智能小車設(shè)計(jì)報(bào)告.doc

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1、湖南涉外經(jīng)濟(jì)學(xué)院課程設(shè)計(jì)報(bào)告課程名稱：專業(yè)綜合課程設(shè)計(jì)報(bào)告題目：智能小車設(shè)計(jì)學(xué)生姓名： 所在學(xué)院：信息科學(xué)與工程學(xué)院專業(yè)班級(jí)： 學(xué)生學(xué)號(hào)： 指導(dǎo)教師：廖亦凡20 15 年 7 月1日課程設(shè)計(jì)任務(wù)書報(bào)告題目智能小車設(shè)計(jì)完成時(shí)間2015.7.1學(xué)生姓名 專業(yè)班級(jí) 指導(dǎo)教師廖亦凡職稱副教授總體設(shè)計(jì)要求和技術(shù)要點(diǎn)參考選題一：智能小車設(shè)計(jì)1、內(nèi)容：選用單片機(jī)設(shè)計(jì)一個(gè)智能小車，要求能小車實(shí)現(xiàn)循跡、避障、遙控、聲控、光控等功能。2、要求：（1）作品要求：有完整的電路原理圖；用設(shè)計(jì)的硬件演示系統(tǒng)功能。（2）按湖南涉外經(jīng)濟(jì)學(xué)院課程設(shè)計(jì)管理辦法要求提交課程設(shè)計(jì)報(bào)告。工作內(nèi)容及時(shí)間進(jìn)度安排第17周：周1-周3 ：立

2、題、論證方案設(shè)計(jì)周4-周5 ：硬件設(shè)計(jì)或仿真電路設(shè)計(jì)第18周：周1-周3 ：軟件設(shè)計(jì)周4-周5 ：驗(yàn)收答辯課程設(shè)計(jì)成果1與設(shè)計(jì)內(nèi)容對(duì)應(yīng)的軟件程序、電路圖、通過實(shí)物設(shè)計(jì)的作品或通過仿真設(shè)計(jì)的仿真圖。2課程設(shè)計(jì)總結(jié)報(bào)告（所有項(xiàng)目均需按湖南涉外經(jīng)濟(jì)學(xué)院課程設(shè)計(jì)管理辦法要求提交課程設(shè)計(jì)報(bào)告）。摘要 STC89C52單片機(jī)是一款八位單片機(jī)，他的易用性和多功能性受到了廣大使用者的好評(píng)。本系統(tǒng)以設(shè)計(jì)題目的要求為目的，采用STC89C52單片機(jī)為控制核心，利用超聲波傳感器檢測(cè)道路上的障礙，控制電動(dòng)小汽車的自動(dòng)避障，快慢速行駛，以及自動(dòng)停車，并可以自動(dòng)記錄時(shí)間、里程和速度，自動(dòng)尋跡和尋光功能。整個(gè)系統(tǒng)的電路結(jié)構(gòu)

3、簡(jiǎn)單，可靠性能高。實(shí)驗(yàn)測(cè)試結(jié)果滿足要求，本文著重介紹了該系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)方法及測(cè)試結(jié)果分析。在智能小車控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，以STC89C52為核心，用L293D驅(qū)動(dòng)兩個(gè)直流電機(jī)，當(dāng)產(chǎn)生信號(hào)驅(qū)動(dòng)小車前進(jìn)時(shí)，是通過尋跡模塊里的紅外對(duì)管是否尋到黑線產(chǎn)生的電平信號(hào)通過LM393再返回到單片機(jī)，單片機(jī)根據(jù)程序設(shè)計(jì)的要求做出相應(yīng)的判斷送給電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊，讓小車來實(shí)現(xiàn)前進(jìn)、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)、停車等基本功能。尋白線時(shí)，外部環(huán)境光線的強(qiáng)弱對(duì)小車的運(yùn)動(dòng)會(huì)產(chǎn)生很大的影響，基于此原因，本實(shí)驗(yàn)中的尋跡是指在白色地板上尋黑線。尋跡是指通過紅外發(fā)射管和接收管識(shí)別路徑。關(guān)鍵詞：智能小車、單片機(jī)、STC89C52、超聲波傳感器；目錄一、系

4、統(tǒng)設(shè)計(jì)11.基本要求1二、方案設(shè)計(jì)與論證12.1循跡模塊12.2避障模塊32.3電機(jī)控制模塊52.4遙控模塊8三、總原理圖101.總原理圖102.實(shí)物圖11四、結(jié)論與心得12五、參考文獻(xiàn)121、 系統(tǒng)設(shè)計(jì)1. 基本要求 （1）智能小車能在設(shè)計(jì)好的線路上自動(dòng)循跡； （2）智能小車?yán)眉t外管進(jìn)行探測(cè)，遇到障礙開啟報(bào)警，實(shí)現(xiàn)避障功能； （3）使用遙控器對(duì)智能小車進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)前后左右運(yùn)動(dòng)，并在數(shù)碼管上顯示相應(yīng)的數(shù)字； （4）采用聲控裝置，用拍手來控制小車的啟動(dòng)與停止； （5）采用光敏二極管完成管控模塊。二、方案設(shè)計(jì)與論證根據(jù)基本要求確定方案，在現(xiàn)有的智能小車上，實(shí)現(xiàn)對(duì)車的速度，運(yùn)動(dòng)狀況進(jìn)行檢測(cè)，并將

5、測(cè)量數(shù)據(jù)傳送至單片機(jī)進(jìn)行處理，然后有單片機(jī)根據(jù)所檢測(cè)的各種數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)對(duì)智能小車的智能控制。2.1循跡模塊 2.1.1循跡原理 本車紅外對(duì)管設(shè)計(jì)是紅外發(fā)射管一直發(fā)射信號(hào)，接收管時(shí)刻準(zhǔn)備接收信號(hào)。 兩對(duì)對(duì)著地的紅外管發(fā)射紅外信號(hào)，信號(hào)在白色的地面上反射回接收管，通過接收管把信號(hào)送回單片機(jī)進(jìn)行處理，完成相應(yīng)的動(dòng)作。假如左右紅外發(fā)射管發(fā)射的紅外線對(duì)準(zhǔn)地面白色的區(qū)域，則紅外線被反射回來被接收管接收后轉(zhuǎn)變成電信號(hào)送至單片機(jī)的P3.5和P3.6。此時(shí)P3.5=P3.6=0，當(dāng)單片機(jī)信號(hào)檢測(cè)到此電平時(shí)，便會(huì)判斷出小車處于白色區(qū)域，這時(shí)小車就會(huì)沿直線行走，當(dāng)紅外發(fā)射管左邊對(duì)準(zhǔn)黑線（黑膠帶），右邊對(duì)準(zhǔn)白線（白色地面

6、）時(shí)，左邊的紅外線被黑線吸收，紅外線無法反射回，則左邊呈現(xiàn)高電平，即單片機(jī)檢測(cè)到P3.5=1（左邊）、P3.6=0，這時(shí)，小車便向左邊修正（左轉(zhuǎn)彎），使左邊傳感器重新回到白色區(qū)域。右轉(zhuǎn)彎過程與左轉(zhuǎn)彎相類似。2.1.2循跡控制電路圖1 循跡控制電路圖 2.1.3循跡流程圖 圖2 循跡程序流程 2.1.4循跡主要程序代碼18void main() while(1) /while(1);等待 通常使用在主函數(shù)的最后一條 定時(shí)器的后面 if(zuod=0&youd=0)/如果左右兩個(gè)傳感器沒有檢測(cè)到黑線 qian(); /直走 out=ZM1;if(zuod=1&youd=0)/如果左邊的傳感器檢測(cè)到

7、黑線 while(1) zuo(); out=ZM3;/左轉(zhuǎn) D1=0; / 蔽障 if(zuod=0) /一直左轉(zhuǎn)到傳感器檢測(cè)不到為止D1=1;break;/跳出循環(huán) if(youd=1&zuod=0) while(1) you(); out=ZM4; D2=0; if(youd=0) D2=1; break; /效果：沿著黑線轉(zhuǎn)圈2.2避障模塊2.2.1避障原理 避障電路由單片機(jī)、比較芯片L393、紅外發(fā)射對(duì)管等元器件構(gòu)成。電路工作過程如下：首先，比較芯片的2腳為基準(zhǔn)電壓輸入，該引腳通過電源串聯(lián)分壓，取得一個(gè)大約2.5V基準(zhǔn)電壓作為比較電壓。比較芯片的3腳為比較電壓的輸入端，該電壓取之反饋

8、回來的紅外信號(hào)。當(dāng)小車前進(jìn)過程中，前方無障礙，則紅外接收管的阻值會(huì)很大，從而輸出一個(gè)高電平（約5V）給比較芯片的3腳，這樣經(jīng)過比較芯片的比較，在比較芯片的2腳輸出一個(gè)高電平給單片機(jī)P3.7引腳。單片機(jī)根據(jù)接收到的電平就可以判別前方有無障礙。當(dāng)前方有障礙時(shí)V2的阻值會(huì)很小，輸出低電平給比較芯片的3腳，比較芯片從而輸出低電平給單片機(jī)P3.7。 2.2.2避障控制原理圖 圖3 避障控制電路2.2.3 避障程序流程框 圖4 避障報(bào)警程序流程圖 2.2.4避障主要程序代碼void main() while(1) if(zuod=0&youd=0)/如果左右兩個(gè)傳感器沒有檢測(cè)到黑線 qian();/直走

9、out=ZM1; if(qiand=0)/如果在直走的過程中遇見障礙物 delay(50);/延時(shí)判斷是否為干擾if(qiand=0)/不是干擾jiao=0;/蜂鳴器hou();/后退半秒out=ZM2;delay(500);you();/右轉(zhuǎn)200毫秒out=ZM4;delay(200);jiao=1;/取消報(bào)警if(zuod=1&youd=0)/如果左邊的傳感器檢測(cè)到黑線 while(1) zuo(); out=ZM3; /左轉(zhuǎn) D1=0; if(zuod=0) /一直左轉(zhuǎn)到傳感器檢測(cè)不到為止 D1=1; break;/跳出循環(huán)2.3電機(jī)控制模塊 2.3.1電機(jī)控制電路 圖5電機(jī)控制電路圖

10、 2.3.2 直流電機(jī)H橋驅(qū)動(dòng)電路工作原理 圖6 直流電機(jī)H橋驅(qū)動(dòng)電路工作原理 表2.1 電機(jī)控制狀態(tài)表輸入使能控制輸出電機(jī)狀態(tài)1A2AENA1Y2YDC01101電機(jī)正轉(zhuǎn)10110電機(jī)反轉(zhuǎn)11111電機(jī)剎車00100電機(jī)惰行XX0ZZ電機(jī)停轉(zhuǎn) 表2.2 智能小車運(yùn)行狀態(tài)表輸入 使能控制小車狀態(tài)左電機(jī)右電機(jī)ENA1A2A3A4A101011前進(jìn)10101后退10011左轉(zhuǎn)彎01101右轉(zhuǎn)彎11111停止2.3.3電機(jī)控制程序流程圖圖7 電機(jī)控制程序流程圖2.3.4電機(jī)運(yùn)行程序#include#define uint unsigned int#define uchar unsigned char

11、sbit left1=P00;sbit left2=P01;sbit right1=P02;sbit right2=P03;sbit SB1=P32;sbit SB2=P34;void delay(uint x)uchar i;while(x-)for(i=0;i123;i+);void qianjin()left1=0;left2=1;/左邊往前right1=0;right2=1;/右邊往前void houtui()left1=1;left2=0;/左邊往后right1=1;right2=0;/右邊往后void left()left1=1;left2=0;/左邊往后right1=0;righ

12、t2=1;/右邊往前void right()left1=0;left2=1;/左邊往前right1=1;right2=0;/右邊往后void tingzhi() left1=1;left2=1;right=1;right2=1;main() while(1) if(SB1=0) qianjin(); if(SB2=0) houtui(); 2.4遙控模塊 2.4.1遙控原理 紅外遙控的發(fā)射電路是采用紅外發(fā)光二極管來發(fā)出經(jīng)過調(diào)制的紅外光波；紅外接收電路由紅外接收二極管、三極管或硅光電池組成，它們將紅外發(fā)射器發(fā)射的紅外光轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電信號(hào)，再送后置放大器。把遙控程序下載到智能小車芯片上，利用紅外接

13、收頭接受遙控器發(fā)出的信號(hào)，對(duì)智能小車進(jìn)行前后左右的控制，并使用智能小車上面的數(shù)碼管，把控制小車各運(yùn)行方向的數(shù)值顯示出來。 2.4.2遙控主要程序 #include #includetypedef unsigned int uint;typedef unsigned char uchar;uint IR_time;uchar code table=0 x9f,0 x24,0 x0d,0 x99,0 xff;/數(shù)碼管編碼uchar TIME33=0;/存放33個(gè)波形時(shí)間uchar Time_dat4=0;/存放4個(gè)解碼完成的數(shù)據(jù)sbit left0 = P00;sbit left1 = P01;s

14、bit right0 = P02;sbit right1 = P03;sbit fmq = P33;bit IR_ok;bit IR_chuli_ok; /將波形時(shí)間轉(zhuǎn)換成邏輯電平的標(biāo)志bit start; /標(biāo)志位,開始計(jì)時(shí)標(biāo)志位void qianjin() /前進(jìn)子函數(shù) left0 = 1; left1 = 0; right0 = 1; right1 = 0;void houtui()/后退子函數(shù) left0 = 0; left1 = 1; right0 = 0; right1 = 1;void youzhuan() /右轉(zhuǎn)子函數(shù) left0 = 1; left1 = 0; right0

15、= 0; right1 = 1;void zuozhuan() /左轉(zhuǎn)子函數(shù) left0 = 0; left1 = 1; right0 = 1; right1 = 0;void stop() /停止子函數(shù) left0 = 0; left1 = 0; right0 = 0; right1 = 0;void EX1_init(void) IT1 = 1; /外部中斷下降沿觸發(fā)EA = 1;EX1 = 1;void Time1_init(void) TMOD |= 0 x20;/定時(shí)器工作在方式2（8位自動(dòng)重裝）TH1 = 0;TL1 = 0;ET1 = 1;TR1 = 1;void IR_chul

16、i(void) /將時(shí)間值轉(zhuǎn)化為邏輯電平（轉(zhuǎn)換成16進(jìn)制函數(shù)）uchar i,j;uchar NUM = 1; /去除引導(dǎo)碼，因?yàn)橐龑?dǎo)碼存在數(shù)組下標(biāo)為0的位置，即第1位，數(shù)據(jù)從第2位開始）uchar HL_time; /定義一個(gè)時(shí)間變量，用于單個(gè)按鍵波形處理uchar byte = 0 x00; /定義一個(gè)字節(jié)變量，用于存儲(chǔ)轉(zhuǎn)換的16進(jìn)制數(shù)for(i=0;i4;i+) /表示4類數(shù)據(jù)（客戶碼、客戶反碼、數(shù)據(jù)碼、數(shù)據(jù)反碼）for(j=0;j 6) /（1.125+2.25）/2=1.687ms,277us*6=1.66ms,判斷為1，否則為0)byte |= 0 x80;else byte =

17、byte;if(j = 1; /因?yàn)樽钕忍幚淼臀粩?shù)據(jù)，所以要用右移方法，將低位移7次，回到本來位置）NUM+;Time_dati = byte;byte = 0 x00;if(Time_dat2 = Time_dat3) /比較數(shù)據(jù)碼與數(shù)據(jù)反碼是否相等，相等，表示處理成功。IR_chuli_ok = 1;/處理成功的標(biāo)志，void play(void)switch(Time_dat2)/ case 0 x0c:DataPort=dofly_DuanMa1;break;/1 顯示相應(yīng)的按鍵值 case 0 x18:qianjin();P2=table0;break;/2/ case 0 x5e:

18、;break;/3 case 0 x08:zuozhuan();P2=table2;break;/4/ case 0 x1c:;break;/5 case 0 x5a:youzhuan();P2=table3;break;/6/ case 0 x42:;break;/7 case 0 x52:houtui();P2=table1;break;/8/ case 0 x47:switc_h = switc_h;break;/9 default:break;/*遙控器1（?。┐a值： 遙控器2（大）碼值：45 46 4705 04 06 0744 40 4309 08 0a 0b07 15 090d

19、0c 0e 0f16 19 0d15 14 16 170c 18 5e19 18 1a 1b08 1c 5a11 10 12 1342 52 4a01 00 02 031d 1c 1e 1f*/void main()EX1_init();Time1_init();while(1)if(IR_ok)/ 按鍵的鍵值時(shí)間存儲(chǔ)完畢標(biāo)志IR_ok = 0;IR_chuli(); /將鍵值時(shí)間轉(zhuǎn)換成16進(jìn)制處理函數(shù)。if(IR_chuli_ok) IR_chuli_ok=0;play(); /調(diào)用符合鍵值的處理函數(shù)void EX1_(void) interrupt 2 /外部中斷 接收波形時(shí)間static

20、 uchar xx = 0; / 設(shè)置記錄波形的變量；計(jì)數(shù) 0 33（記錄34個(gè)波形的時(shí)間）if(!start) /第一個(gè)下降沿觸發(fā) 表示解碼開始start = 1;IR_time = 0; /將按鍵按下前的時(shí)間清除else if(start) /第二個(gè)下降沿到第33個(gè)下降沿 if(IR_time = 32) /剔除引導(dǎo)碼4*8=32（引導(dǎo)碼為9000US，在8.8MS與13.8MS之間認(rèn)為是引導(dǎo)碼）xx = 0;TIMExx = IR_time; /存儲(chǔ)按鍵碼值時(shí)間(引導(dǎo)碼存在數(shù)組的第一個(gè)位置，TIME為鍵值時(shí)間存儲(chǔ)數(shù)組）IR_time = 0; /每個(gè)碼時(shí)間不一樣/if(xx = 1)&(

21、TIME19) /連發(fā)碼處理，可以去掉/xx = 0; /TIME1 = 0;/ xx+;if(xx = 33)xx = 0;IR_ok = 1; /按鍵鍵值時(shí)間存儲(chǔ)完成的標(biāo)志，等于1表示完成start = 0; void Time1(void) interrupt 3 /定時(shí)器中斷IR_time+; /每經(jīng)過256*（12/11.0592）us觸發(fā)一次中斷(約277US）if(IR_time390) / 不要這條語句的話按一下，就是長(zhǎng)按，長(zhǎng)按處理，處理連發(fā)碼的時(shí)間參數(shù)（見PDF文檔，約108MS，相當(dāng)于長(zhǎng)按有效，否則，按一下鍵，動(dòng)的不明顯，277*390=108MS）IR_chuli_ok

22、= 0;/將標(biāo)志清零，停止判斷。stop(); /按鍵松開，電機(jī)停轉(zhuǎn)P2 = table4; /數(shù)碼管滅start = 0; /清零，方便下一次重新計(jì)數(shù)。 三、總原理圖 1.總原理圖 圖8 總原理2.實(shí)物圖圖9 實(shí)物圖表3.1 學(xué)生情況統(tǒng)計(jì)表序號(hào)姓名性別出生日期學(xué)號(hào)專業(yè)聯(lián)系電話備注1萬智亮男1994.0312430621817069電子信息工程15607484951四、結(jié)論與心得歷時(shí)一周月的設(shè)計(jì)過程中，我首先邊查資料，邊在實(shí)驗(yàn)室焊接小車的線路板。在焊接過程中，我感覺到即使是一個(gè)簡(jiǎn)單的電路，要想很輕松的焊好，也不是很容易的事情。有時(shí)是“虛焊”的原因，有時(shí)可能是阻值選錯(cuò)。在焊接顯示電路時(shí)，我就錯(cuò)將

23、15千歐的電阻焊成了1.5千歐。這使我深深感受到理論與實(shí)際間的差距。通過這樣的設(shè)計(jì)，提高了我的動(dòng)手能力。每天在實(shí)驗(yàn)室除了焊接線路板，還可以上機(jī)編程，使我軟件調(diào)試知識(shí)也提高了。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)已經(jīng)告一段落。經(jīng)過自己不斷的搜索努力以及廖老師的耐心指導(dǎo)和熱情幫助，本設(shè)計(jì)已經(jīng)基本完成。在這段時(shí)間里，廖老師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度和熱忱的工作作風(fēng)令我十分欽佩，他的指導(dǎo)使我受益非淺。同時(shí)通過自己的不懈努力加細(xì)心琢磨最終完成本次課程設(shè)計(jì)，通過這次課程設(shè)計(jì)，使我深刻地認(rèn)識(shí)到學(xué)好專業(yè)知識(shí)的重要性，也理解了理論聯(lián)系實(shí)際的含義，并且檢驗(yàn)了大學(xué)三年來的學(xué)習(xí)成果。雖然在這次設(shè)計(jì)中對(duì)于知識(shí)的運(yùn)用和銜接還不夠熟練。但是我將在以后的工作和

24、學(xué)習(xí)中繼續(xù)努力、不斷完善。這一個(gè)月的設(shè)計(jì)是對(duì)過去所學(xué)知識(shí)的系統(tǒng)提高和擴(kuò)充的過程，為今后的發(fā)展打下了良好的基礎(chǔ)。由于自身水平有限，設(shè)計(jì)中一定存在很多不足之處，敬請(qǐng)老師批評(píng)與指正，在此深表感謝。五、參考文獻(xiàn)【1】林立，張俊亮.單片機(jī)原理及應(yīng)用.北京：電子工業(yè)出版社，2013.【2】李廣弟,單片機(jī)基礎(chǔ),北京：北京航空航天大學(xué)出版社,2001,5664【3】何希才,新型實(shí)用電子電路400例,電子工業(yè)出版社,2000年,6065【4】王東峰，王會(huì)良，董冠強(qiáng).單片機(jī)C語言應(yīng)用100例.北京：電子工業(yè)出版社，2009.【5】程繼紅，常健.傳感器原理及工程應(yīng)用（第四版）.西安：西安電子科技大學(xué)出版社,2014.教師評(píng)語及設(shè)計(jì)成績(jī)教師評(píng)語：課程設(shè)計(jì)成績(jī)：指導(dǎo)教師：（簽名）日期：年月日