智能循迹小车设计与制作
摘 要本文以“智能循迹小车设计与制作”作为研究课题，设计了一款能够实现对地面上黑色导航线进行实施快速检测的控制系统，并且能够将导航线的前进方向实时反馈给主控微处理器从而使其快速制定出小车下一秒的前进方向和左右两轮的动作，通过强大的检测和数据处理作用使得智能小车能够实现稳定的循迹效果。整个系统的设计内容主要分为硬件和软件两个层面。在软件系统的设计方面，本智能循迹小车系统以KEIL软件作为开发环境，通过C语言构建智能循迹小车系统的程序代码，通过最终的机器语言代码实现对主控微处理器的控制，从而实现对片外功能模块的驱动。在硬件系统的设计方面，本智能循迹小车系统将这款STC89C51单片机植入到硬件电路的核心位置，通过它来对片外所有的芯片和传感器进行驱动，使得这些功能电路发挥功能，并将工作过程中需要处理的数据在STC89C51单片机芯片内部进行运算。经过多次的测试后，本智能循迹小车系统的工作状态都表现的非常稳定，能够正常的执行所有功能，所有的预期功能目标得到了实现。
目录
一、 引言 1
（一） 智能循迹小车的发展背景 1
（二） 智能循迹小车的国内外发展现状 1
（三） 本文主要研究内容 2
二、 方案设计及元器件选择 3
（一） 智能循迹小车的方案设计 3
（二） STC89C51单片机简介 3
（三） L298N直流电机驱动芯片简介 4
（四） 红外对管传感器简介 4
（五） 小型直流电机简介 5
三、 系统硬件设计 7
（一） 最小系统电路设计 7
（二） L298N直流电机驱动电路设计 8
（三） 导航线检测电路设计 8
（四） 数据存储电路设计设计 9
四、 系统软件设计 11
（一） 智能循迹小车的主程序流程设计 11
（二） 黑色轨迹识别子程序流程设计 12
（三） 数据存储子程序流程设计 13
（四） 电机驱动子程序流程设计 14
五、 实物制作与安装 15
总结 17
参考文献 18
致 谢 19
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
附录一 原理图 20
附录二 PCB图 21
附录三 元件列表 22
附录四 程序 23
引言
智能循迹小车的发展背景
通过对智能循迹小车系统用户所反应上来的一些建议和改进措施来看，近几年来越来越多的产品用户表现出对目前市面上大多数智能循迹小车系统的使用不满，究其原因是随着科学技术的飞速发展，智能仪器智能电子设备已经在工业和民用领域取得了广泛的普及，就以智能手机来说，几乎当下所有的智能元素都能够在手机中得到实现，所以对已经习惯于使用智能产品的用户来说，智能循迹小车系统中一些跟不上潮流或者人机交互不完善的操作都会被引起用户的不满，所以在智能循迹小车系统的发展背景中，这种系统持续不断的被改进和优化，这个改进和优化的脚步一直没有停下来。
智能循迹小车系统在本课题中将通过STC89C51单片机来实现控制，考虑到目前市场上的大多数中高端性能的智能循迹小车系统产品的售价都非常高，经过资料查阅后可以知道其内部的整体架构也不过是一些常用的嵌入式系统架构，以中高端的单片机等微处理器芯片做主控，在单片机外部布置了一些高性能传感器来采集信号，这种结构我们大学期间已经经过系统的学习，所以本课题决定采用一款最为熟悉的STC89C51单片机来实现程序代码执行器，实现智能循迹小车系统的所有功能，从而有望能够大幅度降低目前市场上相关智能循迹小车系统的整体成本水平，将具有中高端性能的智能循迹小车系统实现普及化，大量淘汰一些性能低劣的产品。一些智能循迹小车系统产品的技术资料里都会提到的一个关键指标就是这款产品的内核采用的是什么，按照时间线路来看，早期的智能循迹小车系统产品大多数采用的是以MCS51内核作为CPU的芯片，这种类型的内核能够实现较快的数据运算，这对于智能循迹小车系统的运行需求提供了基本的保障，随着时间向前推移，一些采用哈弗结构的16位CPU出现在市面上，如德州仪器公司的430式微处理器，此时智能循迹小车系统开始更新换代，其内部主控开始更新成16位CPU。在这段时期这种新型的智能循迹小车系统被推向市场上后，逐渐的淘汰掉了大量的传统式智能循迹小车产品，由于能够很方便的实现量产，硬件电路大部分是由数字集成芯片构建，所以受到温度等因素的影响较小，批量化生产成本非常低。
智能循迹小车的国内外发展现状
通过对市场上大多数的智能循迹小车系统产品的发展现状来看，大多数高性能产品的核心技术都来自于国外进口，少部分的国内产品也能够实现较为高端的性能，与此同时国内技术在这段时间处于飞速发展的状态，国内外大多数的研发厂家和爱好者都越来越喜欢采用32位微处理器（STM32、ARM7以及ARM9等）芯片来作为主控部分，并且选用性能更加强大的传感器来采集信号，从而实现性能更为强大的智能循迹小车系统。根据前不久的一份调查报告显示，市面上的智能循迹小车系统相关产品的研发成本和市场售价正在呈现出逐渐下降的趋势，而整体的性能正在不断上升，这对于使用者或者购买者来说是受益的。国内的相关研发团队表示，他们正在对智能循迹小车系统的核心研发技术进行攻坚克难，在掌握越来越多的核心技术后，使得他们的研发成本不再受限于国外的专利权所限制，这就使得国内产品的竞争力越来越强。
本文主要研究内容
本文选用了一款性价比极高的STC89C51单片机芯片来作为主控器件，结合了L298N直流电机驱动芯片、红外对管传感器、存储芯片和高速直流电机等一些常见器件，设计出了一款具有较高性能的智能循迹小车系统，能够实现对地面上黑色导航线进行实施快速检测的控制系统，并且能够将导航线的前进方向实时反馈给主控微处理器从而使其快速制定出小车下一秒的前进方向和左右两轮的动作，通过强大的检测和数据处理作用使得智能小车能够实现稳定的循迹效果。
1、能够实现直流电机驱动芯片电路的配置，通过对STC89C51单片机输出的驱动脉冲进行功率放大，实现直流电机多种方式转动；
2、设计红外对管传感器控制电路，实现STC89C51单片机与传感器的电路连接，通过检测数据信号对是否有人进行判断；
目录
一、 引言 1
（一） 智能循迹小车的发展背景 1
（二） 智能循迹小车的国内外发展现状 1
（三） 本文主要研究内容 2
二、 方案设计及元器件选择 3
（一） 智能循迹小车的方案设计 3
（二） STC89C51单片机简介 3
（三） L298N直流电机驱动芯片简介 4
（四） 红外对管传感器简介 4
（五） 小型直流电机简介 5
三、 系统硬件设计 7
（一） 最小系统电路设计 7
（二） L298N直流电机驱动电路设计 8
（三） 导航线检测电路设计 8
（四） 数据存储电路设计设计 9
四、 系统软件设计 11
（一） 智能循迹小车的主程序流程设计 11
（二） 黑色轨迹识别子程序流程设计 12
（三） 数据存储子程序流程设计 13
（四） 电机驱动子程序流程设计 14
五、 实物制作与安装 15
总结 17
参考文献 18
致 谢 19
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
附录一 原理图 20
附录二 PCB图 21
附录三 元件列表 22
附录四 程序 23
引言
智能循迹小车的发展背景
通过对智能循迹小车系统用户所反应上来的一些建议和改进措施来看，近几年来越来越多的产品用户表现出对目前市面上大多数智能循迹小车系统的使用不满，究其原因是随着科学技术的飞速发展，智能仪器智能电子设备已经在工业和民用领域取得了广泛的普及，就以智能手机来说，几乎当下所有的智能元素都能够在手机中得到实现，所以对已经习惯于使用智能产品的用户来说，智能循迹小车系统中一些跟不上潮流或者人机交互不完善的操作都会被引起用户的不满，所以在智能循迹小车系统的发展背景中，这种系统持续不断的被改进和优化，这个改进和优化的脚步一直没有停下来。
智能循迹小车系统在本课题中将通过STC89C51单片机来实现控制，考虑到目前市场上的大多数中高端性能的智能循迹小车系统产品的售价都非常高，经过资料查阅后可以知道其内部的整体架构也不过是一些常用的嵌入式系统架构，以中高端的单片机等微处理器芯片做主控，在单片机外部布置了一些高性能传感器来采集信号，这种结构我们大学期间已经经过系统的学习，所以本课题决定采用一款最为熟悉的STC89C51单片机来实现程序代码执行器，实现智能循迹小车系统的所有功能，从而有望能够大幅度降低目前市场上相关智能循迹小车系统的整体成本水平，将具有中高端性能的智能循迹小车系统实现普及化，大量淘汰一些性能低劣的产品。一些智能循迹小车系统产品的技术资料里都会提到的一个关键指标就是这款产品的内核采用的是什么，按照时间线路来看，早期的智能循迹小车系统产品大多数采用的是以MCS51内核作为CPU的芯片，这种类型的内核能够实现较快的数据运算，这对于智能循迹小车系统的运行需求提供了基本的保障，随着时间向前推移，一些采用哈弗结构的16位CPU出现在市面上，如德州仪器公司的430式微处理器，此时智能循迹小车系统开始更新换代，其内部主控开始更新成16位CPU。在这段时期这种新型的智能循迹小车系统被推向市场上后，逐渐的淘汰掉了大量的传统式智能循迹小车产品，由于能够很方便的实现量产，硬件电路大部分是由数字集成芯片构建，所以受到温度等因素的影响较小，批量化生产成本非常低。
智能循迹小车的国内外发展现状
通过对市场上大多数的智能循迹小车系统产品的发展现状来看，大多数高性能产品的核心技术都来自于国外进口，少部分的国内产品也能够实现较为高端的性能，与此同时国内技术在这段时间处于飞速发展的状态，国内外大多数的研发厂家和爱好者都越来越喜欢采用32位微处理器（STM32、ARM7以及ARM9等）芯片来作为主控部分，并且选用性能更加强大的传感器来采集信号，从而实现性能更为强大的智能循迹小车系统。根据前不久的一份调查报告显示，市面上的智能循迹小车系统相关产品的研发成本和市场售价正在呈现出逐渐下降的趋势，而整体的性能正在不断上升，这对于使用者或者购买者来说是受益的。国内的相关研发团队表示，他们正在对智能循迹小车系统的核心研发技术进行攻坚克难，在掌握越来越多的核心技术后，使得他们的研发成本不再受限于国外的专利权所限制，这就使得国内产品的竞争力越来越强。
本文主要研究内容
本文选用了一款性价比极高的STC89C51单片机芯片来作为主控器件，结合了L298N直流电机驱动芯片、红外对管传感器、存储芯片和高速直流电机等一些常见器件，设计出了一款具有较高性能的智能循迹小车系统，能够实现对地面上黑色导航线进行实施快速检测的控制系统，并且能够将导航线的前进方向实时反馈给主控微处理器从而使其快速制定出小车下一秒的前进方向和左右两轮的动作，通过强大的检测和数据处理作用使得智能小车能够实现稳定的循迹效果。
1、能够实现直流电机驱动芯片电路的配置，通过对STC89C51单片机输出的驱动脉冲进行功率放大，实现直流电机多种方式转动；
2、设计红外对管传感器控制电路，实现STC89C51单片机与传感器的电路连接，通过检测数据信号对是否有人进行判断；
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