多功能智能小车制作毕业设计

多功能智能小车制作毕业设计

目录

摘要 (2)

Abstract (3)

目录 (4)

一、作品设计 (6)

1、智能小车的作用和意义 (7)

2、智能小车的现状 (8)

二、硬件设计 (9)

（一）电源部分 (9)

1、LM7805简介 (11)

1、LM7805稳压电路 (13)

（二）单片机的选择 (17)

1、主要优势 (18)

2、振荡器特性 (18)

3、89S51相对于89C51增加的新功能 (18)

4、芯片擦除 (19)

（三）功能引脚介绍 (22)

1、各引脚功能简单介绍 (23)

（四）最小应用设计 (25)

三、方案比较与论证 (27)

（一）控制模块的选择方案 (27)

（二）电机的选择方案 (27)

（三）直流电机驱动方案 (28)

四、传感部分 (30)

（一）红外传感器 (30)

1、红外传感器的概述 (30)

2、传感器的市场前景 (32)

（二）红外发射管 (32)

（三）红外接收管 (34)

1、红外接收管的简介 (34)

2、红外接收管的使用 (35)

（四）光电耦合 (35)

1、光电耦合的工作原理 (37)

2、具体应用 (45)

（五）选取原则 (47)

（六）光电耦合的作用 (47)

（七）控制电路图 (49)

五、程序设计 (50)

六、作品外观照片 (64)

七、结束语 (67)

八、致谢 (68)

九、参考文献 (69)

一、作品设计

制作一智能小车，给小车通上电后，有必要可以手动按下复位开关，在液晶上可以显示小车最初的基本信息。按下启动开关小车开始向前运动，小车前头装有高大约10厘米的红外发射与接收装置，通过这个装置来探测前方有无障碍。当发出的红外线遇到障碍时，红外线被反射回来并被红外接收管接收，并把信传递给单片机系统。单片机做出反应并发出转弯的命令，通过12864中文液晶显示出来，人就可以看到小车遇到了障碍。当小车第一次遇到障碍时，单片机发出向左90度转弯的命令，如这时前方无障碍小车继续前进。小车底部安装3对光电耦合器传感器，通过按键使小车进入寻记功能，同时12864中文液晶显示出来。

当小车底部左边的传感器检测到白线时，小车右转。当小车底部右边的传感器检测到白线时，小车左转。当小车底部中间的传感器检测到黑线时，小车左右转直到传感器一直在白线上，小车这样一直寻记下去。同时小车车轮上安装一个光电耦合器，来检测车轮上的黑白线，计算小车行左的距离而且在12864上时时显示。并通过液晶显示小车在运行中的情况。按下停止开关小车停止工作。参考小车外形如图1。

图1 小车外形图(1)

1、智能小车的意义和作用

自第一台工业机器人诞生以来，机器人的发展已经遍及机械、电子、冶金、交通、宇航、国防等领域。近年来机器人的智能水平不断提高，并且迅速地改变着人们的生活方式。人们在不断探讨、改造、认识自然的过程中，制造能替代人劳动的机器一直是人类的梦想。随着科学技术的发展，机器人的感觉传感器种类越来越多，其中视觉传感器成为自动行走和驾驶的重要部件。视觉的典型应用领域为自主式智能导航系统，对于视觉的各种技术而言图像处理技术已相当发达，而基于图像的理解技术还很落后，机器视觉需要通过大量的运算也只能识别一些结构化环境简单的目标。视觉传感器的核心器件是摄像管或CCD，目前的CCD 已能做到自动聚焦。但CCD传感器的价格、体积和使用方式上并不占优势，因此在不要求清晰图像只需要粗略感觉的系统中考虑使用接近觉传感器是一种实用有效的方法。机器人要实现自动导引功能和避障功能就必须要感知导引线和障碍物，感知导引线相当给机器人一个视觉功能。避障控制系统是基于自动导引小车（AVG—auto-guide vehicle）系统，基于它的智能小车实现自动识别路线，判断并自动避开障碍，选择正确的行进路线。使用传感器感知路线和障碍并作出判断和相应的执行动作。该智能小车可以作为机器人的典型代表。它可以分为三大组成部分：传感器检测部分、执行部分、CPU。机器人要实现自动避障功能，还可以扩展循迹等功能，感知导引线和障碍物。可以实现小车自动识别路线，选择正确的行进路线，并检测到障碍物自动躲避。基于上述要求，传感检测部分考虑到小车一般不需要感知清晰的图像，只要求粗略感知即可，所以可以舍弃昂贵

的CCD传感器而考虑使用价廉物美的红外反射式传感器来充当。智能小车的执行部分，是由直流电机来充当的，主要控制小车的行进方向和速度。单片机驱动直流电机一般有两种方案：第一，勿需占用单片机资源，直接选择有PWM功能的单片机，这样可以实现精确调速；第二，可以由软件模拟PWM输出调制，需要占用单片机资源，难以精确调速，但单片机型号的选择余地较大。考虑到实际情况，本文选择第二种方案。CPU使用STC89C52单片机，配合软件编程实现。

2、智能小车的现状

现智能小车发展很快，从智能玩具到其它各行业都有实质成果。其基本可实现循迹、避障、检测贴片、寻光入库、避崖等基本功能，这几节的电子设计大赛智能小车又在向声控系统发展。比较出名的飞思卡尔智能小车更是走在前列。我此次的设计主要实现循迹避障这两个功能。

二、硬件设计

一个单片机应用系统的硬件电路设计包含有两部分容：一是系统扩展，即单片机部的功能单元，如ROM﹑RAM﹑I/O口﹑定时/记数器﹑中断系统等能量不能满足应用系统的要求时，必须在片外进行扩展，选择适当的芯片，设计相应的电路。二是系统配置，既按照系统功能要求配置外围设备，如键盘显示器﹑打印机﹑A/D﹑D/A转换器等，要设计合适的接口电路。

（一）电源部分

电源电路如图2 所示。

图2 电源电路(2)

小车采用+9V的直流电供电省去了整流桥电路和滤波电路，通过三端稳压集成电路LM7805得到系统工作的+5V的直流电压，接一个发光二极管指示电源有无正常工作，电源接通时指示灯亮。负极接一个1N4007二极管防止电源插反时烧坏LM7805。

LM7805是常用的三端稳压集成电路，能提供DC 5V的输出电压，含过流和过载保护电路。只有三条引脚，分别是输入端、接地端和输出端。1脚输入，2脚接地，3脚输出，这种芯片极易发热，当输出电流较大时，LM7805应配上散热板，带散热片时能持续提供1A的电流。它的封装有TO- 220 的标准封装，也有lm9013样子的TO-92封装。我们这里采用TO-220的封装形式的芯片，也是一种比较普遍的封装形式，市场上容易买到。