碍（ 000） ： 较大的后 退 并 右转。发现右方有大障碍 （100）：后退并左转。发现左方有大障碍 （001）：后退并右转。发觉两边有障碍但中间无障碍（ 010 ）：较大的后退并右转。 每次动作终止后，小车都要改运动状态为前进，等待下一次中断触发相关函数：timer1_ovf。timer0_init。isr_timer0_ovfBizhang_xx。delay100usndelay10msn。常规动作模块：依据障碍探测模块和巡线检测模块的返回值，由4 个动作函数把握小车的各种动作相关函数：turn_right可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结turn_left straight turn_back4.3.2 程序设计各个模块流程图避障模块流程图避障模块流程图T1 溢出中断检测传感器端口的返回值端口值？有障碍物无障碍物依据检测到的返回值情形（ 7 种），从四种动作