用AT89C2051制作寻迹机器人
基于AT89S52单片机的智能循迹机器人设计
基于AT89S52单片机的智能循迹机器人设计
张拓;戴亚文
【期刊名称】《机电工程技术》
【年(卷),期】2009(038)001
【摘要】设计了一种能自动循迹的智能机器人,其通过红外发射和接收管采集信号,并将信号转化为能够被单片机识别的数字信号.单片机控制小车的行进、转弯、探测铁片和停止.小车行进过程中可对一些数据进行处理,如记录和显示小车运行的时间,行进过程中的声光提示.
【总页数】4页(P13-15,56)
【作者】张拓;戴亚文
【作者单位】武汉理工大学理学院,湖北武汉,430070;武汉理工大学理学院,湖北武汉,430070
【正文语种】中文
【中图分类】TP242.6
【相关文献】
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循迹小车报告
循迹小车设计报告学校：定西师范高等专科学校产品名称：循迹小车日期：二〇一一年八月十八日摘要：本设计是一种基于单片机控制的简易自动寻迹小车系统，包括小车系统构成软硬件设计方法。
小车以AT89C51 为控制核心, 用单片机产生PWM波，控制小车速度。
利用红外光电传感器对路面白色轨迹进行检测,并将路面检测信号反馈给单片机。
单片机对采集到的信号予以分析判断,及时控制驱动电机以调整小车转向,从而使小车能够沿着白色轨迹自动行驶,实现小车自动寻迹的目的。
循迹小车的电路系统包括电源模块、单片机模块、传感器模块、电机驱动模块。
一、工作原理：1.利用红外采集模块中的红外发射接收对管检测路面上的轨迹将轨迹信息送到单片机2.单片机通过输入的信息分别控制小车左右两个电机的转速，用来控制小车的方向3.最终完成智能小车可以按照路面上的白色轨迹运行二、设计方案该车采用红外传感器对白色路面进行道路检测，把采集到的信号传给AT89C51单片机，AT89C51单片机根据收到的信号判断小车当前状态，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。
三、硬件模块设计：3.1 电源模块：电源采用自制直流稳压电源，通过对220V的交流电压的变压，整流、滤波、稳压，分别输出12V和5V的直流电压。
用来给小车各模块供给所需电压。
电源电路如图：3.2电机驱动模块：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。
5、7、10、12脚接输入控制电平，控制电机的正反转，ENA，ENB 接控制使能端，控制电机的停转。
基于AT89C51单片机的智能寻迹小车设计
2020.19设计研发基于AT89C51单片机的智能寻迹小车设计桑吴刚（江苏省昆山第一中等专业学校，江苏昆山，215300）摘要：智能小车是近年来发展起来的一门新兴综合技术，在军事、科研和工业中有广阔的应用前景。
本文旨在从硬件和软件出发，设计一辆以单片机为控制核心的自动寻迹智能小车，智能小车探测和识别轨迹釆用红外管，同时将反馈回来的信号送入单片机，单片机将控制字送入电机，在整个系统设计中，我们釆用PWM技术，来控制智能小车舵机的转向和电机转速，使小车实现智能行走。
关键词:单片机；智能小车；硬件和软件Design of intelligent tracking car based on AT89C51Sang Wugang(Kunshan No.1Specialized Secondary School Jiangsu Province,Kunshan Jiangsu,215300)Abstrac t：Intelligent car is a new comprehensive technology developed in recent years,which has broad application prospects in military,scientific research and industry*The purpose of this paper is to design an automatic tracking intelligent car with MCU as the control core.The intelligent car uses infrared tube to detect and identify the track.At the same time,the feedback signal is sent to the MCU.The MCU sends th€control word to the motor.In the whole system design,we use PWM technology to control the steering gear and motor speed of the intelligerrt car,Make the car realize intelligent walking.Keywords；single chip microcomputer;intelligent car;hardware and software0引言智能寻迹小车系统主要由三部分组成，即机械结构部分、硬件部分和软件部分。
循迹机器人控制系统设计
循迹机器人控制系统设计循迹机器人可用于自动导航、物流、清洁等多种场合，其控制系统设计是其操作的关键。
本文将介绍一种循迹机器人控制系统的设计。
一、硬件设计1.电路板设计循迹机器人需要安装多个传感器来检测运动方向，而且要通过电路板将传感器信息传输到控制单元。
因此，将电路板的布局设计在机器人的主控制中心，并且根据传感器位置安装，以保证数据传输的稳定性和准确性。
2.传感器循迹机器人与地面之间会存在一些差异，如线路的颜色、亮度，因此无论使用什么样的传感器都需要调节灵敏度，以便捕捉到信号能力。
使用红外线传感器（Infrared Sensor）可以检测出黑色线路与白色线路之间的差异，而应答传感器（Resistant Sensors）可以将机器人向左或向右侧的移动量控制在合适的位置。
3.电池由于循迹机器人需要大量的能量，所以Batteries应该被设计成高容量和低消耗能量。
Lithium Polymer Battery即为一例，具有较高的能量密度和低电压消耗。
因此，机器人可以保持长时间的运行而不会对电池造成的过度耗损。
二，软件设计1.控制算法循迹机器人的控制算法需要能够控制机器人上下左右的移动，并忽略极其不必要的信息（如噪音）。
其中，控制算法核心为PID（Proportional-Integral-Derivative）控制器。
该控制器使用传感器输入和设定值（循迹线）之间的误差来计算输出，输出将用于控制循迹机器人的制动，方向等。
PID控制器能够准确地调整输出，以使传感器的误差最终收敛到0。
2.编程语言为了实现PID控制器，需要使用一种编程语言来编写循迹机器人的控制程序。
C语言被认为是循迹机器人控制系统中的最佳选择之一，因为它具有高效性、可靠性和能够实现嵌入式系统控制的强大功能。
三、总结循迹机器人控制系统应包括硬件和软件的两个部分，其中硬件包括电路板、传感器和电池，软件包括控制算法和编程语言。
这些组件的设计和实现可以使循迹机器人能够自动寻找路径，并避免一些障碍物，从而实现其无人驾驶的目标。
机器人简易循迹方式
发明与创新·中学生玩转机器人循迹机器人是一种能按事先预定的路线自主行进的机器人，能实现路径检测、信息反馈和自动行驶，它在工业、民用和科学研究等方面已获得了广泛的应用。
常见的机器人循迹方式有摄像头循迹、红外循迹和感应式循迹等，这些循迹方式往往采用图像处理、红外检测和无线射频等技术，大多超出了中学生的知识范畴，理解和制作起来较困难。
虽然有的学生按照说明书能装配成功，却难以真正掌握其中的原理和调试技巧，不能达到培养自身创新能力的目的。
我在科技老师的指导和帮助下，利用所学物理知识，设计并实现了一种基于磁导航的机器人循迹方式。
该方案实现起来简单、有效，在制作过程中，同学们可以有机地将理论和实际结合，享受制作的快乐。
一、工作原理在高中物理中，我们学习过麦克斯韦电磁场理论：变化的磁场产生电场，变化的电场产生磁场。
我的设计原理正是基于此展开的。
我在循迹机器人的期望运行路线下面铺设铜导线，并通以20KHz的交流电。
文武汉市第三高级中学肖卓然40. All Rights Reserved.根据麦克斯韦电磁场理论可知，铜导线中变化的电场会在导线周围产生变化的磁场，可通过对磁场的检测判断机器人行进路线的信息。
我在循迹机器人的底盘上安装了若干个电感线圈，根据法拉第电磁感应定律，当铜导线中的电流按一定规律发生变化时，导线周围的磁场也随之产生变化，机器人上安装的电感线圈中将会感应出一定的电动势。
感应电动势的大小与机器人底盘上的电感线圈到中心铜导线（期望路线）的距离有关，是一个关于距离的位置函数，即=。
磁导航循迹机器人实际上是将电感线圈作为自己的眼睛来识别路径，从而达到自主行进。
二、设计与实验对于机器人底盘上电感线圈的安装布局，通过多种尝试，我采用图1所示的一字型摆放方式，该结构简单、有效，电感线圈之间相互干扰小。
因为电感线圈感应的信号较弱，所以其与路面的垂直距离不能太高，大概为3cm 至5cm。
针对单个电感线圈感应电动势与导线位置的关系，我通过多次实验，记录数据，画出图线，如图2所示。
at89c2051编程器制作
0x55,数据
数据
上位机首次发送0x55,数据，控制单片机收到数据后并传送给编程单片机，读取后发给上位机，由上位机判断两数据是否相同，不同循环此步
0x56,数据
数据
上位机对比两此数据后，发现数据正确，于是发送0x56，程序数据，控制单片机收到后立马写入数据并给一个脉冲给编程单片机的XTAL1引脚，让程序ROM地址加一，等待下一步的执行
首先写一段指令如下
MOV P1，＃55H
MOV P1，＃F0H
我们通过查指令表可以知道指令码为：75H 90H 55H 75H 90H F0H
我们将其编译，然后下载到单片机内，那么程序存储器ROM内存放的数据如下图所示：
第一步：单片机上电复位后PC指向0000H并取出75H（MOV）指令，由译码器分析这条指令是干嘛？有几个字节？发现这条75H(MOV)指令是传送指令，占用3个字节单元然就计算出PC下一步取指令的地方，0000H+3，并将指针放到那，然后继续执行传送指令的功能
date[0]=0x00;//清控数据
date[1]=0x00;//清控数据
}
if(date[0]==0x66&date[1]==0x44)//判断是否为芯片擦除命令
{
date_biaozhi=0;
date[0]=0x00;//清控数据
date[1]=0x00;//清控数据
write_end();//编程结束
第二步：由于编译器已经知道要干嘛了，它就自动的将0001H地址的数据55H取出，然后送到0002H地址内的RAM地址码90H(P0),第一步指令就完成了
第三步：由于PC指针指向了0000H+3，然后重复第一步的操作了，如此周而复始执行者指令
智能循迹机器人控制系统设计
智能循迹机器人控制系统设计1、设计方案本设计通过红外光电二极管和光电晶体管组成的传感器循迹模块判断黑线路径，然后由STC89C52通过IO口控制L298N驱动模块改变两个直流电机的工作状态，最后实现机器人循迹，机器人采用前轮驱动，从动轮采用万向轮，左右前轮各用一个直流减速电机驱动，通过调制前面两个轮子的转速从而达到控制转向的目的，在机器人最前端装有左中右4个红外反射式传感器，当机器人左边的传感器检测到黑线时，说明机器人向右边偏移，这时主控芯片控制左轮电机减速，机器人向左边偏正。
同理，当机器人的右边传感器检测到黑线时，主控芯片控制右轮电机减速，机器人向右边偏正，当黑线在机器人的中间，中间的传感器一直检测到黑线，这样机器人就会沿着黑线一直行走。
图1.1.1 智能循迹小车控制系统结构框图2.各部分系统设计2.1循迹系统机器人小车在贴有黑胶带的地上行驶，不断向地面发射红外光，根据接收到的反射光的强弱来判断道路，用四只红外对管，两只置于轨道中间，两只置于轨道外侧，当机器人脱离轨道时，即当置于中间的两只只光电开关脱离轨道时，等待外面任一只检测到黑线后，做出相应的转向调整，直到中间的光电开关重新检测到黑线（即回到轨道）再恢复正向行驶2.2避障系统采用红外对管置于机器人小车正前方，可以检测到障碍物是否存在，以做出相应的判断。
2.3主控系统我们采用单片机作为整个智能机器人的核心，来对机器人进行自动控制。
单片机有着简单、方便、快捷、价格低廉、较为强大的控制功能以及可位寻址操作功能等优点，符合整体设计方案。
2.4驱动系统采用功率三极管作为电机驱动芯片。
电机驱动芯片驱动能力强、操作方便，稳定性好，性能优良。
功率三极管的使能端可以外接电平控制，也可以利用单片机进行软件控制，满足各种复杂电路的需要。
另外，驱动功率较大，能够根据输入电压的大小输出不同的电压和功率，解决了负载能力不够的问题。
采用L298N作为功率放大器的输出控制直流电机。
循迹小车资料
摘要机器人的出现及发展，己经使传统生产的面貌发生了根本性的变化，使人类的生产方式从手工作业、机械化、自动化跨入了智能化的新时代。
而机器人技术一直又是人们关注的科学研究领域之一。
机器人研究集力学、机械工程学、电子学、计算机科学和自动控制为一体，是一门综合性学科。
本系统以设计题目的要求为目的，采用80C51单片机为控制核心，利用光电传感器传感器检测道路上的障碍，控制电动小车自动避障，快慢速行驶，以及自动停车，并可以自动寻迹，自动记录时间。
整个系统的电路结构简单，可靠性能高。
实验测试结果满足要求，本文着重介绍了该系统的硬件设计方法及测试结果分析。
采用的技术主要有：（1）通过编程来控制小车的速度；（2）传感器的有效应用；关键词80C51单片机、光电检测器、PWM调速、电动小车一、设计任务：（1）自动寻迹小车从安全区域启动。
（2）小车按指定路线运行，自动区分直线轨道和弯路轨道，在指定弯路处避障，实现灵活前进、转弯等功能，在轨道上划出设定的地图。
(3) 小车按循迹路线运行，实现绕8字线循迹，整个过程显示运行时间，并可自动停车。
二、方案论证：1．寻迹检测方案的选择探测路面黑线的基本原理：光线照射到路面并反射，由于黑线和白纸对光的反射系数不同，可以根据接收到的反射光强弱来判断是否是黑线。
利用这个原理，可以控制小车行走的路迹。
下面几种可行的方案是根据本原理设计的：方案一：采用普通的发光二极管及光敏电阻组成的发射接收方案，如图1-1所示。
其工作原理：当无光照时，光敏电阻呈现高阻状态，又分压公式可知，电阻R2无压降三极管截止，三极管的集电极输出高电平；反之，当有光照的时候，光敏电阻接收到反射的光，其阻值下降，由分压公式，R2有压降三极管导通，输出低电平，利用高低电平可以判断控制小车的形程和方向。
本方案能达到基本的控制要求，但是它的缺点在于容易受到外界光线的干扰，不易于控制小车的行迹，损坏了信号采集的效果。
主要是因为可见光的反射效果跟地表的平坦程度、材料的反射情况有关直接影响到检测效果。
循迹机器人
基本原理
基本原理图：
1.循迹
由红外传感器采集信号，根据采集的信号判 断机器人是否偏离所寻轨迹并实时调整当前 位置，当某一个红外反射传感器检测到黑线 时，其对应的输出端，将由高电平跃迁为低 电平，输出到信号处理部分对应的端口。 循迹电路图如下：
外接图
2.信号处理
红外传感器采集的信号经过LM324（运 算放大器）输入到控制芯片（AT89C20 51）P3口，经程序判断，再从P0口输 出控制信号到L298N（电机驱动芯片） 控制电机转动。
Start() { char exit,key; exit =1; while(exit) { key = P1; if((key & 0x40)==0) exit=0;//01000000,p1.6 } }
main() { P1=0x40;//停车 P3=0x0f;//认为在白处? flag = 'F'; time = 250; Start(); while(1){ P3|= 0x0f;//低位复位？全部认为在白处？ Run(); } }
传感部分1（无光）
传感部分1（有光）
传感部分2（有光）
传感部分2（无光）
“大脑”
稳压电源
电机驱动
集成运放
Forward() { P1=0x67;//01100111,1001左右正转 delay(time); } TurnRight() { P1=0x6B;//01101011,1010左正转，右反转 delay(time); } TurnLeft() { P1=0x57;//01010111,0101左反转，右正转 delay(time); }
else if(s==0x00||s==0x01||s==0x03||s==0x04||s==0x05||s==0x06||s==0x07){ Forward(); flag = 'F'; } else if(s==0x0d||s==0x0f){ Reverse(); flag = 'V'; } }
基于单片机的循迹小车实验报告
目录第1章绪论 (3)1.1 引言 (3)1.2 课题任务要求 (3)1.3 本论文研究的内容 (3)第2章系统总体设计 (4)2.1 小车的机械特性 (4)2.2 智能小车寻迹基本原理 (4)2.3 智能小车测速基本原理 (4)2.2 智能小车遥控基本原理 (4)第3章系统硬件设计 (6)3.1 控制器的选择 (6)3.1.1 概述 (6)3.1.2 P89V51RB2开发工具特性 (6)3.2 硬件电路设计 (6)3.2.1 系统电源电路 (6)3.2.2 电机驱动模块 (7)3.2.3 光电编码器 (8)3.2.4 红外线检测电路 (9)3.2.5 超声波蔽障/测距.................................................................. 错误！未定义书签。
3.2.6 LCD显示设计...................................................................... 错误！未定义书签。
第4章系统软件设计 (12)4.1 编译环境 (12)4.2 模块的驱动 (12)4.2.1 红外线传感器模块 (12)4.2.2 电机模块的驱动 (13)4.2.3 转速捕获 (15)4.2.4 LCD1602显示模块 (17)4.2.5 按键模块 (21)4.2.6 超声波模块模块 (23)第5章系统调试分析 (26)5.1 系统设计中的注意事项 (26)5.1.1 外部因素 (25)5.1.2 内部因素 (26)5.2 硬软件总体调试 (26)第6章结束语 (27)致谢 (28)参考文献 (29)附录 (30)第1章绪论1.1 引言我们所处的这个时代是信息革命的时代，各种新技术、新思想层出不穷，纵观世界范围内智能汽车技术的发展，每一次新的进步无不是受新技术新思想的推动。
随着汽车工业的迅速发展，传统的汽车的发展逐渐趋于饱和。