避障小车控制系统的设计(附件)
摘 要当前，社会工业化的发展越来越快，汽车工业领域研究也逐渐受到人们的关注。。早在20世纪末期中国就研究了无人驾驶汽车工业，虽然和西方发达国家想比存在差距，但是还是有可取的地方。在本设计中我们需要熟悉掌握以单片机作为系统控制核心的各种理论只是，以及我们在校期间实习所学到的各种实践能力，在这样的前提下，我们进行了以基于单片机自动避障小车为主题的设计。本设计主要实现小车根据障碍物情况进行避障及报警等功能。以STC89C52RC单片机为核心控制芯片，通过对它的控制来控制步进电路，以达到预期目标。本设计由单片机控制电路、红外检测电路、电机驱动电路、避障电压比较电路以及报警显示电路等组成硬件电路。通过模块化的电路设计方法完成硬件电路的设计，利用KEIL软件编程环境完成了系统软件程序的设计，硬件电路和软件程序相结合共同组成了整个系统。最后对整体硬件电路进行焊接，调试过程则是依据电路的原理图，将发现的问题及时解决调试，最终实现系统的预期功能。智能避障小车技术的发展具有很大的现实意义，可以使用在车辆设计、交通检测等领域，为人们的生活出行带来安全保障。
Keywords：Automatic obstacle；Avoidance infrared sensor；STC89C52RC Microcomputer 目 录
1 绪论 1
1.1 研究背景 1
1.2 研究意义 1
1.3 国内外相关研究情况 2
2 总体设计 4
2.1 设计要求 4
2.2 设计思路 4
2.3 总体系统组成 4
3 系统硬件电路设计 6
3.1主控电路设计 6
3.1.1 单片机简介 6
3.1.2单片机控制电路设计 8
3.1.3 时钟电路 9
3.1.4 复位电路 10
3.2 检测电路设计 11
3.2.1 传感器简介 11
3.2.2 检测电路设计 11
3.3 电机控制电路设计 13
3.3.1 电机驱动芯片选择 13
3.3.2 电机驱动电路设计 14
3.4 报警及显示电路 15 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
3.4.1报警电路 15
3.4.2显示电路 16
4 软件程序设计 18
4.1 软件介绍 18
4.2 程序设计 18
4.2.1 主程序流程图 18
4.2.2 报警子程序 19
4.2.3 避障程序流程图 20
5 硬件调试 22
5.1 系统环境介绍 22
5.2 硬件调试问题与分析 22
5.3 硬件调试结果 23
6 结论 24
参考文献 25
致谢 27
附录 29
附录A 29
附录B 30
1 绪论
1.1 研究背景
自动避障智能小车的研究主要是在自动化控制领域进行，现在很多学校都设置了相关的专业学院，开设了相关专业课，邀请资深的专家给学生上课，花费了大量的人力、财力来培养这方面的人才。国家每年都会不定期的举办一些相关的活动，来促进自动化控制技术的发展。这些都为智能避障小车的发展，提供了良好的条件。智能车的应用范围很广泛，航天航空以及私人都有涉及，应用前景非常宽阔[1]。
目前，国家对机电一体话、机械自动化较为重视，举办了如亚洲广播联盟亚太机器人大赛等重大赛事， “飞思卡尔杯” 全国大学生智能汽车大赛的成功举办也可以增强大学生对机械和电气一体化的兴趣和巩固机电一体化知识。在电气领域的发展，我国与外国的差距还是非常明显的，因此作为一个学习电气专业的学生，我们有义务加强电气专业方面的能力，争取赶上或超越外国[2]。
为了顺应机电智能化在汽车行业的发展要求，人们便有了设计智能避障寻迹等多功能于一体的小车的构想，想利用自己独立的技术设计并生产出一辆有自动避障功能的小车。在国外，智能避障小车的发展更为先进。特别是在欧美一些发达国家中，很多大学都开有智能机器人（自动避障小车）实验室，例如美国的麻省理工大学偏重于研究制造机器人智能系统，还有卡耐基梅隆机器人操作就像人们操作录像机，开汽车一样简单。除了这些研究单位，各智能机器企业也投入了大量人力、物力开发研究智能系统。智能交通系统的发展是人们所追求与向往的，但在技术研发和示范工程实例上具有一定难度，因此智能交通与辅助驾驶的发展与当今社会发展的主题十分吻合。
1.2 研究意义
智能机器人是新兴产业，自动避障小车是其中的一个分支。早从工业革命开始，人们就开始意识到智能机器人可以帮助人类完成很多事情。因此智能机器人发展的速度非常快。在这样的大环境下，很多国家都在竭尽全力开展研究和开发智能车的项目。
研发能够自主移动的机器人是人们遇到的第一个难题，很多著名的研究所都花费 大量精力成立专一的项目组来进行钻研，从1966年开始，斯坦福意译查尔斯和罗森近等基因系研究所，他们经过6年的研究，终于开发出一个自主移动机器人，并且能够让机器人自主移动、处理和解决一些简单的问题。自此以后，移动机器人开启了新篇章。智能车大批量的出现让人们生活质量也得到很大的提升。智能车主要具备有感知周围环境，自主判断和自主处理的能力[3]。
在自动避障小车技术发展的同时，电子科学技术也经历着日新月异的变化，市场上出现了很多集成度非常高的单片机，单片机可以使用的方面越来越广泛，体现在各种处理器，存储器等都能在一个芯片上出现，直接就完美的结合了测控和计算机技术。目前市场上出现很多功能的智能小车，有的具有避障功能，有的可以用来灭火，还有的可以用来寻迹等，智能车已经普及开来。
在设计中，我们需要熟悉掌握以单片机作为系统控制核心的各种理论知识，还需要设计出小车的各种电路，比如单片机连接电路，测试电路、电机和传感器驱动电路以及显示电路等。灵活的运用本专业所学的理论知识，以及我们在校期间实习所学到的各种实践能力[4]。结合实践情况，设计出能可靠运行的电路，结合理论知识构思出设计的整体方案，寻找出简单有效的设计方法，最终达道我们设计的目的。我们这个课题的研究具有很大的现实意义，最终设计的成果可以在社会的各行各业得到广泛的利用，例如在汽车工业上，航空航天上，智能服务行业上，应用前景非常广泛。我们这次的设计与现实紧密相关，顺应社会发展的大趋势。
1.3 国内外相关研究情况
上世纪五十年代属于智能车辆发展的初始阶段，最具代表性的是美国的 Barrett 公司研制设计出一台无人驾驶自主引导车。它具备了智能车辆的根本特点，可以实现一定的自动功能。改革开放初期，智能汽车迎来了发展的第二个关键时期，最引人注目的是欧洲的普罗米修斯项目，对研究自动车辆有了很大的进步。1995年美国成立了一所研究所，主要研发智能汽车自动化，同时间日本成立了高速路辅助驾驶协会。生产制造智能自动化车辆的趋势在八十年代后期开始在世界范围内扩展开来，出现了很多著名的公司企业开始研究这一项目。现在，是属于智能车辆的发展第三阶段，研究的方向也代表了智能化车辆发展的大方向[5]。
国内智能车辆的研发主要是从上个世纪八十年代后期才开始，时间上较国外晚很多，而且研究范围小、研究的深度浅，与发达国家还是存在一定的差距。在2003年的时候国内的一所大学相关专业学院研制了我国第一辆自动驾驶汽车，开启了我国的自动避障小车技术快速发展的先河，使得我国智能车技术发展快速追赶发达国家。
2 总体设计
Keywords：Automatic obstacle；Avoidance infrared sensor；STC89C52RC Microcomputer 目 录
1 绪论 1
1.1 研究背景 1
1.2 研究意义 1
1.3 国内外相关研究情况 2
2 总体设计 4
2.1 设计要求 4
2.2 设计思路 4
2.3 总体系统组成 4
3 系统硬件电路设计 6
3.1主控电路设计 6
3.1.1 单片机简介 6
3.1.2单片机控制电路设计 8
3.1.3 时钟电路 9
3.1.4 复位电路 10
3.2 检测电路设计 11
3.2.1 传感器简介 11
3.2.2 检测电路设计 11
3.3 电机控制电路设计 13
3.3.1 电机驱动芯片选择 13
3.3.2 电机驱动电路设计 14
3.4 报警及显示电路 15 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
3.4.1报警电路 15
3.4.2显示电路 16
4 软件程序设计 18
4.1 软件介绍 18
4.2 程序设计 18
4.2.1 主程序流程图 18
4.2.2 报警子程序 19
4.2.3 避障程序流程图 20
5 硬件调试 22
5.1 系统环境介绍 22
5.2 硬件调试问题与分析 22
5.3 硬件调试结果 23
6 结论 24
参考文献 25
致谢 27
附录 29
附录A 29
附录B 30
1 绪论
1.1 研究背景
自动避障智能小车的研究主要是在自动化控制领域进行，现在很多学校都设置了相关的专业学院，开设了相关专业课，邀请资深的专家给学生上课，花费了大量的人力、财力来培养这方面的人才。国家每年都会不定期的举办一些相关的活动，来促进自动化控制技术的发展。这些都为智能避障小车的发展，提供了良好的条件。智能车的应用范围很广泛，航天航空以及私人都有涉及，应用前景非常宽阔[1]。
目前，国家对机电一体话、机械自动化较为重视，举办了如亚洲广播联盟亚太机器人大赛等重大赛事， “飞思卡尔杯” 全国大学生智能汽车大赛的成功举办也可以增强大学生对机械和电气一体化的兴趣和巩固机电一体化知识。在电气领域的发展，我国与外国的差距还是非常明显的，因此作为一个学习电气专业的学生，我们有义务加强电气专业方面的能力，争取赶上或超越外国[2]。
为了顺应机电智能化在汽车行业的发展要求，人们便有了设计智能避障寻迹等多功能于一体的小车的构想，想利用自己独立的技术设计并生产出一辆有自动避障功能的小车。在国外，智能避障小车的发展更为先进。特别是在欧美一些发达国家中，很多大学都开有智能机器人（自动避障小车）实验室，例如美国的麻省理工大学偏重于研究制造机器人智能系统，还有卡耐基梅隆机器人操作就像人们操作录像机，开汽车一样简单。除了这些研究单位，各智能机器企业也投入了大量人力、物力开发研究智能系统。智能交通系统的发展是人们所追求与向往的，但在技术研发和示范工程实例上具有一定难度，因此智能交通与辅助驾驶的发展与当今社会发展的主题十分吻合。
1.2 研究意义
智能机器人是新兴产业，自动避障小车是其中的一个分支。早从工业革命开始，人们就开始意识到智能机器人可以帮助人类完成很多事情。因此智能机器人发展的速度非常快。在这样的大环境下，很多国家都在竭尽全力开展研究和开发智能车的项目。
研发能够自主移动的机器人是人们遇到的第一个难题，很多著名的研究所都花费 大量精力成立专一的项目组来进行钻研，从1966年开始，斯坦福意译查尔斯和罗森近等基因系研究所，他们经过6年的研究，终于开发出一个自主移动机器人，并且能够让机器人自主移动、处理和解决一些简单的问题。自此以后，移动机器人开启了新篇章。智能车大批量的出现让人们生活质量也得到很大的提升。智能车主要具备有感知周围环境，自主判断和自主处理的能力[3]。
在自动避障小车技术发展的同时，电子科学技术也经历着日新月异的变化，市场上出现了很多集成度非常高的单片机，单片机可以使用的方面越来越广泛，体现在各种处理器，存储器等都能在一个芯片上出现，直接就完美的结合了测控和计算机技术。目前市场上出现很多功能的智能小车，有的具有避障功能，有的可以用来灭火，还有的可以用来寻迹等，智能车已经普及开来。
在设计中，我们需要熟悉掌握以单片机作为系统控制核心的各种理论知识，还需要设计出小车的各种电路，比如单片机连接电路，测试电路、电机和传感器驱动电路以及显示电路等。灵活的运用本专业所学的理论知识，以及我们在校期间实习所学到的各种实践能力[4]。结合实践情况，设计出能可靠运行的电路，结合理论知识构思出设计的整体方案，寻找出简单有效的设计方法，最终达道我们设计的目的。我们这个课题的研究具有很大的现实意义，最终设计的成果可以在社会的各行各业得到广泛的利用，例如在汽车工业上，航空航天上，智能服务行业上，应用前景非常广泛。我们这次的设计与现实紧密相关，顺应社会发展的大趋势。
1.3 国内外相关研究情况
上世纪五十年代属于智能车辆发展的初始阶段，最具代表性的是美国的 Barrett 公司研制设计出一台无人驾驶自主引导车。它具备了智能车辆的根本特点，可以实现一定的自动功能。改革开放初期，智能汽车迎来了发展的第二个关键时期，最引人注目的是欧洲的普罗米修斯项目，对研究自动车辆有了很大的进步。1995年美国成立了一所研究所，主要研发智能汽车自动化，同时间日本成立了高速路辅助驾驶协会。生产制造智能自动化车辆的趋势在八十年代后期开始在世界范围内扩展开来，出现了很多著名的公司企业开始研究这一项目。现在，是属于智能车辆的发展第三阶段，研究的方向也代表了智能化车辆发展的大方向[5]。
国内智能车辆的研发主要是从上个世纪八十年代后期才开始，时间上较国外晚很多，而且研究范围小、研究的深度浅，与发达国家还是存在一定的差距。在2003年的时候国内的一所大学相关专业学院研制了我国第一辆自动驾驶汽车，开启了我国的自动避障小车技术快速发展的先河，使得我国智能车技术发展快速追赶发达国家。
2 总体设计
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