单片机的智能玩具电动车的设计(附件)
现在，市场上的玩具主要是能够实现直线行驶的小车，或者带有遥控功能的能够前进、或后退、或左转、或右转的功能，但是能够智能地避过障碍物的小车很少看见。本课题基于单片机技术设计的该智能玩具小车能够实现实时准确地显示时间、显示速度、显示里程，具备自动避障功能，智能调节行驶速度、精确停车等功能。该智能小车以电动玩具小车底盘为车体，普通的直流电机为其提供动力，以STC89C51单片机为整个系统的主控模块，运用红外一体接收头遥控智能小车，用超声波传感器以实现小车的自动避障的功能，同时配备了液晶模块实时显示智能小车的状态。关键词 智能小车，单片机，避障，红外遥控目录
1 绪论 1
1.1 选题的背景和意义 1
1.2 国内外研究现状 2
1.3 主要研究内容 2
2 总体设计 3
2.1 设计目标 3
2.2 设计方案 3
2.3 设计原理 4
3 硬件电路设计 4
3.1主控模块的电路设计 4
3.2 避障模块 6
3.3 显示模块 8
3.4 电机驱动模块 12
3.5 测速模块 13
3.6 遥控模块 13
3.7 报警模块 16
4 软件设计及实现 16
4.1 总体设计 16
4.2 系统模块设计 17
4.3 避障模块算法 18
4.4 LCD1602显示流程图 19
5 系统调试 20
5.1 硬件调试 20
5.2 软件调试 20
参 考 文 献 24
附录A 硬件总设计图 25
附录B 实物图 26
附录C 智能小车主代码 27
附录D LCD1602 36
附录E 智能小车接线头文件 41
1 绪论
1.1 选题的背景和意义
伴随着时代的进步，科学技术有了日新月异的变化，电子科学技术展现了飞速发展的状态，个人电子终端产品也随之变得愈发的多。在这样的 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: %3^5`1^9`1^6^0`7^2#
计图 25
附录B 实物图 26
附录C 智能小车主代码 27
附录D LCD1602 36
附录E 智能小车接线头文件 41
1 绪论
1.1 选题的背景和意义
伴随着时代的进步，科学技术有了日新月异的变化，电子科学技术展现了飞速发展的状态，个人电子终端产品也随之变得愈发的多。在这样的市场和科技环境下，电子技术也逐渐被加入到玩具行业中去，使得玩具更加的智能化，从而智能玩具也成了新一类的电子终端设备。在这样的背景之下，智能玩具必将成为各国玩具发展的新方向。2014年，就欧美市场来说，智能玩具的销售额就达到了115亿美元；2013年全世界整个智能玩具市场的销售额仅有100亿美元。较于2013年，2014年的智能玩具市场的销售额有了非常大的突破，由此预计2015年末智能玩具的销售额降会有更大的增长，由权威部门统计，预计2015年末的销售额将有可能突破200亿美元。
智能玩具有着比较丰厚的利润。运用高端电子技术的玩具是在已有的主流融合终端之上进行进一步的改进与创新，由此可见智能玩具拥有着相对较低的成本，所以投资者将会拥有更为丰厚的利润值。除此之外，智能玩具的使用人群多数是儿童，它对儿童的成长有着一定的影响作用，能够在儿童的成长过程中加入智能化和多样化，所以深受家长们的喜爱。
在国内市场，由于我国的智能玩具消费较于其他国家来说是相对较低的，但是随着生活水平的提高，人们的生活将会越来越智能化，因此智能玩具在国内市场有着更大的发展前景，有着很好的市场空间。其中，智能玩具小车由于其智能化、可控性、可操作性成为了智能玩具市场上最为热销的产品，是儿童玩具中的宠儿。本设计就是在这样的背景下提出的。
单片机又被称为单片微型计算机，它有着下面这些特点：集成度高、体积小、可靠性强、可用温度范围宽、性价比高、控制功能强、外部总线丰富、低功耗。正因为以上这些特点使得单片机在现代科学发展中有着非常广泛的运用。单片机使嵌入式系统得到了广泛的发展并将其深入到各个领域，其中包括教育、科研、工业、农业、国防等领域，在日常生活中也有着极为深入的应用。单片机是现代电子系统中重要的智能化工具，对各个行业的技术改造以及产品的更新换代起到了极大的推动作用。在国内各大电子技能比赛中，我们均能够看到智能小车的身影，这些智能小车都普遍具有着模块化、功能性强、价格低。同时，从目前的市场需求看，智能玩具汽车具有很大的市场空间。对全球整个智能玩具市场，一些发达国家对整个市场进行了垄断行为，然而我国在智能玩具方面目前仍处于一个崭新的领域，具有很大的市场。
由于传感技术、计算机科学、人工智能及其它相关学科的快速发展，智能化将会逐渐融入到玩具智能小车的开发、研究中去。智能化小车控制系统包含了如下的几个方面，它们分别是计算机技术、自动控制技术、传感器技术和人工智能技术等。智能小车是集环境的感知功能，实时决策与规划功能，行为的控制和执行等功能为一体，是一个典型的机电一体化产品。除此之外，通过使用单片机来设计智能小车，目的是从日常生活出发结合理论与实践，来检验自己的所学所用，同时也可以在实践中发现理论设计的不足。
1.2 国内外研究现状
从1950年起，国外就有学者就智能化车辆进行了研究，它经历了三个阶段，它们分别为初始研究阶段、卓有成就的研究阶段、深入、系统、大规模的研究阶段。其中，初始阶段：美国最先在20世纪50年代就出现了自主引导车系统。在这一阶段实现了智能车辆的无人驾驶功能，它是智能车辆出现的显著特征；卓有成就的阶段：1980年起，欧美国家就开始了智能车辆的可行性、实用化的研究，并且取得了显著成绩。深入、系统、大规模的研究阶段：1990年起，包括德、美在内的许多国家都对智能车辆进行了进一步的广泛的研究。在中国，很多高等院校和科研机构都进行了ITS核心技术和设备的研究。在近30年的研究过程中，我国已经积累了很多经验和强大的ITS技术研究开发的专业技术队伍。
1.3 主要研究内容
按照本次毕业设计的任务书要求，研究内容主要分为以下几个部分：
（1）按下遥控器的避障功能键，接收电路收到信号后，首先会比较编码是否一致，不一致就小车就不会工作，若和编码一致，单片机就开始工作，并且单片机发信号给超声波模块，超声波模块判断有无障碍，反馈到单片机，如果有障碍，单片机给一个信号给电机驱动模块，使得电机右轮反转，当转到超出超声波的设定的障碍的距离，超声波模块给单片机一个信号，使得单片机通过电机驱动模块，使得电机正转，智能小车向前行驶，就这样小车就能实现自动避障功能；
（2）按下遥控器的加速减速模块，接收电路收到信号后，会检查比较编码是不是一致，不一致智能小车将不进行任何操作。如果和编码一致，单片机就开始工作，并且单片机将把信号发送给电机驱动模块，驱动电机进行加速或者减速；
（3）该智能小车除了可以对其进行遥控启动避障之外，我们还可以对智能小车进行单独的人工遥控，使得智能小车能够实现一直前进、后退、左转、右转。这样我们就可以把智能小车变成遥控小车，可以遥控智能小车实现生产以及生活的目的；
（4）小车在运行的同时，会时刻显示智能小车的状态，在显示屏上显示智能小车运行的时间，走过的路程，显示智能小车的速度。智能小车在遇到障碍物时，还会报警发出蜂鸣声。
3.1主控模块的电路设计
3.1.1 STC89C51单片机硬件结构
选用STC89C51单片机作为本设计的主芯片，这是由由宏晶科技有限公司生产的，它具有低功耗、高性能、结构合理、技术成熟可靠等特点微控制器，在过去的单片机的基础上做了很多的改进，所以它多了很多以前单片机不具备的功能，就是内部ROM程序存储器大小不同（ROM：是指程序存放指令代码和一些固定值，程序运行后不可改动；RAM：是指在程序运行期间数据的随机访问，数据丢失后消
1 绪论 1
1.1 选题的背景和意义 1
1.2 国内外研究现状 2
1.3 主要研究内容 2
2 总体设计 3
2.1 设计目标 3
2.2 设计方案 3
2.3 设计原理 4
3 硬件电路设计 4
3.1主控模块的电路设计 4
3.2 避障模块 6
3.3 显示模块 8
3.4 电机驱动模块 12
3.5 测速模块 13
3.6 遥控模块 13
3.7 报警模块 16
4 软件设计及实现 16
4.1 总体设计 16
4.2 系统模块设计 17
4.3 避障模块算法 18
4.4 LCD1602显示流程图 19
5 系统调试 20
5.1 硬件调试 20
5.2 软件调试 20
参 考 文 献 24
附录A 硬件总设计图 25
附录B 实物图 26
附录C 智能小车主代码 27
附录D LCD1602 36
附录E 智能小车接线头文件 41
1 绪论
1.1 选题的背景和意义
伴随着时代的进步，科学技术有了日新月异的变化，电子科学技术展现了飞速发展的状态，个人电子终端产品也随之变得愈发的多。在这样的 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: %3^5`1^9`1^6^0`7^2#
计图 25
附录B 实物图 26
附录C 智能小车主代码 27
附录D LCD1602 36
附录E 智能小车接线头文件 41
1 绪论
1.1 选题的背景和意义
伴随着时代的进步，科学技术有了日新月异的变化，电子科学技术展现了飞速发展的状态，个人电子终端产品也随之变得愈发的多。在这样的市场和科技环境下，电子技术也逐渐被加入到玩具行业中去，使得玩具更加的智能化，从而智能玩具也成了新一类的电子终端设备。在这样的背景之下，智能玩具必将成为各国玩具发展的新方向。2014年，就欧美市场来说，智能玩具的销售额就达到了115亿美元；2013年全世界整个智能玩具市场的销售额仅有100亿美元。较于2013年，2014年的智能玩具市场的销售额有了非常大的突破，由此预计2015年末智能玩具的销售额降会有更大的增长，由权威部门统计，预计2015年末的销售额将有可能突破200亿美元。
智能玩具有着比较丰厚的利润。运用高端电子技术的玩具是在已有的主流融合终端之上进行进一步的改进与创新，由此可见智能玩具拥有着相对较低的成本，所以投资者将会拥有更为丰厚的利润值。除此之外，智能玩具的使用人群多数是儿童，它对儿童的成长有着一定的影响作用，能够在儿童的成长过程中加入智能化和多样化，所以深受家长们的喜爱。
在国内市场，由于我国的智能玩具消费较于其他国家来说是相对较低的，但是随着生活水平的提高，人们的生活将会越来越智能化，因此智能玩具在国内市场有着更大的发展前景，有着很好的市场空间。其中，智能玩具小车由于其智能化、可控性、可操作性成为了智能玩具市场上最为热销的产品，是儿童玩具中的宠儿。本设计就是在这样的背景下提出的。
单片机又被称为单片微型计算机，它有着下面这些特点：集成度高、体积小、可靠性强、可用温度范围宽、性价比高、控制功能强、外部总线丰富、低功耗。正因为以上这些特点使得单片机在现代科学发展中有着非常广泛的运用。单片机使嵌入式系统得到了广泛的发展并将其深入到各个领域，其中包括教育、科研、工业、农业、国防等领域，在日常生活中也有着极为深入的应用。单片机是现代电子系统中重要的智能化工具，对各个行业的技术改造以及产品的更新换代起到了极大的推动作用。在国内各大电子技能比赛中，我们均能够看到智能小车的身影，这些智能小车都普遍具有着模块化、功能性强、价格低。同时，从目前的市场需求看，智能玩具汽车具有很大的市场空间。对全球整个智能玩具市场，一些发达国家对整个市场进行了垄断行为，然而我国在智能玩具方面目前仍处于一个崭新的领域，具有很大的市场。
由于传感技术、计算机科学、人工智能及其它相关学科的快速发展，智能化将会逐渐融入到玩具智能小车的开发、研究中去。智能化小车控制系统包含了如下的几个方面，它们分别是计算机技术、自动控制技术、传感器技术和人工智能技术等。智能小车是集环境的感知功能，实时决策与规划功能，行为的控制和执行等功能为一体，是一个典型的机电一体化产品。除此之外，通过使用单片机来设计智能小车，目的是从日常生活出发结合理论与实践，来检验自己的所学所用，同时也可以在实践中发现理论设计的不足。
1.2 国内外研究现状
从1950年起，国外就有学者就智能化车辆进行了研究，它经历了三个阶段，它们分别为初始研究阶段、卓有成就的研究阶段、深入、系统、大规模的研究阶段。其中，初始阶段：美国最先在20世纪50年代就出现了自主引导车系统。在这一阶段实现了智能车辆的无人驾驶功能，它是智能车辆出现的显著特征；卓有成就的阶段：1980年起，欧美国家就开始了智能车辆的可行性、实用化的研究，并且取得了显著成绩。深入、系统、大规模的研究阶段：1990年起，包括德、美在内的许多国家都对智能车辆进行了进一步的广泛的研究。在中国，很多高等院校和科研机构都进行了ITS核心技术和设备的研究。在近30年的研究过程中，我国已经积累了很多经验和强大的ITS技术研究开发的专业技术队伍。
1.3 主要研究内容
按照本次毕业设计的任务书要求，研究内容主要分为以下几个部分：
（1）按下遥控器的避障功能键，接收电路收到信号后，首先会比较编码是否一致，不一致就小车就不会工作，若和编码一致，单片机就开始工作，并且单片机发信号给超声波模块，超声波模块判断有无障碍，反馈到单片机，如果有障碍，单片机给一个信号给电机驱动模块，使得电机右轮反转，当转到超出超声波的设定的障碍的距离，超声波模块给单片机一个信号，使得单片机通过电机驱动模块，使得电机正转，智能小车向前行驶，就这样小车就能实现自动避障功能；
（2）按下遥控器的加速减速模块，接收电路收到信号后，会检查比较编码是不是一致，不一致智能小车将不进行任何操作。如果和编码一致，单片机就开始工作，并且单片机将把信号发送给电机驱动模块，驱动电机进行加速或者减速；
（3）该智能小车除了可以对其进行遥控启动避障之外，我们还可以对智能小车进行单独的人工遥控，使得智能小车能够实现一直前进、后退、左转、右转。这样我们就可以把智能小车变成遥控小车，可以遥控智能小车实现生产以及生活的目的；
（4）小车在运行的同时，会时刻显示智能小车的状态，在显示屏上显示智能小车运行的时间，走过的路程，显示智能小车的速度。智能小车在遇到障碍物时，还会报警发出蜂鸣声。
3.1主控模块的电路设计
3.1.1 STC89C51单片机硬件结构
选用STC89C51单片机作为本设计的主芯片，这是由由宏晶科技有限公司生产的，它具有低功耗、高性能、结构合理、技术成熟可靠等特点微控制器，在过去的单片机的基础上做了很多的改进，所以它多了很多以前单片机不具备的功能，就是内部ROM程序存储器大小不同（ROM：是指程序存放指令代码和一些固定值，程序运行后不可改动；RAM：是指在程序运行期间数据的随机访问，数据丢失后消
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