自动循迹小车设计(附件)【字数：7997】
摘 要 本系统采用STC89C52单片机为控制核心，利用探头的红外感应实现黑线循迹，紧接着再把数据传送回给单片机。循迹小车在本次设计中采用了前轮驱动，两边的前轮各使用一个直流电机来完成驱动，后轮则简单的使用万用轮完成整体支撑，这可以通过调节两个前轮的不同转速达成转速差来实现转向。在车头方分别装左右两个红外传感器，这可以使得小车在传感器测到地面上的黑线时，能对车头做出偏移，其具体偏移过程是当小车的左方传感器检测到下有黑线时，证明此时车头已经是在向右偏移了，这个时候需要主控芯片来控制左轮减速，这样车子整体才会向左修正，使得循迹小车能回到黑线轨迹上，右侧传感器同理。当黑线在车子正中间时，会被两边传感器检测到，这样小车左右轮会是同样速度，是小车继续沿着黑线直行。这个系统的驱动是使用两个直流电机来让车轮运转。并且采用PWM系统进行调速。
目 录
第一章 绪论 1
1.1项目研究背景及意义 1
1.2项目主要研究内容 2
第二章 总体设计方案及论证 3
2.1系统组成原理 3
2.2功能需求 5
3.2电源设计 6
3.3电机驱动设计 6
3.4红外发射和接收电路制作 6
第四章 软件设计流程 9
4.1软件设计流程 9
4.2光电传感器模块 9
4.3直流电机驱动软件的设计 10
4.4PWM脉宽调速设计 11
4.5智能小车的设计 11
第五章 软件与硬件的整合 15
5.1晶振电路的测试 15
5.2电机驱动模块的调试 15
5.3系统调试 15
第六章 总结 16
致 谢 17
参考文献 18
附录 19
第一章 绪论
1.1项目研究背景及意义
随着电子自动化的发展，各种各样的机器人、电动车被应用于各种工业生产部门。它的出现，迅速的替代了人类操作，并且大大提高了生产效率，减轻了人们的生产强度。与此同时，由于它是非人类工作，可以被运用于各种危险、艰苦和恶劣 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
的工作场合，这意味着它拥有着较大的优越性。
智能车，又称轮式机器人，是一种以电子汽车为背景的创新设计，包括控制、模式识别、传感技术、电子、电气、计算机、机械等多个科学领域。它由路径识别、速度、角度控制等主要模块组成。一般来说，智能车系统需要一个白色场上的汽车来控制汽车的转向角和车速，这样汽车就可以沿任意给定的黑色带状线自动行驶。本次课题设计以此为背景，设计一种简易的基于51单片机的循迹小车，对小车进行运动方向的控制，通过51单片机来控制直流电机的工作，从而实现对整个小车运动系统的控制。
为此，我在网上下载了不少有关红外循迹小车的文献，阅读了其中的二十余篇，发现国内外的研究现状不尽相同，总体概括下来为以下两种：
（1）国外的研究状况
国外智能车的研究早在上世纪50年代就已经开始了，并且我们可以将其大致分为以下三个阶段。
第一阶段 在二十世纪五十年代可以说是智能车辆研究的初始阶段。在这个阶段虽然只能使车辆固定的在一条线路上行进，却已经是一个巨大的突破，即实现了无人驾驶技术。
第二阶段? 开始于八十年代的中后期，从这个时期开始，世界上不少发达国家都开始重视起了智能车，并着手进行了研究。例如欧洲就开始了他们的普罗米修斯项目；美国1995年成立了国家自动化高速公路系统联盟，它的目标是想让智能车更加具有实用性；在亚洲，日本于1996年建立了高速公路先进巡航研究会，它的目的是为了研究智能车的导航系统，这也使得日本在智能车领域的技术取得了进展。
第三阶段?是从九十年代开始的，智能车辆的研究进入了更加深入、系统、大规模的阶段。
可以说，到目前为止，世界上对于智能车辆的研究仍处于第三阶段，因为这代表了国外对于智能车研究发展的方向。在国外众多研究以及设计界中，有不少研究机构脱颖而出，成为了该领域的代表机构，其中著名的有：德意志联邦大学的研究、荷兰鹿特丹港口的研究、日本大阪大学的研究。
（2）国内的研究状况
与国外相比，智能车辆技术的研究起步较晚，始于上世纪80年代中国。而大多数研究仍处于单一技术研究的阶段。虽然我国在智能车技术研究方面落后于发达国家，但也存在一定的技术差距，但取得了许多成果。例如：交通部将其研究纳入“十五”技术发展计划和2010个长期规划。可以预计的是，随着相关领域的共同努力，其智能汽车在中国将大大提高技术水平。
总结：
对于智能小车的研究、开发以及应用涉及范围很广，这将会是一个多领域的科学的综合设计。它是一个近代的新产物，智能小车用途广泛，操作灵活，减少人工成本的因素，在以后也将会作为一个重要的发展方向。
1.2项目主要研究内容
本次设计的课题名称为自动循迹小车设计，所以主要研究的方向为小车的循迹功能。循迹小车使用的是左右两个前轮驱动，两个前轮各用一个直流减速电机驱动，通过调节两个轮子的转速来实现转向。在车体前面装两个个左右红外传感器，这可以使得小车在传感器测到白板上的黑线时，能对车头做出偏移，其具体偏移过程是：当小车左边的传感器测到有黑线时，这意味着车头已经是在向右偏移，这需要主控芯片控制左轮减速，这样车子整体才会向左修正，使得循迹小车能回到黑线轨迹上，右侧传感器同理。当黑线在车子正中间时，会被中间的传感器检测到，这样小车左右轮会是同样速度，使得小车继续沿着黑线直行。
第二章 总体设计方案及论证
2.1系统组成原理
根据课题的要求，确定了如下方案：在一个小车的模型上装载红外探头对行进路线上的黑线进行感应。红外感应探头会将感应到的数据返回到单片机，单片机会发送指令对小车进行巡黑线行进操作，这样就可以利用单片机完成对小车的智能控制，实现自动循迹的功能。
（1）STC89C52作为主控芯片
目 录
第一章 绪论 1
1.1项目研究背景及意义 1
1.2项目主要研究内容 2
第二章 总体设计方案及论证 3
2.1系统组成原理 3
2.2功能需求 5
3.2电源设计 6
3.3电机驱动设计 6
3.4红外发射和接收电路制作 6
第四章 软件设计流程 9
4.1软件设计流程 9
4.2光电传感器模块 9
4.3直流电机驱动软件的设计 10
4.4PWM脉宽调速设计 11
4.5智能小车的设计 11
第五章 软件与硬件的整合 15
5.1晶振电路的测试 15
5.2电机驱动模块的调试 15
5.3系统调试 15
第六章 总结 16
致 谢 17
参考文献 18
附录 19
第一章 绪论
1.1项目研究背景及意义
随着电子自动化的发展，各种各样的机器人、电动车被应用于各种工业生产部门。它的出现，迅速的替代了人类操作，并且大大提高了生产效率，减轻了人们的生产强度。与此同时，由于它是非人类工作，可以被运用于各种危险、艰苦和恶劣 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
的工作场合，这意味着它拥有着较大的优越性。
智能车，又称轮式机器人，是一种以电子汽车为背景的创新设计，包括控制、模式识别、传感技术、电子、电气、计算机、机械等多个科学领域。它由路径识别、速度、角度控制等主要模块组成。一般来说，智能车系统需要一个白色场上的汽车来控制汽车的转向角和车速，这样汽车就可以沿任意给定的黑色带状线自动行驶。本次课题设计以此为背景，设计一种简易的基于51单片机的循迹小车，对小车进行运动方向的控制，通过51单片机来控制直流电机的工作，从而实现对整个小车运动系统的控制。
为此，我在网上下载了不少有关红外循迹小车的文献，阅读了其中的二十余篇，发现国内外的研究现状不尽相同，总体概括下来为以下两种：
（1）国外的研究状况
国外智能车的研究早在上世纪50年代就已经开始了，并且我们可以将其大致分为以下三个阶段。
第一阶段 在二十世纪五十年代可以说是智能车辆研究的初始阶段。在这个阶段虽然只能使车辆固定的在一条线路上行进，却已经是一个巨大的突破，即实现了无人驾驶技术。
第二阶段? 开始于八十年代的中后期，从这个时期开始，世界上不少发达国家都开始重视起了智能车，并着手进行了研究。例如欧洲就开始了他们的普罗米修斯项目；美国1995年成立了国家自动化高速公路系统联盟，它的目标是想让智能车更加具有实用性；在亚洲，日本于1996年建立了高速公路先进巡航研究会，它的目的是为了研究智能车的导航系统，这也使得日本在智能车领域的技术取得了进展。
第三阶段?是从九十年代开始的，智能车辆的研究进入了更加深入、系统、大规模的阶段。
可以说，到目前为止，世界上对于智能车辆的研究仍处于第三阶段，因为这代表了国外对于智能车研究发展的方向。在国外众多研究以及设计界中，有不少研究机构脱颖而出，成为了该领域的代表机构，其中著名的有：德意志联邦大学的研究、荷兰鹿特丹港口的研究、日本大阪大学的研究。
（2）国内的研究状况
与国外相比，智能车辆技术的研究起步较晚，始于上世纪80年代中国。而大多数研究仍处于单一技术研究的阶段。虽然我国在智能车技术研究方面落后于发达国家，但也存在一定的技术差距，但取得了许多成果。例如：交通部将其研究纳入“十五”技术发展计划和2010个长期规划。可以预计的是，随着相关领域的共同努力，其智能汽车在中国将大大提高技术水平。
总结：
对于智能小车的研究、开发以及应用涉及范围很广，这将会是一个多领域的科学的综合设计。它是一个近代的新产物，智能小车用途广泛，操作灵活，减少人工成本的因素，在以后也将会作为一个重要的发展方向。
1.2项目主要研究内容
本次设计的课题名称为自动循迹小车设计，所以主要研究的方向为小车的循迹功能。循迹小车使用的是左右两个前轮驱动，两个前轮各用一个直流减速电机驱动，通过调节两个轮子的转速来实现转向。在车体前面装两个个左右红外传感器，这可以使得小车在传感器测到白板上的黑线时，能对车头做出偏移，其具体偏移过程是：当小车左边的传感器测到有黑线时，这意味着车头已经是在向右偏移，这需要主控芯片控制左轮减速，这样车子整体才会向左修正，使得循迹小车能回到黑线轨迹上，右侧传感器同理。当黑线在车子正中间时，会被中间的传感器检测到，这样小车左右轮会是同样速度，使得小车继续沿着黑线直行。
第二章 总体设计方案及论证
2.1系统组成原理
根据课题的要求，确定了如下方案：在一个小车的模型上装载红外探头对行进路线上的黑线进行感应。红外感应探头会将感应到的数据返回到单片机，单片机会发送指令对小车进行巡黑线行进操作，这样就可以利用单片机完成对小车的智能控制，实现自动循迹的功能。
（1）STC89C52作为主控芯片
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