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智能循迹避障小车设计毕业论文

智能循迹避障小车设计毕业论文
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。
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P0_0=!P0_0;
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针对本设计特点——多开关量输入的复杂程序控制系统,需要擅长处理多开关量的标准单片机,而不能用精简I/O口和程序存储器的小体积单片机,D/A、A/D功能也不必选用。根据这些分析,我选定了P89C51RA单片机作为本设计的主控装置,51单片机具有功能强大的位操作指令,I/O口均可按位寻址,程序空间多达8K,对于本设计也绰绰有余,更可贵的是51单片机价格非常低廉。

智能循迹避障声控小车设计__毕业设计

智能循迹避障声控小车设计__毕业设计

智能循迹避障声控小车设计摘要系统主要由红外避障模块、声控模块、光电寻迹、电机驱动及语音播报模块组成。

采用P89V51单片机作为智能小车控制核心。

系统能实现对线路进行寻迹,小车可以前进或后退,遇到障碍物可以自行停止并可以实现反向运行,系统可以利用声音控制小车的启停。

整个系统小巧紧凑,控制准确,性价比高,人机互动性好。

关键词:P89V51单片机;红外避障;线路寻迹;直流减速电机ABSTRACTSystem is mainly by infrared obstacle avoidance module, voice module, opto-electronics and motor drive tracing module. Used as a single-chip smart car P89V51 control core. System can realize the tracing lines, cars can go forward or backward, encountered obstacles can stop and reverse operation can be achieved, the system can use voice to control the start and stop car. Compact the entire system to control the accurate, cost-effective, good human-computer interaction.KEYWORD:P89V51MCU;Infrared obstacle avoidance;Tracing;DC motor speed目录1 系统设计 (1)1.1 设计要求 (1)1.1.1 基本要求 (1)1.1.2 扩展部分 (1)1.2 总体设计方案 (1)1.2.1 基本模块设计方案论证与比较 (1)1.2.2 系统总体设计方案 (5)2 单元硬件电路设计 (6)2.1 光电对管寻迹模块 (6)2.2电机驱动电路的设计 (6)2.3红外避障模块 (7)2.4 单片机P89V51核心模块 (8)2.5 声控电路 (8)2.6 语音播报模块 (9)3 系统软件设计 (10)3.1主程序流程图 (10)3.2 传感器数据处理及寻迹程序流程 (11)4 系统测试 (12)4.1 硬件测试 (12)4.2 硬件与软件的联机测试 (12)5 测试数据及实验结果 (13)参考文献 (14)1 系统设计1.1 设计要求1.1.1 基本要求1、小车可以自动寻迹在设计好的线路上向前或向后跑。

《2024年智能小车避障系统的设计与实现》范文

《2024年智能小车避障系统的设计与实现》范文

《智能小车避障系统的设计与实现》篇一一、引言随着科技的发展,智能小车已成为现代社会的重要组成部分。

在许多领域,如工业生产、救援和科研中,智能小车都能发挥出极大的作用。

智能小车的一个核心功能是其避障系统,它可以保障小车在运行过程中的安全性,同时也决定着小车的灵活性和适用性。

本文将介绍一个智能小车避障系统的设计与实现过程。

二、系统设计1. 硬件设计智能小车的硬件部分主要包括小车底盘、电机驱动、传感器等。

其中,传感器部分是避障系统的关键。

我们选择了超声波传感器作为主要的避障传感器,其优点是测量距离准确,且价格适中。

此外,我们还设置了红外线传感器作为辅助,以增加系统的适应性和稳定性。

2. 软件设计软件部分主要涉及传感器的数据处理、小车的运动控制等。

我们采用了模块化的设计思路,将系统分为传感器数据获取模块、数据处理模块、运动控制模块等几个部分。

其中,传感器数据获取模块负责获取传感器的数据,数据处理模块负责处理这些数据并做出判断,运动控制模块则负责根据判断结果控制小车的运动。

三、避障算法的实现避障算法是避障系统的核心。

我们采用了基于超声波传感器和红外线传感器的融合算法。

具体来说,首先通过超声波传感器获取小车与障碍物的距离信息,然后通过红外线传感器获取前方的物体信息。

接着,数据处理模块将两个传感器的数据融合处理,判断出是否存在障碍物以及障碍物的位置。

最后,运动控制模块根据判断结果控制小车的转向和速度。

在算法实现中,我们采用了模糊控制理论。

模糊控制可以处理不确定性的问题,使得我们的避障系统可以应对各种复杂的场景。

同时,我们还采用了PID控制算法来控制小车的速度和转向,以保证小车的稳定性和精度。

四、系统实现与测试我们首先在仿真环境中对避障系统进行了测试。

通过调整算法参数,我们使得小车在仿真环境中能够准确地识别出障碍物并做出相应的反应。

然后,我们在实际环境中对系统进行了测试。

在多种场景下,如光线变化、障碍物形状变化等,我们的智能小车都能稳定地运行,并成功避开障碍物。

智能循迹小车 毕业论文

智能循迹小车 毕业论文

智能循迹小车毕业论文一、前言随着科技的发展,智能机器人已经成为人们关注的热门话题。

智能机器人的出现和应用,不仅可以提高生产效率,减少劳动强度,并且可以创造出很多新的应用领域。

其中,智能循迹小车作为一种基于仿生学和机器人学的新型机器人,已经逐渐应用到许多领域,如环境监测、病毒检测等。

本文着重介绍智能循迹小车的设计和实现,以期为相关研究提供参考。

二、智能循迹小车的需求分析智能循迹小车主要用于环境监测和物品巡检。

为了保证循迹小车的运转效果,需要进行以下需求分析:1.循迹精度高:循迹小车的自主导航是基于视觉和控制系统完成的,因此需要保证循迹精度高,以便更准确地定位目标位置。

2.交通状况适应性强:循迹小车需适用于不同的路况和环境,如转向直接性、弯道安全性、山地路段行驶性等。

3.控制系统稳定性高:为了确保循迹小车的运转稳定,控制系统需稳定、耐用。

4.多功能性:循迹小车需具备多种传感器和设备,以实现环境监测和物品巡检等多项功能。

三、智能循迹小车的设计方案1.硬件设计智能循迹小车由四个电动轮驱动,需要具备以下硬件配置:1) 微型处理器:采用单片机实现控制、通信等功能。

2) 直流电机:用于驱动小车前进和后退。

3) 舵机:控制小车方向。

4) 金属质量传感器:检测循迹目标的位置,并对小车进行控制。

5) 视觉传感器:采集路面图像,并进行图像处理。

6) 电源模块:提供小车稳定的电力来源。

2.软件设计1) 系统设计:采用嵌入式系统,将设备的物理特性和功能与程序环境相结合,实现对小车的控制和行为规划。

2) 控制算法设计:采用视觉处理和运动控制算法实现对小车的控制,并对其交通状况和循迹精度进行优化。

3) 通信协议设计:采用串口通信协议实现与上位机的数据传输。

四、智能循迹小车的实现演示智能循迹小车的实现演示中,需要注意以下几点:1. 使用电源模块为小车提供稳定的电力来源。

2. 通过视觉传感器采集并处理路面的图像信息。

3. 通过金属质量传感器检测循迹目标的位置。

智能循迹避障小车设计

智能循迹避障小车设计

毕业设计(论文)课题名称智能循迹避障小车设计学生姓名XXX学号**************系、年级专业XXXXXXXXXXXXXXXXXXX指导教师XXX职称讲师2016年5月18日摘要自从首个工业智能设施诞生以来,智能设施的发展已经扩展到了包括机器、刻板、电子、冶金、交通、宇航、国防等产业领域。

近年来智能设施水平迅速上升,大大的改变了大多数人类的生活方式。

在人类的智能化技术不断飞速进步的过程中,能够取代手动的机器人在更加人性化的同时也越来越智能化。

本文主要讨论了基于单片机的智能循迹避障小车的设计。

智能自动循迹制导系统在驱动电路的基础上,实现自动跟踪汽车导线,而智能避障是使用红外传感器测距系统来实现功能来规避障碍。

智能寻光避障小车是一种采用了多种传感器,以单片机为核心,电力马达驱动和自动控制为技术,根据程序预先确定的模式,而不是人工管理来实现避障导航的自动跟踪高新技术。

这项技术已广泛应用于智能无人驾驶、智能机器人、全自动工厂等许多领域。

这个设计使用STC89C52单片机[1]作为小车的智能核心,使用红外传感器对智能小车跟踪模块识别引导线跟踪,收集模拟信号并将信号转换成为数字信号,使用C 语言编写程序,设计的电路结构简单,易于实现,时效性高。

关键词:智能化;单片机最小系统;传感器;驱动电路ABSTRACTFrom the first level of industrial intelligent facilities since birth, the development of intelligent facilities has been broadened to include machinery, electronics, metallurgy, transportation, aerospace, defense and other fields. Intelligent facilities level rising in recent years, and rapidly, significantly changed the way people live. People in the process of thinking, improvement, learning and intelligence of replace the manual machine is more and more.This paper mainly discusses the intelligent tracking based on single chip microcomputer control process of the obstacle avoidance car. Intelligent automatic tracking is based on the driving circuit of the guidance system, to achieve automatic tracking car line; obstacle avoidance is the use of infrared sensor ranging system to realize the function to evade obstacles. Intelligent tracking obstacle avoidance car is a use different sensor , motor drive for power and automatic control technology to realize according to the procedures predetermined mode, not by artificial management can realize the automatic tracking of obstacle avoidance navigation of high and new technology. The technology has been widely used in unmanned intelligent unmanned line, intelligent robot and so on many fields.Using infrared sensors for car tracking module to identify the guide line tracking, collecting analog signal and converts the signal into digital signal; Using C language to write the program, the design of the circuit structure is simple, easy to implement,timeliness is high.Keywords: Intelligent; Single chip microcomputer minimum system; The Sensor; Driver circuit目录第1章绪论 (1)1.1智能小车的发展近况与趋势 (1)1.2课题研究的目的及意义 (1)1.3课题研究的主要内容 (2)第2章方案设计 (3)2.1系统概述 (3)2.2硬件模块方案 (3)2.3软件模块方案 (5)第3章硬件设计 (6)3.1电源模块 (6)3.2核心控制模块 (6)3.3循迹模块 (7)3.4避障模块 (8)3.5无线遥控模块 (9)3.6电机驱动模块 (10)3.7拓展模块 (13)第4章软件模块 (15)4.1循迹程序模块 (15)4.2避障程序模块 (16)4.3无线遥控程序模块 (17)4.4寻光拓展程序模块 (18)4.5驱动电机程序模块 (19)第5章系统测试与分析 (20)5.1硬件调试 (20)5.2软件调试 (21)总结 (22)参考文献: (23)附录 (24)致谢 (25)第1章绪论1.1智能小车的发展近况与趋势1.1.1智能小车的发展近况现阶段智能汽车的发展十分的迅速,从智能玩具到其他各行各业都有实质性的结果[1]。

智能循迹小车毕业论文

智能循迹小车毕业论文

智能循迹小车毕业论文本篇论文主要研究了基于Arduino控制器的智能循迹小车设计与实现。

智能循迹小车是一种常见的机器人应用,其主要应用于物流和仓库管理、生产工艺控制等领域。

本文利用Arduino Uno作为核心控制器,通过电机控制模块和红外避障模块等外部组件,实现了小车的轨迹匹配和避障功能。

同时,通过DHT11湿度传感器和MQ-2烟雾传感器,实现了小车的环境检测功能。

论文最后进行了实际测试,验证了智能循迹小车的正确性和实用性。

关键词:智能小车;Arduino;循迹;避障;环境检测1.引言随着科技的不断进步,人工智能、机器人等技术的发展越来越快速。

智能小车作为机器人领域的典型应用,主要应用于物流和仓库管理、生产工艺控制等领域。

因此,设计和制作一种高效、准确的智能小车成为当今热门的研究方向。

2.设计方案2.1硬件设计(1)Arduino UnoArduino Uno是一个基于ATmega328P微控制器的开源电子原型平台,其支持无需编程或者其他硬件电路就可以快速轻松地开发嵌入式系统。

(2)红外避障模块红外避障模块是一种基于红外线探测距离的传感器模块,通过测量物体与小车之间的距离,判断小车前方是否有障碍物。

(3)电机控制模块电机控制模块是小车的驱动部分,其主要作用是控制小车的行进方向和速度。

(4)DHT11湿度传感器DHT11湿度传感器是一种能够测量环境温度和湿度的传感器,通过该传感器可以实现小车的环境检测功能。

(5)MQ-2烟雾传感器MQ-2烟雾传感器是一种能够检测空气中是否含有有害的烟雾气体的传感器,可以实现小车的环境检测功能。

2.2软件设计设计程序采用C++编写,主程序根据小车周围环境的变化情况,不断地调用各部分模块,实现小车的循迹、避障、环境检测等功能。

3.实现方法和结果3.1循迹实现在小车轮下安装两个红外传感器,实现对黑线的检测和识别。

根据黑线的信号变化情况,调整小车行进的方向和速度。

3.2避障实现在小车前端安装红外避障模块,通过判断距离来实现小车遇到障碍物时自动停车,避免发生碰撞。

智能避障小车毕业论文

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智能避障小车毕业论文智能避障小车毕业论文引言:随着科技的不断进步,智能机器人在各个领域的应用越来越广泛。

智能避障小车作为机器人领域的重要研究方向之一,具有广阔的发展前景。

本篇论文将围绕智能避障小车展开讨论,并探讨其在未来的应用前景。

1. 智能避障小车的背景和意义智能避障小车是一种能够通过传感器感知周围环境并避免障碍物的机器人。

它的研究和应用对于提高自动化程度、减少人力资源浪费具有重要意义。

智能避障小车可以应用于工业生产线、仓储物流、军事侦察等领域,为人们的生产和生活带来巨大的便利。

2. 智能避障小车的技术原理智能避障小车主要依靠传感器和控制系统实现。

传感器可以通过激光、红外线、超声波等方式感知周围环境,将感知到的数据传输给控制系统。

控制系统根据传感器的数据分析判断,控制小车的运动方向和速度,以避开障碍物。

其中,路径规划、障碍物检测和避障算法是智能避障小车的核心技术。

3. 智能避障小车的关键技术挑战智能避障小车的研究面临着一些技术挑战。

首先,传感器的准确性和稳定性对于小车的运行至关重要,需要解决传感器误差和干扰问题。

其次,路径规划算法需要考虑到环境的复杂性和实时性,以确保小车能够快速、准确地避开障碍物。

此外,障碍物检测算法的高效性和鲁棒性也是需要解决的难题。

4. 智能避障小车的应用前景智能避障小车在工业生产、物流仓储、军事侦察等领域具有广泛的应用前景。

在工业生产中,智能避障小车可以替代人工搬运,提高生产效率和安全性。

在物流仓储领域,智能避障小车可以实现自动化仓储和物流运输,减少人力资源浪费。

在军事侦察中,智能避障小车可以代替士兵进行侦察任务,提高作战效果和保障士兵的安全。

结论:智能避障小车作为机器人领域的重要研究方向,具有广阔的发展前景。

通过不断改进传感器技术、控制系统和算法,智能避障小车将在各个领域发挥重要作用,为人们的生产和生活带来更多的便利。

未来,我们可以期待智能避障小车的更加智能化、高效化和多功能化的发展。

智能循迹避障小车论文

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自动化专业导论智能循迹避障小车学生姓名:学号:指导教师:目录摘要引言第一章绪论1.1智能小车的背景1.2智能小车的现状第二章设计方案2.1设计任务2.2方案及轨道选择2.3智能小车元件介绍第三章硬件设计3.1总体设计3.2驱动电路3.3信号检测模块3.4主控线路第四章软件设计4.1主程序模块4.2电机驱动程序4.3循迹模块4.4避障模块第五章制作安装与调试作品总结致谢摘要利用红外对管检测黑线与障碍物,并以STC89C52单片机为控制芯片控制电动小汽车的速度及转向,从而实现自动循迹避障的功能。

其中小车驱动由L298N驱动电路完成,速度由单片机输出的PWM波控制。

关键词:智能小车;STC89C52单片机;L298N;红外对管引言2004年1月3日和1月24日肩负着人类探测火星使命的“勇气”号和“机遇”号在火星不同区域着陆,并于2004年4月5日和2004年4月26 日相继通过所有“考核标准”。

火星车能够在火星上自主行驶:当火星车发现值得探测的目标,它会驱动六个轮子向目标行驶;在检测到前进方向上的障碍后,火星车会去寻找可能的最佳路径。

据悉,中国的登月计划分三步进行:第一步,发射太空实验室和寻找贵重元素的月球轨道飞行器;第二步,实现太空机器人登月;第三步,载人登月。

随着“神舟”系列飞船和“嫦娥”月球探测卫星的成功发射,第一步接近成熟;第二步中太空机器人登月计划中的太空机器人应该能在月球上自主行驶,进行相关探测。

因此对于我国来说,类似于美国“勇气”号和“机遇”号火星车的智能车技术研究也显得迫在眉睫。

目前,城市交通的安全问题己引起各国政府有关部门的高度重视和全民的关注,专家、学者在分析城市交通事故的原因时,普遍认为事故原因主要包括:人员素质、运输车辆、道路环境和管理法规等四个方面,而车辆性能的提高即研发高性能的智能汽车是其中很重要的一个环节。

美国研究认为,包括智能汽车研究在内的智能运输系统对国家社会经济和交通运输有着巨大的影响,其意义和价值在于:大量减少公路交通堵塞和拥挤,降低汽车的油耗,可使城市交通堵塞和拥挤造成的损失分别减少25%-40%左右,大大提高了公路交通的安全性及运输效率,促进了交通运输业的繁荣发展。

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单片机系统课程设计轮式移动机器人的设计学院:通信与电子工程学院班级:电子131姓名:初清晨学号:**********同组成员:孟庆阳张轩指导老师:***日期:2015年12月24日组员分工1、组长:张轩,实物焊接,报告整理,程序设计2、组员:孟庆阳,实物焊接,仿真测试,报告整理3、组员:初清晨,实物焊接,报告整理,仿真测试目录摘要 (1)第一章绪论 (2)1.1智能小车的意义和作用 (2)1.2智能小车的现状 (3)第二章方案设计与论证 (3)2.1 主控系统 (3)2.2 电机驱动模块 (4)2.3 循迹模块 (5)2.4 避障模块 (6)2.5 机械系统 (7)2.6电源模块 (7)第三章硬件设计 (7)3.1 AT89S52单片机的简介 (8)3.2总体设计 (11)3.3驱动电路 (12)3.4信号检测模块 (13)3.5主控电路 (14)第四章软件设计 (15)4.1主程序框图 (15)4.2电机驱动程序 (15)4.3循迹模块 (16)4.4避障模块 (19)结束语 (25)致谢 (25)附录一循迹加红外避障综合程序 (27)附录二实物图 (31)摘要随着计算机、微电子、信息技术的快速进步,智能化技术的开发速度越来越快,智能度越来越高,应用范围也得到了极大的扩展。

智能作为现代的新发明,是以后的发展方向,它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用途。

智能电动小车就是其中的一个体现。

设计者可以通过软件编程实现它的行进、循迹、停止的精确控制以及检测数据的存储、显示,无需人工干预。

因此,智能电动小车具有再编程的特性,是机器人的一种。

本设计采用AT89S52单片机加电机驱动电路和红外遥控及循迹模块还有红外接收一体化传感器设计而成,采用模块化的设计方案,运用红外遥控器控制小车的前进、后退、左转、右转、启动和停止。

关键词:智能小车;STC89C52单片机;L9110;红外对管Intelligent tracking and obstacle-avoid carAbstract:Based infrared detection of black lines and the road obstacles, and use a STC89C52 MCU as the controlling core for the speed and direction, A electronic drived, which can automatic track and avoid the obstacle, was designed and fabricated. In which, the car is drived by the L298N circuit, its speed is controlled by the output PWM signal from the STC89C52.Keywords: Smart Car; STC89C52 MCU; L298N; Infrared Emitting Diode第一章绪论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。

1.2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。

第二章方案设计与论证2.1 主控系统根据设计要求,我认为此设计属于多输入量的复杂程序控制问题。

据此,拟定了以下两种方案并进行了综合的比较论证,具体如下:方案一:选用一片CPLD(如EPM7128LC84-15)作为系统的核心部件,实现控制与处理的功能。

CPLD具有速度快、编程容易、资源丰富、开发周期短等优点,可利用VHDL语言进行编写开发。

但CPLD在控制上较单片机有较大的劣势。

同时,CPLD 的处理速度非常快,而小车的行进速度不可能太高,那么对系统处理信息的要求也就不会太高,在这一点上,MCU就已经可以胜任了。

若采用该方案,必将在控制上遇到许许多多不必要增加的难题。

为此,我们不采用该种方案,进而提出了第二种设想。

方案二:采用单片机作为整个系统的核心,用其控制行进中的小车,以实现其既定的性能指标。

充分分析我们的系统,其关键在于实现小车的自动控制,而在这一点上,单片机就显现出来它的优势——控制简单、方便、快捷。

这样一来,单片机就可以充分发挥其资源丰富、有较为强大的控制功能及可位寻址操作功能、价格低廉等优点。

因此,这种方案是一种较为理想的方案。

针对本设计特点——多开关量输入的复杂程序控制系统,需要擅长处理多开关量的标准单片机,而不能用精简I/O口和程序存储器的小体积单片机,D/A、A/D 功能也不必选用。

根据这些分析,我选定了P89C51RA单片机作为本设计的主控装置,51单片机具有功能强大的位操作指令,I/O口均可按位寻址,程序空间多达8K,对于本设计也绰绰有余,更可贵的是51单片机价格非常低廉。

在综合考虑了传感器、两部电机的驱动等诸多因素后,我们决定采用一片单片机,充分利用STC89C52单片机的资源。

2.2 电机驱动模块方案一:采用分立元件组成的平衡式驱动电路,这种电路可以由单片机直接对其进行操作,但由于分立元件占用空间比较大,还要配上两个继电器,考虑到小车的空间问题,此方案不够理想。

方案二:采用L9110 是为控制和驱动电机设计的两通道推挽式功率放大专用集成电路器件,将分立电路集成在单片IC 之中,使外围器件成本降低,整机可靠性提高。

该芯片有两个TTL/CMOS兼容电平的输入,具有良好的抗干扰性;两个输出端能直接驱动电机的正反向运动,它具有较大的电流驱动能力,每通道能通过800mA 的持续电流,峰值电流能力可达1.5A;同时它具有较低的输出饱和压降;内置的钳位二极管能释放感性负载的反向冲击电流,使它在驱动继电器、直流电机、步进电机或开关功率管的使用上安全可靠。

L9110 被广泛应用于玩具汽车电机驱动、脉冲电磁阀门驱动,步进电机驱动和开关功率管等电路上。

图2.2 L91102.3 循迹模块方案一:采用简易光电传感器结合外围电路探测,但实际效果并不理想,对行驶过程中的稳定性要求很高,且误测几率较大、易受光线环境和路面介质影响。

在使用过程极易出现问题,而且容易因为该部件造成整个系统的不稳定。

故最终未采用该方案。

方案二:采用两只红外对管,分别置于小车车身前轨道的两侧,根据两只光电开关接受到白线与黑线的情况来控制小车转向来调整车向,测试表明,只要合理安装好两只光电开关的位置就可以很好的实现循迹的功能。

图2.3 红外对管2.4 避障模块方案一:采用超声波避障,超声波受环境影响较大,电路复杂,而且地面对超声波的反射,会影响系统对障碍物的判断。

方案二:采用红外线避障,利用单片机产生38KHz信号对红外线发射管进行调制发射,发射出去的红外线遇到避障物的时候发射回来,红外线接收管对反射回来信号进行解调,输出TTL电平。

外界对红外信号的干扰比较小,而且易于实现,价格比较便宜,故采用方案二。

红外线接受电路原理图2.5 机械系统本题目要求小车的机械系统稳定、灵活、简单,而三轮运动系统具备以上特点。

驱动部分:由于玩具汽车的直流电机功率较小,而小车上装有电池、电机、电子器件等,使得电机负担较重。

为使小车能够顺利启动,且运动平稳,在直流电机和轮车轴之间加装了三级减速齿轮。

电池的安装:将电池放置在车体的电机前后位置,降低车体重心,提高稳定性,同时可增加驱动轮的抓地力,减小轮子空转所引起的误差。

简单,而三轮运动系统具备以上特点。

2.6电源模块方案一:采用有线电源通过USB接口供电,其优点是可稳定的提供5V电压,但占用资源比较大。

方案二:采用4支1.5V电池单电源供电,但6V的电压太小不能同时给单片机与与电机供电。

方案三:采用8支1.5V电池双电源分别给单片机与电机供电可解决方案二的问题且能让小车完成其功能。

但是占用空间过大没有采取。

所以,我选择了方案一来实现供电。

第三章硬件设计3.1 AT89S52单片机的简介AT89S52 是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器,具有8K在系统可编程Flash存储器。

使用Atmel公司高密度非易失性存储器技术制造,与工业80C51产品指令和引脚完全兼容。

片上Flash允许程序存储器在系统可编程,亦适于常规编程器。

在单芯片上,拥有灵巧的8位CPU和在系统可编程Flash,使得AT89S52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。

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