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
, O0 }" Q0 R. g$ b- @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
# F. w# ?2 O8 f- M4 H! E# d/ V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
8 ?! r" z& j, y" H/ B" I# t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
硬件设计方法以及测试结果的分析。
采用的技术主要有：
（1）、通过编程来控制小车的自动运行；
6 X% B7 L8 a5 t" x" V5 J（2）、传感器的有效应用；
（3）、手动和自动的结合使用.

第1 章前言
( s) j# N& [2 _5 S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，
要招回多少辆车。
& N* r! k! z) G7 u, A9 W* x$ X7 N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
! K& w8 D0 W3 Z, W2 G+ R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
) W9 e" w  z3 A% D4 j; f6 F很重视该题目的研究。其研究的意义很大。
4 f! ], O+ c3 S. g- a6 A7 p- a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
  ?' j' h! j& N' l  f迹，遥控。
; L% x9 O$ O- S! 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，
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、
" @; N) \% O' o, I! q" T: |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
5 e$ t# \/ R$ g6 O( K各种电平实现对智能小车的控制。
2 s: c3 l8 z/ n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，
. f+ K5 U  k2 [" g" g2 J* _; Y7 ^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
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
2 z% D+ `/ `) G1 l+ D了广大用户的好评。它是第三代单片机的代表。
! l4 j. |/ m+ C, c+ n" d" q6 i9 E第三代单片机有Intel 公司MCS-51系列的新一代产品，如8ｘC152﹑80C51FA/FB﹑
2 B! f$ E; m2 A. l) \# k80C51GA/GB﹑8ｘC451﹑8ｘC452,还包括了ATMEL﹑Philips ﹑Siemens﹑OKI﹑ADM﹑
; R0 W( n7 C, M* _8 E/ oFujutsu ﹑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
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
) @) z$ G* Y1 R7 g3 [' @4 @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
( D& x4 K3 o4 U9 r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
1 ^8 G% d' K3 z! E" P( a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。
; H: t( e! d( d7 z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
- J: J5 z$ i: q) n( `的帮助。
南昌理工学院本科生毕业论文
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0 X$ P) ~) H) L2 A第2 章方案设计与论证
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，
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/ D, e, \" t/ Y. l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，
! ~: R% d+ x8 g; Q! d, m# C2 z* K可达到对系统的各项要求。
" {" k. |0 J" {' `9 L& O. A8 `2.1 直流调速系统
$ x+ q6 c, A8 `* @+ b) S方案一：串电阻调速系统。
- Q7 B( Z. L& ~8 w方案二：脉宽调制系统。
: P" n8 m7 Q* a# h2 v5 U: d; z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
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，
第一：精确度不高。第二：调节麻烦。
与串电阻调速系统相比，脉宽调速系统有如下优点：
（1）成本低。
* U3 k, ~, u. s& e: ?（2）软件调节。
! J: w6 D  l; S2 _3 N+ M（3）精确度高。
$ D0 @% g" S) Q. x  {, r8 N7 \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
: C1 F+ [) n) y$ t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
速度快慢。
所以我们可以选择方案二来进行调速。
; G3 _: q# S3 `1 `: A1 e$ G2.2 检测系统
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。
2.2.1 智能小车的起始跟结束以及行进过程中的检测
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
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。
' y7 ?1 v3 Q+ I' _5 i  c3 Z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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- K* D7 B4 K# c% i9 G2 v& B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
- v- s0 _& _( g% I* W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
) l" A% S9 }# J8 y9 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。
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
; y7 m$ ]8 {6 B  q3 ^弱不同来输出一个对应的电平信号。
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
4 x( B1 n, E( s9 m! S8 K6 b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
+ K" k- U  M) E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
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
  q( M0 y  a% _  n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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