智能车电路设计
基于51单片机智能小车设计
北华航天工业学院课程设计报告（论文）设计课题：基于51单片机智能循迹小车设计专业班级：B12242学生姓名：***指导教师：**设计时间：2014年6月15日北华航天工业学院电子工程系基于51单片机智能循迹小车课程设计任务书指导教师：王晓教研室主任：王晓2014年06 月15 日注：本表下发学生一份，指导教师一份，栏目不够时请另附页。
课程设计任务书装订于设计计算说明书（或论文）封面之后，目录页之前。
内容摘要本设计主要有单片机模块、地面寻线模块、发光二极管模块，电机驱动模块以及电源模块组成，小车具有自主寻迹的功能。
本次设计采用ATMEL公司的AT89C2051单片机作为控制芯片，传感器模块采用红外接收管和比较器实现，能够轻松识别黑白两色路面，同时具有抗环境干扰能力，电机模由LM393芯片和两个直流电机构成，组成了智能车的动力系统，电源采用5V的直流电池，经过系统组装，从而实现了小车的自动循迹的功能。
索引关键词：智能小车AT89C2051 单片机LM393 红外接收管目录一概述 (1)二方案设计与论证 (8)三单元电路设计及各模块具体电路 (3)3.1. 电路中51单片机芯片介绍 (13)3.2 最小系统部分电路 (19)3.3控制模块电路电路 (20)3.4电机驱动及二极管模块电路 (20)3.5寻线检测模块部分电路 (21)3.6软件设计 (22)四总原理图及元器件清单4.1总原理图 (23)4.2元器件清单 (23)五安装与调试5.1．电子元器件的装配 (24)5.2.机械装配 (25)5.3．总装 (25)六性能测试与分析6.1测试方法及注意事项 (26)6.2源程序 (26)七结论 (27)八心得体会 (28)九参考文献 (29)一、概述目前，在企业生产技术不断提高、对自动化技术要求不断加深的环境下，智能车辆以及在智能车辆基础上开发出来的产品已成为自动化物流运输、柔性生产组织等系统的关键设备。
智能车设计原理及电路图
1.红外接收控制电路由红外接收头ICl、晶体管Vl、电阻器Rl-R3、RlO、电容器Cl-C3和脉冲分配器集成电路IC2组成。
2.音效/语音电路由音效集成电路IC3、语音集成电路IC4、晶体管V2-V5、电阻器R4、R5和二极管VDl-VD4组成。
3.驱动电路由晶体管V6-Vll、电阻器R6-R9和电动机M组成。
4.电源电路由电池GB、电源开关S、滤波电容器C2、C4、C5和电阻器R2组成。
1. 接通电源开关S时，IC1的3脚输出高电平，使Vl饱和导通，IC2的YO端输出高电平，此时电动机M不工作，汽车停止不动。
按一下遥控器上任意键时，ICl接收到红外遥控信号并将其转换为电信号，该信号经ICl内电路处理后从其3脚输出一个高电平脉冲，使Vl由导通变为截止，从IC2的CP端输入一个计数脉冲，使C2的Yl端输出高电平，VDl和V2导通，IC3通电工作，其O/P端输出的音效电信号经V3放大后，驱动BL发出警笛声。
2. 再按一下遥控器，IC1的3脚又输出一个高电平脉冲，使V1瞬间截止，IC2的CP端又加入一个计数脉冲，其Y2端输出高电平，使V6。
V8导通，M正转，汽车前进;同时，VD2导通，IC3和V2、V3仍维持工作，BL仍发出警笛声。
3. 第3次按动遥控器按键时，IC2的Y3端输出高电平，Y2端变为低电平，VD2和V2、V3、V6-V8、1C3停止工作，M停转;同时VD3导通，使V5导通，IC4通电工作，其O/P端输出的语音电信号经V4放大后，驱动BL发出“倒车，请注意!”的语音声。
4. 第4次按遥控器按键时，IC2的Y4端输出高电平，使V9-Vll导通，M反转，汽车后退;同时VD4导通，使V4、V5和1C4维持工作。
5. 第5次按遥控器按键时，IC2的Y5端输出高电平，IC2强制复位，YO端输出高电平，M停转，BL停止发声，汽车停止不动。
1.Rl-R9选用1/4W金属膜电阻器或碳膜电阻器。
2.Cl、C2和C5均选用耐压值为lOV的铝电解电容器;C3和C4均选用独石电容器。
自动循迹智能小车设计报告
一、设计目标通过设计进一步掌握５１单片机的应用，特别是在控制系统中的应用。
进一步学习５１单片机在系统中的控制功能，能够合理设计单片机的外围电路，并使之与单片机构成整个系统。
二、总体方案设计该智能车采用红外传感器对赛道进行道路检测，单片机根据采集到的信号的不同状态判断小车当前状态，通过电机驱动芯片L298N发出控制命令，控制电机的工作状态以实现对小车姿态的控制，绕跑到行驶一周。
三、软硬件设计硬件电路的设计1、最小系统：小车采用atmel公司的AT89C52单片机作为控制芯片，图1是其最小系统电路。
主要包括：时钟电路、电源电路、复位电路。
其中各个部分的功能如下：（1）、电源电路：给单片机提供5V电源。
（2）、复位电路：在电压达到正常值时给单片机一个复位信号。
图1 单片机最小系统原理图2、电源电路设计：模型车通过自身系统，采集赛道信息，获取自身速度信息，加以处理，由芯片给出指令控制其前进转向等动作，各部分都需要由电路支持，电源管理尤为重要。
在本设计中，51单片机使用5V电源，电机及舵机使用5V电源。
考虑到电源为电池组，额定电压为4.5V，实际充满电后电压则为4-4.5V，所以单片机及传感器模块采用最小系统模块稳压后的5V电源供电，舵机及电机直接由电池供电。
3、传感器电路：光电寻线方案一般由多对红外收发管组成，通过检测接收到的反射光强，判断黑白线。
原理图由红外对管和电压比较器两部分组成，红外对管输出的模拟电压通过电压比较器转换成数字电平输出到单片机。
图2 赛道检测原理图：4、电机驱动电路：电机驱动芯片L298N是SGS公司的产品，内部包含4通道逻辑驱动电路。
是一种二相和四相电机的专用驱动器，即内含二个H桥的高电压大电流双全桥式驱动器，接收标准TTL逻辑电平信号，可驱动46V、2A以下的电机。
其引脚排列如图1中U4所示，1脚和15脚可单独引出连接电流采样电阻器，形成电流传感信号。
L298可驱动2个电机，OUT1、OUT2和OUT3、OUT4之间分别接2个电动机。
基于51单片机智能小车(电路+程序+论文)
基于单片机的多功能智能小车设计论文(摘要（关键词：智能车单片机金属感应器霍尔元件 1602LCD）智能作为现代的新发明，是以后的发展方向，他可以按照预先设定的模式在一个环境里自动的运作，不需要人为的管理，可应用于科学勘探等等的用途。
智能电动车就是其中的一个体现。
本次设计的简易智能电动车，采用AT89S52单片机作为小车的检测和控制核心；采用金属感应器TL-Q5MC来检测路上感应到的铁片，从而把反馈到的信号送单片机，使单片机按照预定的工作模式控制小车在各区域按预定的速度行驶，并且单片机选择的工作模式不同也可控制小车顺着S形铁片行驶；采用霍尔元件A44E检测小车行驶速度；采用1602LCD实时显示小车行驶的时间，小车停止行驶后，轮流显示小车行驶时间、行驶距离、平均速度以及各速度区行驶的时间。
本设计结构简单，较容易实现，但具有高度的智能化、人性化，一定程度体现了智能。
目录1 设计任务 (3)1.1 要求 (3)2 方案比较与选择 (4)2.1路面检测模块 (4)2.2 LCD显示模块 (5)2.3测速模块 (5)2.4控速模块 (6)2.5模式选择模块 (7)3 程序框图 (7)4 系统的具体设计与实现 (9)4.1路面检测模块 (9)4.2 LCD显示模块 (9)4.3测速模块 (9)4.4控速模块 (9)4.5复位电路模块 (9)4.6模式选择模块 (9)5 最小系统图 (10)6 最终PCB板图 (12)7 系统程序 (13)8 致谢 (46)9 参考文献 (47)10 附录 (48)1. 设计任务：设计并制作了一个智能电动车，其行驶路线满足所需的要求。
1.1 要求：1.1.1 基本要求：（1）分区控制：如（图1）所示：（图1）车辆从起跑线出发（出发前，车体不得超出起跑线）。
在第一个路程C~D区（3～6米）以低速行驶，通过时间不低于10s；第二个路程D～E区（2米）以高速行驶，通过时间不得多于4秒；第三个路程E~F区（3～6米）以低速行驶，通过时间不低于10s。
智能循迹小车的电气设计
智能循迹小车的电气设计智能循迹小车的电气设计是一个非常重要的部分，关乎到整个小车的性能和功能。
在这篇文章中，我们将介绍智能循迹小车电气设计的基本原理和步骤，以及需要考虑的一些关键因素。
智能循迹小车的电气设计基本原理智能循迹小车的电气设计基于一个自动控制系统，该系统根据车身上安装的线路传感器反馈的信号进行调控。
当小车在运动时，传感器捕捉到的信息被转化为数字信号，然后经过处理后发送给电机控制器，从而使小车朝着正确的方向移动。
为了使小车能够正确运行，电路设计必须考虑到以下几个方面：1. 控制系统：控制系统是整个电路设计的核心，它负责监测传感器信号，并根据传感器信号和预设的算法调整电机速度和方向。
控制系统可以使用微控制器或单片机来实现，也可以使用集成电路或逻辑门电路来构建。
2. 传感器：循迹小车的传感器用于检测车身所行走的路线，传感器类型有多种，如光电传感器、红外线传感器和线性编码器等等。
传感器需要校准和定位才能保证其检测到的信号准确无误。
3. 电机控制器：电机控制器是控制电机速度和方向的设备。
控制器通常是一个数字极速调节器（ESC），它可以识别并反映控制系统的信号，并告诉电机如何移动。
电气设计的步骤智能循迹小车的电气设计基本上可以分为以下几个步骤：1. 控制系统的设计：确定微控制器或单片机类型，并选择合适的控制算法设计控制系统。
如果需要，应该查阅相应资料，并咨询专业设计师的意见。
2. 传感器类型的选择：根据项目需求和可行性，选择合适的传感器类型和数量。
传感器应该易于安装和校准，同时还要鉴别好传感器安放位置以及其所掌握信息的种类。
3. 电机选择和控制器设计：确定适用于循迹小车的电机类型，并确定需要的控制器规格和容量。
控制器必须根据电机的功率而设计。
4. 电气线路的设计：通过对控制系统、传感器和电机控制器之间电线的细节设计，确保电路连接完好，稳定可靠。
5. 程序调试：一旦程序和电路连接完成，合理调试是非常必要的。
智能避障小车电路控制系统设计
智能避障小车电路控制系统设计第一章绪论随着科技的不断发展，现在社会上普及了各种智能设备，比如智能手机、智能电视等。
而在智能设备倡导的技术浪潮中，智能小车也逐渐走近了人们的生活。
智能小车可以自动行驶，具备避障和自主规划路径的功能，被广泛应用于工业生产、家庭宠物和商业领域。
本文主要针对一种智能避障的小车，介绍如何设计它的电路控制系统。
第二章智能避障小车的软件系统设计智能避障小车重要的部分是它的软件系统。
软件系统设计要完成小车的逻辑控制、数据记录、交互界面等功能。
首先，逻辑控制的设计分为嵌入式控制和上位机控制两部分。
嵌入式控制采用单片机控制，这里选取常用的STM32系列，对小车的控制和数据采集进行编程。
上位机控制在PC端，主要负责数据的传输和调试功能。
其次，数据记录的设计分为实时数据和历史数据，实时数据包括速度、角度、温度、湿度等采集数据，历史数据采用数据库进行存储，主要包括避障行驶的路径、时间等记录信息。
最后，交互界面的设计主要用QT设计，负责实时数据的显示和历史数据的查询；同时，在调试过程中需要通过串口进行调试，可使用XCOM等串口调试工具进行调试。
第三章智能避障小车的硬件系统设计智能避障小车的硬件系统设计主要包括硬件电路设计和机械设计两部分。
硬件电路设计主要包括电源设计、传感器设计、驱动和通信设计四部分内容。
电源设计采取锂电池供电，以保持小车的运行时间和速度；传感器设计应选用超声波传感器、红外传感器和陀螺仪进行检测和测量；驱动采用TB6612FNG驱动芯片，驱动小车的电机；通讯设计主要采用串口通信方式，将采集的数据和控制信号进行传输。
机械设计主要包括底盘、车轮、电机、连接器、支架和外壳等部分，实现车身的稳定和机动性能。
第四章实验流程及结果分析本文对智能避障小车的电路控制系统进行了设计和实现，并在实际小车平台上进行了测试。
实验流程主要是确保测试环境符合实验要求，然后对小车进行按照设计要求按照流程在PC端进行程序上传、采集和调试。
智能车制作
智能车制作一、工作原理电路组成：由两个独立的控制电路分别控制两个带齿轮箱的电动机，控制电路由采样、放大和驱动三部分组成。
1、采样电路，由光电耦合器、200欧电阻、12千欧电阻和500千欧电位器组成；2、放大电路，由集成电路LM358双运算放大器承担；3、驱动电路，由100欧电阻、8050三极管和电动机组成。
工作原理：当光敏管接收到较强的光时，电阻减小，运算放大器3（5）脚电位升高，1（7）脚输出高电平，三极管8050导通，电动机转动。
反之则电动机停转，红色发光管发光。
二、元器件的识别（1）所有元器件见元件表：（2）元器件的识别：LM358集成电路，外型为双列8脚；双排8脚插座；三极管8050，平面向已脚向上，从左到右CBE；稳压二极管，注意方向，有标记的为负极；发光二极管，脚长为正，脚短为负；光电耦合器，绿色的是发射管，黑色的是接收管；0.02uF电容器，小个黄色的；470uF电容器，注意极性；51欧电阻，色环为绿棕黑；510欧电阻，色环为绿棕棕；100欧电阻，色环为棕黑棕；200欧电阻，色环为红黑棕；12千欧电阻，色环为棕红橙；500千欧电位器，标号为504，即500000欧或500千欧；印刷电路板；开关，安装到车身上；电池盒；细导线：红、蓝各2根，黑线1根。
三、元器件的安装（一）总体安装注意点：1.先焊接矮小的、引脚密集的元器件，后焊高大的元器件；2.焊接中注意二极管、三极管、光耦合传感器、电解电容器的极性不要插反了；3.焊接时做到先中间后外边；（二）元器件的安装位置及注意点：双排8脚插座，装于集成电路（IC）的位置，用于集成电路的定位，注意插座的小半圆与印扳上符号的一致；三极管8050，两只分别装于V1和V2处，装配时注意引脚位置，V1平面相对于印板是向内的，V2平面相对于印板是向外；就是；发光二极管，红色为D3、D4，绿色为D2，注意极性，脚长为正，脚短为负，并注意三只发光二极管都是从铜箔面插入焊接的；光电耦合器，安装于ZG1和ZG2，光电耦合器外壳与印板有定位孔，不能定位的为错装；0.02uF电容器，装于集成电路旁边；470uF电容器，与0.02uF电容器并联，装时注意极性，由于个子较高，建议最后安装；51欧电阻，接于R1；510欧电阻，接于R2；100欧电阻，接于R3和R4；200欧电阻，接于R5、R6、R7和R8；12千欧电阻，接于R9和R10；500千欧电位器，接于Rp1和Rp2；LM358集成电路，所有元器件都焊接好后，再插入双排8脚插座上；开关，安装到车身上，本开关控制电源负极的通断，应注意引线的正确连接；电池盒，安装到车身上，引线连接：黑线接到开关，白线接印板470uF电容器的正极，红线印板M1和M2红线中间；细导线：电机1和电机2，红、蓝各2根，电机线焊接时应对电机引脚进行搪锡处理，焊接时间不要过长，要防止把电机电刷塑料熔化而损坏电机；黑线从印板470uF电容器的负极连接到开关；印板最后还有4个焊点空的，在集成电路两边各2，应用导线分别相连接。
一种新型智能车电机驱动电路的设计与实现
的稳定性 ， 又要保证低功耗 ， 以这些控制芯片 的工作电压都 所
比较 低 ， 常见 的是 ５ ３ Ｖ、．Ｖ等 ， 些电压仅 仅能够表示 Ｖ、． １ ３ ８ 这 控制信号 ， 不具有驱动较大功率负载的能力。由于本 电路的 目 的是为 了驱动智能车上的 ５ ０电机 ， 电机具有大扭矩 、 电 ４ 该 大
２智能车整体 结构
智能 车的整体结构 目前 已经 比较成熟 ，相关 的机械零部 件和调试工具都 已经 能够统～地提供 ，一个完整 的智能车系 统 主要包括 ： 车身 、 轮胎 、 舵机 、 电机 、 电池 、 齿轮 、 微控制器 、 驱
动 电 路 、 道 检 测 、 度 检 测 模 块 等组 成 ， 些 部 件 都 需 要 研 赛 速 这
Ｔ ２ ３１ Ｐ１ ３ Ｄ ｃｍｅｔ ｏ ｅＡ ｏｕ ｎ ｃｄ ： ．
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Ｉ：０ ３ ０ ０ （０ １ ９ ０ ３ － ３ Ｏ． ０ ～ １ ７２ １ ） — ０ ２ ０ １ Ｏ
１ 前言
智 能车是光机 电控一体化技术等最新科技成果与汽车技
通过传感器阵列把不 同磁场 的大小转化为 电压值 ，核心控制
ｒ ）产 品设计与开发
［ ｒｄ ｃ Ｄ ｓ ｎａ ｄＤ ｖ ｌ ｍｅ ＿ ｏ ｕ ｔ ｅ ｉ ｎ ｅ ｅｏ ｇ ｐ ｎ
一
种 新 型 智 能 车 电机 驱 动 电 路 的设 计 与实 现
陈 军 ， 数 强 ， 军 强 （ 阳师 范 学 院 ，所 以必 须 在 控 制 信 号 和 ５０电机 之间 增 加 驱 动 电 ４
Ｌ ｏａ ｇ ７ ０ ２ ｕｙｎ １２ ） ４
攮 一 ： 计了基 等 Ｂ Ｓ９０芯片 的 电机 驱动 电路 ， 细分析 了芯片 的特 点 和电路功 能。在驱 动 电路的输 出端加 设 Ｔ ７６ 详
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二、智驱能小动车板整机电装配路图
接核心板电源 核心板电机1线
核心板电机2线
接电机1 接电机2
智能小车整机装配
元件清单
注意：如果在老师给的封装库里没有找到所需封装，则用AD自 带封装，注意修改焊盘
智能小车整机装配
绘制板要求：
1、PCB板大小：6cm*8cm或更小 2、线宽：地线1.5cm，电源线1.2cm，信号线 1cm 3、如果用AD自带的封装，需修改焊盘为： IC焊盘大小2.5cm*1.8cm 其他焊盘大小：2.5cm*2.5cm或2.5cm*1.8cm
智能小车整机装配
智能车电路设计
注意：需要绘制2张PCB板，分别是小车核心板和 小车驱动板，红外板不用绘制，请知照！
一、智核能小心车板整机电装配路图 程序下载口
电机控制口2
电机控制口2 接电池电
红 外 板 接 口
供电机板电
供红外电
智能小车整机装配
如何添加网络标号
网络标号的作用：具有相同网络标号的两个引脚，在电气层面上是连通的。
相同网络标号的引 脚是联通的
网络标号的添加： 1、点击AD节目的菜单
“放置”----“网络标号” 即可。 2、修改网络标号名。
智能小车整机装配 元件清单
注意：如果在老师给的封装库里没有找到所需封装，则用AD自带 封装，注意修改焊盘
智能小车整机装配
绘制板要求：
1、PCB板大小：5cm*5cm或更小 2、线宽：地线1.5cm，电源线1.2cm，信号线 1cm 3、如果用AD自带的封装，需修改焊盘为： IC焊盘大小2.5cm*1.8cm 其他焊盘大小：2.5cm*2.5cm或2.5cm*1.8cm
TCRT5000红外光电传感器组成：由一个红外发射二极管 和一个光敏三极管组成。
智能小车整机装配
红外板焊接所需器件
智能小车整机装配
焊接完成
焊接注意事项： 1、注意红外管的发射管和接收管的焊接位置； 2、注意每个电阻的阻值，不要焊错位置 3、注意排针的焊接（安装在底层，焊接在顶层）
智能小车整机装配
三、红外循迹板（不用绘制PCB）
核心 板红 外板 接口
智能小车整机装配
器件：TCRT5000红外光电传感器
发射管
接收管
智能小车整机装配
Hale Waihona Puke 红外循迹板原理：由五个寻线传感器组成。根据红外反射的原理来 检测前方是否有物体。发射功率比较小，遇到白色反射 红外，遇到黑色被吸收红外。以此来寻找地面的黑线。