单片机的智能小车设计
摘 要本课题设计了一款智能循迹避障小车系统，通过各项功能的设计使得这款智能小车具备了多项功能，在其工作过程中这款小车能够自动识别地面上的黑色导航线路，通过多个智能探头将采集到的导航线信息数据送入到智能微处理器中进行处理，通过对左右两个驱动轮转速的独立控制，使得小车能够完成直行、左转、右转和停止等动作，与此同时在小车前进过程中如果探测到前方有障碍物，那么小车将立即停止前进，并通过报警器进行报警提示。本课题在硬件系统方面将电路划分为LCD1602显示电路、报警电路、MX1508直流电机驱动电路、红外线检测电路和直流电机驱动电路等，在主控核心方案的选择方面则使用了AT89S51单片机作为控制器，使用了C语言编写了用于控制AT89S51单片机的程序代码，经过KEIL软件编译生成HEX目标文件后烧录到主控芯片中，通过其GPIO管脚对LCD1602液晶屏幕、有源蜂鸣器、MX1508直流电机驱动芯片、LS5V型红外线传感器和直流电机的驱动。为了对设计成果的各个环节进行验证，以便从验证结果实现对智能循迹避障小车系统的优化和改进，经过了多次的实验验证，本系统表现出了稳定的工作状态。
目录
一、 引言 1
（一） 智能循迹避障小车的发展背景 1
（二） 智能循迹避障小车的国内外发展现状 1
（三） 本文主要研究内容 2
二、 智能循迹避障小车的方案设计 3
三、 系统硬件设计 4
（一） 智能循迹避障小车主控电路设计 4
（二） 左右两侧轮的电机驱动电路设计 5
（三） 障碍物检测电路设计 7
（四） 地面黑色导航线检测电路设计 8
（五） 避障报警电路设计 9
四、 系统软件设计 11
（一） 智能循迹避障小车主程序的设计 11
（二） 避障报警子程序设计 12
（三） 地面黑色导航线检测子程序设计 13
五、 实物制作与调试 15
（一） 实物安装 15
（二） 实物调试 16
（三） 问题总结 19
结束语 20
参考文献 21
致 谢 22
附录一 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
原理图 23
附录二 PCB图 24
附录三 元件列表 25
附录四 实物图 26
附录五 程序 27
引言
智能循迹避障小车的发展背景
本课题将要设计的这款智能循迹避障小车系统是科学技术飞速发展后的一个必然产物，虽然在此之前这种控制系统的相关产品已经出现，但是越来越多的用户已经无法满足于这些产品的实现现状，相比于他们每天都在使用的智能手机、智能仪器来说，智能循迹避障小车系统的智能程度还远远无法达到这个阶段，而且大多数生产企业对于这种控制系统的研发没有使用到最为先进的技术，包括控制系统、硬件传感器以及算法流程等，这主要是因为一些企业考虑到智能循迹避障小车系统的成本因素，无法投入大量的研发成本去无止尽的提升系统性能，同时考虑到大多数用户的消费水平，只能采用性价比最高的研发方案来对智能循迹避障小车系统进行设计。智能循迹避障小车系统的发展与单片机技术紧密相关，从上个世纪八十年代至今单片机技术已经经历了三十多年的发展历程，从最初的四位机到当今正在完善的六十四位机，可谓是飞速发展，然而最早的智能循迹避障小车系统的出现是在单片机技术出现之前就已经登上了历史舞台，当时电子技术的发展还处于模拟电子、大型继电器组控制器为主的阶段，此时的智能循迹避障小车系统内部主要是由一些功能简单、外形体积特别庞大的模拟电路作为核心架构，当然一些应用环境中还要求当时的系统必须具备控制功能，可以使得用户能够根据需求灵活的对智能循迹避障小车系统的工作参数和过程进行一些选择和控制，那时候需要通过继电器组构成简易的控制器来实现控制作用，使得智能循迹避障小车系统能够完成一些控制功能。AT89S51单片机是在单片机技术刚兴起时就已经出现，在此期间经历了不断的优化和发展，其内部结构框架已经被优化的非常完善，在智能循迹避障小车系统的发展历程中，出现了很多以AT89S51单片机来作为其内部主控核心的产品，通过资料的查阅可以知道，设计者主要考虑到了AT89S51单片机不但拥有强大的控制性能，而且价格也相对比较低，是智能循迹避障小车系统微处理器的首要选择，所以经过长年的发展后，大多数通过AT89S51单片机来作为主控并且具有高端性能的智能循迹避障小车系统设计开发资料都能够被人们免费查阅，这也在某种程度上促进了以AT89S51单片机作为主控的智能循迹避障小车系统的进一步发展。
智能循迹避障小车的国内外发展现状
智能循迹避障小车系统发展到今天这个阶段可以说是达到了一个成熟的阶段，主要表现在设计人员能够从市面上众多优秀的主控微处理器中选择出自己所需的型号，在32位微处理器领域，ARM7、ARM9以及意法半导体公司推出的STM32都是现如今国内外大多数嵌入式系统所青睐的主控芯片，而在智能循迹避障小车系统的设计方案方面，由于有较高质量的硬件设备作为基础，所以绝大多数的智能循迹避障小车产品都能够表现出非常高的稳定性和性能。
在智能循迹避障小车系统的普及推广方面，由于目前市面上对于这种系统产品的需求较大，较多领域都在使用这种系统所提供的功能，所以有些研发单位就将这种智能循迹避障小车系统做成一个单独的功能模块，使其外形体积和成本大幅压缩，并且提供丰富的对外接口，使得其他用户能够直接使用这种智能循迹避障小车系统集成模块，这样就免去了再次开发的不必要麻烦。
本文主要研究内容
本文将要研究的是一款能够实现高清显示参数、蜂鸣式报警、电脉冲信号功率放大、红外线检测和直流电机控制等功能的智能循迹避障小车系统，这款系统是基于AT89S51单片机开发平台而设计实现的，能够自动识别地面上的黑色导航线路，通过多个智能探头将采集到的导航线信息数据送入到智能微处理器中进行处理，通过对左右两个驱动轮转速的独立控制，使得小车能够完成直行、左转、右转和停止等动作，与此同时在小车前进过程中如果探测到前方有障碍物，那么小车将立即停止前进，并通过报警器进行报警提示。
智能循迹避障小车的方案设计
智能循迹避障小车系统系统以AT89S51单片机作为核心部分，在其片外配置了避障报警电路、MX1508直流电机驱动电路、障碍物检测电路、导航线检测电路等部分，接下来将通过下图中的系统框图来说明各项功能的实现方案。
目录
一、 引言 1
（一） 智能循迹避障小车的发展背景 1
（二） 智能循迹避障小车的国内外发展现状 1
（三） 本文主要研究内容 2
二、 智能循迹避障小车的方案设计 3
三、 系统硬件设计 4
（一） 智能循迹避障小车主控电路设计 4
（二） 左右两侧轮的电机驱动电路设计 5
（三） 障碍物检测电路设计 7
（四） 地面黑色导航线检测电路设计 8
（五） 避障报警电路设计 9
四、 系统软件设计 11
（一） 智能循迹避障小车主程序的设计 11
（二） 避障报警子程序设计 12
（三） 地面黑色导航线检测子程序设计 13
五、 实物制作与调试 15
（一） 实物安装 15
（二） 实物调试 16
（三） 问题总结 19
结束语 20
参考文献 21
致 谢 22
附录一 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
原理图 23
附录二 PCB图 24
附录三 元件列表 25
附录四 实物图 26
附录五 程序 27
引言
智能循迹避障小车的发展背景
本课题将要设计的这款智能循迹避障小车系统是科学技术飞速发展后的一个必然产物，虽然在此之前这种控制系统的相关产品已经出现，但是越来越多的用户已经无法满足于这些产品的实现现状，相比于他们每天都在使用的智能手机、智能仪器来说，智能循迹避障小车系统的智能程度还远远无法达到这个阶段，而且大多数生产企业对于这种控制系统的研发没有使用到最为先进的技术，包括控制系统、硬件传感器以及算法流程等，这主要是因为一些企业考虑到智能循迹避障小车系统的成本因素，无法投入大量的研发成本去无止尽的提升系统性能，同时考虑到大多数用户的消费水平，只能采用性价比最高的研发方案来对智能循迹避障小车系统进行设计。智能循迹避障小车系统的发展与单片机技术紧密相关，从上个世纪八十年代至今单片机技术已经经历了三十多年的发展历程，从最初的四位机到当今正在完善的六十四位机，可谓是飞速发展，然而最早的智能循迹避障小车系统的出现是在单片机技术出现之前就已经登上了历史舞台，当时电子技术的发展还处于模拟电子、大型继电器组控制器为主的阶段，此时的智能循迹避障小车系统内部主要是由一些功能简单、外形体积特别庞大的模拟电路作为核心架构，当然一些应用环境中还要求当时的系统必须具备控制功能，可以使得用户能够根据需求灵活的对智能循迹避障小车系统的工作参数和过程进行一些选择和控制，那时候需要通过继电器组构成简易的控制器来实现控制作用，使得智能循迹避障小车系统能够完成一些控制功能。AT89S51单片机是在单片机技术刚兴起时就已经出现，在此期间经历了不断的优化和发展，其内部结构框架已经被优化的非常完善，在智能循迹避障小车系统的发展历程中，出现了很多以AT89S51单片机来作为其内部主控核心的产品，通过资料的查阅可以知道，设计者主要考虑到了AT89S51单片机不但拥有强大的控制性能，而且价格也相对比较低，是智能循迹避障小车系统微处理器的首要选择，所以经过长年的发展后，大多数通过AT89S51单片机来作为主控并且具有高端性能的智能循迹避障小车系统设计开发资料都能够被人们免费查阅，这也在某种程度上促进了以AT89S51单片机作为主控的智能循迹避障小车系统的进一步发展。
智能循迹避障小车的国内外发展现状
智能循迹避障小车系统发展到今天这个阶段可以说是达到了一个成熟的阶段，主要表现在设计人员能够从市面上众多优秀的主控微处理器中选择出自己所需的型号，在32位微处理器领域，ARM7、ARM9以及意法半导体公司推出的STM32都是现如今国内外大多数嵌入式系统所青睐的主控芯片，而在智能循迹避障小车系统的设计方案方面，由于有较高质量的硬件设备作为基础，所以绝大多数的智能循迹避障小车产品都能够表现出非常高的稳定性和性能。
在智能循迹避障小车系统的普及推广方面，由于目前市面上对于这种系统产品的需求较大，较多领域都在使用这种系统所提供的功能，所以有些研发单位就将这种智能循迹避障小车系统做成一个单独的功能模块，使其外形体积和成本大幅压缩，并且提供丰富的对外接口，使得其他用户能够直接使用这种智能循迹避障小车系统集成模块，这样就免去了再次开发的不必要麻烦。
本文主要研究内容
本文将要研究的是一款能够实现高清显示参数、蜂鸣式报警、电脉冲信号功率放大、红外线检测和直流电机控制等功能的智能循迹避障小车系统，这款系统是基于AT89S51单片机开发平台而设计实现的，能够自动识别地面上的黑色导航线路，通过多个智能探头将采集到的导航线信息数据送入到智能微处理器中进行处理，通过对左右两个驱动轮转速的独立控制，使得小车能够完成直行、左转、右转和停止等动作，与此同时在小车前进过程中如果探测到前方有障碍物，那么小车将立即停止前进，并通过报警器进行报警提示。
智能循迹避障小车的方案设计
智能循迹避障小车系统系统以AT89S51单片机作为核心部分，在其片外配置了避障报警电路、MX1508直流电机驱动电路、障碍物检测电路、导航线检测电路等部分，接下来将通过下图中的系统框图来说明各项功能的实现方案。
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