寻迹小车在仓储物流中的运用
摘 要本文设计的这款自动循迹智能车系统能够对黑色引导线进行实时检测并且能够通过内部智能微处理器实现左右两轮电机转速的差别，使得智能小车能够实时地沿着黑色导航线保持前进，通过左右两侧红外探头检测到的黑色导航线位置来快速调整小车车身的左右转或者直行状态，在车辆行驶过程中智能小车能够实现定时停止和定时行驶的动作切换，当定时时间1到达后左右两轮电机迅速停止转动，智能小车停止前进，而当定时时间2来临后小车则匀速保持前进状态。在系统的硬件电路方面配置了STC89C51单片机最小系统电路以及MX1508直流电机驱动电路、红外线检测电路、AT24C02型EEPROM电路设计和直流电机驱动电路等一些子电路。
目录
一、 引言 1
（一） 自动循迹智能车的发展背景 1
（二） 自动循迹智能车的国内外发展现状 1
（三） 自动循迹智能车在未来物流业方面的应用 1
（四） 本文主要研究内容 2
二、 自动循迹智能车的方案设计 3
三、 系统硬件设计 4
（一） 自动循迹智能车主控电路设计 4
（二） 左右两轮直流电机的驱动电路设计 5
（三） 小车黑色导引线检测电路设计 7
（四） 小车工作参数数据存储电路设计 8
四、 系统软件设计 11
（一） 自动循迹智能车的主程序流程设计 11
（二） 左右两侧探头检测子程序流程设计 12
（三） 小车工作参数数据存储子程序设计 12
五、 实物制作与安装 14
总结 16
参考文献 17
致 谢 18
附录一 原理图 19
附录二 PCB图 20
附录三 元件列表 21
附录四 程序 22
引言
自动循迹智能车的发展背景
所谓的自动循迹智能车系统在架构方面不单单是一种硬件架构或者纯软件代码，它是一种将微处理器芯片、MX1508直流电机驱动芯片、红外传感器、AT24C02型EEPROM和小型直流电机等巧妙的连接在一起构成硬件系统后，随后通过C语言等程序语言编写出用于控制微处理 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
器芯片的代码，通过编译器对C语言代码的编译功能将人机语言转换成机器代码后，通过特殊的烧录连接器将机器代码文件下载到微处理器芯片中进行执行，最终使得系统能够按照设计师所设计的动作进行执行，表现出各项智能功能，这就是所谓的自动循迹智能车系统，一种将硬件电路和软件代码统一起来的系统。本课题将要设计的这款自动循迹智能车系统经过多年的发展后，普遍都能够实现直流电机驱动、红外线感应、掉电保存和直流电机控制等一些功能，通过对现有的资料进行了详细查阅后可以总结出，自动循迹智能车系统的性能优劣与其内部的主控器件的性能息息相关，在现在市场上，往往一些中高端的产品大多数都采用了全数字化微处理器芯片进行信号采集和处理，DSP处理器或者单片机和FPGA联合构建的架构是这些中高端产品最青睐的方案，由于DSP和FPGA芯片的内部硬件乘法器模块能够实现对信号快速的运算能力，尤其是需要一些卷积的算法，而大多数信号处理都需要这个运算过程，所以相比于单片机芯片，这种微处理器能够将数据运算过程表现的非常轻松。说到自动循迹智能车系统的发展过程，不得不说的是这种自动循迹智能车系统要想实现更多更复杂的智能化功能，必须要借助传感器模块，通过高性能的传感器将外部的非电量信号转换成电量信号，传感器研发技术在最近几年也取得了飞速的发展，带动了自动循迹智能车系统不断向高精度高智能化方向发展。
自动循迹智能车的国内外发展现状
自动循迹智能车系统目前在国内外的发展现状可以通过与这类系统有关的产品来进行反映，目前市面上的自动循迹智能车系统相关产品大致可以分为高中档和低档等层次，这种分类方法主要是通过这些产品所能够表现出来的最大性能来进行划分的，由于具备高端性能的自动循迹智能车系统产品的内部往往采用了高性能的微处理器和精密芯片来实现，这些芯片目前还只能依靠进口来获得，国内尚且没有掌握核心研发技术，而欧美国家目前不但掌握了与之相关的高性能芯片的研发技术，而且能够独立的通过这些芯片的搭建，配备高效的算法流程实现高端性能的自动循迹智能车系统，所以国内的研发团队还有一段很长的路要走。
自动循迹智能车在未来物流业方面的应用
本课题设计的这种智能车主要是用于一些物流场合，通过这种智能车的实现，经过现场当航线的灵活布置，使得车辆可以自动沿着预定的导航线方向自动前行，行驶过程中无需驾驶员的干预，这样即能够解放了劳动力，有能够大大节省物流成本，而这种智能车的自动循迹功能则是其能够适用于物流场合的重要功能，所以目前很多企业都在投入大量人力物力研究这种车型。
本文主要研究内容
本文选用了一款高性能的STC89C51单片机芯片作为主控微处理器设计了性能高于大多数相关产品的自动循迹智能车系统，它能够对黑色引导线进行实时检测并且能够通过内部智能微处理器实现左右两轮电机转速的差别，使得智能小车能够实时地沿着黑色导航线保持前进，通过左右两侧红外探头检测到的黑色导航线位置来快速调整小车车身的左右转或者直行状态，在车辆行驶过程中智能小车能够实现定时停止和定时行驶的动作切换，当定时时间1到达后左右两轮电机迅速停止转动，智能小车停止前进，而当定时时间2来临后小车则匀速保持前进状态，下列为本课题将要实现的各项功能指标。
1、能够通过MX1508直流电机驱动芯片使得STC89C51单片机产生的脉冲信号得到功率增益，使得输入到直流电机中的脉冲能够直接让直流电机转动；
2、能够通过STC89C51单片机的普通GPIO管脚实现对红外传感器输出信号的检测，通过检测结果判断当前环境红外线强弱；
3、能够通过STC89C51单片机对AT24C02型号的EEPROM芯片的驱动，实现将自动循迹智能车系统产生的重要参数进行掉电保存；
4、能够通过STC89C51单片机对直流电机的工作状态进行控制，通过PWM占空比的增加、降低或者维持不变，来实现直流电机转速的的增加、降低或者维持不变；
自动循迹智能车的方案设计
为了实现智能小车的自动循迹功能，本课题采用了红外线自动循迹的方案，即通过检测红外线反射的方式来判断黑色导引线的位置，从而实现智能车车身姿态的调整，本课题通过下图中的左右两侧红外线探头来实现这一功能，这两个红外探头的电路完全一致，在智能车行驶过程中黑色导引线将处于左右两侧探头之间，当小车在行驶过程中如果左侧探头检测到黑色导引线，那么左侧探头将输出高电平给单片机的P1.6管脚，此时智能微处理器将认为此时小车应该左转调整车身才能够实现继续保持前进路线，而当小车在行驶过程中如果右侧探头检测到黑色导引线，那么右侧探头将输出高电平给单片机的P1.7管脚，此时智能微处理器将认为此时小车应该右转调整车身才能够实现继续保持前进路线，这是实现自动循迹的原理。为了实现小车左右转和执行状态的控制，本课题将通过下图中的直流电机驱动器以及左右两轮两个直流电机来实现，STC89C51单片机将为左右两轮电机分别输出两路PWM波来实现对电机的各自转速和转向的控制，从而实现左右转和直行的动作。
目录
一、 引言 1
（一） 自动循迹智能车的发展背景 1
（二） 自动循迹智能车的国内外发展现状 1
（三） 自动循迹智能车在未来物流业方面的应用 1
（四） 本文主要研究内容 2
二、 自动循迹智能车的方案设计 3
三、 系统硬件设计 4
（一） 自动循迹智能车主控电路设计 4
（二） 左右两轮直流电机的驱动电路设计 5
（三） 小车黑色导引线检测电路设计 7
（四） 小车工作参数数据存储电路设计 8
四、 系统软件设计 11
（一） 自动循迹智能车的主程序流程设计 11
（二） 左右两侧探头检测子程序流程设计 12
（三） 小车工作参数数据存储子程序设计 12
五、 实物制作与安装 14
总结 16
参考文献 17
致 谢 18
附录一 原理图 19
附录二 PCB图 20
附录三 元件列表 21
附录四 程序 22
引言
自动循迹智能车的发展背景
所谓的自动循迹智能车系统在架构方面不单单是一种硬件架构或者纯软件代码，它是一种将微处理器芯片、MX1508直流电机驱动芯片、红外传感器、AT24C02型EEPROM和小型直流电机等巧妙的连接在一起构成硬件系统后，随后通过C语言等程序语言编写出用于控制微处理 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
器芯片的代码，通过编译器对C语言代码的编译功能将人机语言转换成机器代码后，通过特殊的烧录连接器将机器代码文件下载到微处理器芯片中进行执行，最终使得系统能够按照设计师所设计的动作进行执行，表现出各项智能功能，这就是所谓的自动循迹智能车系统，一种将硬件电路和软件代码统一起来的系统。本课题将要设计的这款自动循迹智能车系统经过多年的发展后，普遍都能够实现直流电机驱动、红外线感应、掉电保存和直流电机控制等一些功能，通过对现有的资料进行了详细查阅后可以总结出，自动循迹智能车系统的性能优劣与其内部的主控器件的性能息息相关，在现在市场上，往往一些中高端的产品大多数都采用了全数字化微处理器芯片进行信号采集和处理，DSP处理器或者单片机和FPGA联合构建的架构是这些中高端产品最青睐的方案，由于DSP和FPGA芯片的内部硬件乘法器模块能够实现对信号快速的运算能力，尤其是需要一些卷积的算法，而大多数信号处理都需要这个运算过程，所以相比于单片机芯片，这种微处理器能够将数据运算过程表现的非常轻松。说到自动循迹智能车系统的发展过程，不得不说的是这种自动循迹智能车系统要想实现更多更复杂的智能化功能，必须要借助传感器模块，通过高性能的传感器将外部的非电量信号转换成电量信号，传感器研发技术在最近几年也取得了飞速的发展，带动了自动循迹智能车系统不断向高精度高智能化方向发展。
自动循迹智能车的国内外发展现状
自动循迹智能车系统目前在国内外的发展现状可以通过与这类系统有关的产品来进行反映，目前市面上的自动循迹智能车系统相关产品大致可以分为高中档和低档等层次，这种分类方法主要是通过这些产品所能够表现出来的最大性能来进行划分的，由于具备高端性能的自动循迹智能车系统产品的内部往往采用了高性能的微处理器和精密芯片来实现，这些芯片目前还只能依靠进口来获得，国内尚且没有掌握核心研发技术，而欧美国家目前不但掌握了与之相关的高性能芯片的研发技术，而且能够独立的通过这些芯片的搭建，配备高效的算法流程实现高端性能的自动循迹智能车系统，所以国内的研发团队还有一段很长的路要走。
自动循迹智能车在未来物流业方面的应用
本课题设计的这种智能车主要是用于一些物流场合，通过这种智能车的实现，经过现场当航线的灵活布置，使得车辆可以自动沿着预定的导航线方向自动前行，行驶过程中无需驾驶员的干预，这样即能够解放了劳动力，有能够大大节省物流成本，而这种智能车的自动循迹功能则是其能够适用于物流场合的重要功能，所以目前很多企业都在投入大量人力物力研究这种车型。
本文主要研究内容
本文选用了一款高性能的STC89C51单片机芯片作为主控微处理器设计了性能高于大多数相关产品的自动循迹智能车系统，它能够对黑色引导线进行实时检测并且能够通过内部智能微处理器实现左右两轮电机转速的差别，使得智能小车能够实时地沿着黑色导航线保持前进，通过左右两侧红外探头检测到的黑色导航线位置来快速调整小车车身的左右转或者直行状态，在车辆行驶过程中智能小车能够实现定时停止和定时行驶的动作切换，当定时时间1到达后左右两轮电机迅速停止转动，智能小车停止前进，而当定时时间2来临后小车则匀速保持前进状态，下列为本课题将要实现的各项功能指标。
1、能够通过MX1508直流电机驱动芯片使得STC89C51单片机产生的脉冲信号得到功率增益，使得输入到直流电机中的脉冲能够直接让直流电机转动；
2、能够通过STC89C51单片机的普通GPIO管脚实现对红外传感器输出信号的检测，通过检测结果判断当前环境红外线强弱；
3、能够通过STC89C51单片机对AT24C02型号的EEPROM芯片的驱动，实现将自动循迹智能车系统产生的重要参数进行掉电保存；
4、能够通过STC89C51单片机对直流电机的工作状态进行控制，通过PWM占空比的增加、降低或者维持不变，来实现直流电机转速的的增加、降低或者维持不变；
自动循迹智能车的方案设计
为了实现智能小车的自动循迹功能，本课题采用了红外线自动循迹的方案，即通过检测红外线反射的方式来判断黑色导引线的位置，从而实现智能车车身姿态的调整，本课题通过下图中的左右两侧红外线探头来实现这一功能，这两个红外探头的电路完全一致，在智能车行驶过程中黑色导引线将处于左右两侧探头之间，当小车在行驶过程中如果左侧探头检测到黑色导引线，那么左侧探头将输出高电平给单片机的P1.6管脚，此时智能微处理器将认为此时小车应该左转调整车身才能够实现继续保持前进路线，而当小车在行驶过程中如果右侧探头检测到黑色导引线，那么右侧探头将输出高电平给单片机的P1.7管脚，此时智能微处理器将认为此时小车应该右转调整车身才能够实现继续保持前进路线，这是实现自动循迹的原理。为了实现小车左右转和执行状态的控制，本课题将通过下图中的直流电机驱动器以及左右两轮两个直流电机来实现，STC89C51单片机将为左右两轮电机分别输出两路PWM波来实现对电机的各自转速和转向的控制，从而实现左右转和直行的动作。
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