单片机的agv小车控制系统设计
摘 要本文选择了“基于单片机的AGV小车控制系统设计”作为研究课题，设计了一款以51单片机作为主要控制芯片的智能小车控制系统，实现了导引线检测、路线判断、直流电机控制以及显示控制等功能的智能系统，实现了预期设立的性能指标，使得小车可以通过红外线循迹自动前进，并且实现了较高清晰度的液晶显示功能。本系统突破了目前市面上相关产品所存在的普遍弊端，降低了现有产品的功耗参数，大大提升了现有产品的性价比，实现了智能AGV小车控制系统的改进和优化，使得本次毕业设计非常有意义。笔者所设计的这款自动控制系统经历了硬件系统和软件系统的设计和优化，在硬件上以最少的元器件和最低的成本构建了一个完整的硬件系统；在软件上以最流畅的代码运行方式实现了对硬件的控制，如果将这款智能AGV小车控制系统进行大量生产并将之投向市场，能够大大降低这种产品的成本。
目录
一、引言 1
（一）智能AGV小车系统发展背景介绍 1
（二）国内外发展现状 2
（三）本文主要研究内容 2
二、方案选择及元器件介绍 4
（一）常用单片机的比较与选择 4
（二）AT89C51单片机 5
（三）小型直流电机介绍 6
（四）红外对管传感器模块介绍 7
（五）LCD1602液晶显示器介绍 8
三、硬件系统设计 9
（一）AGV小车系统的系统结构框图设计 9
（二）最小系统设计 10
（三）时钟电路设计 10
（四）复位电路设计 11
（五）车轮传动电机驱动电路设计 12
（六）导引线检测电路设计 13
（七）液晶显示器电路设计 13
四、软件系统设计 14
（一）AGV小车系统的软件工作流程设计 14
（二）车轮传动电机工作流程图设计 15
（十）红外对管工作流程设计 16
（十一）液晶显示器工作流程设计 17
五、 仿真
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与调试 18
六、 实物制作与调试 21
总结 23
七、参考文献 24
致 谢 25
附录一 原理图 26
附录二 程序 27
一、引言
（一）智能AGV小车系统发展背景介绍
所谓的“智能AGV小车系统”是指系统内部被植入了一定程度的数据检测、处理等过程，使其具有处理功能，达到一定程度上的智能意义，它已经不再是传统意义上的小车系统了，设计人员将程序代码嵌入到其内部的智能控制芯片中，通过控制芯片对传感器、驱动器的操作，从而实现系统的自动运行，实现智能AGV小车系统对控制指令的接收、处理、路线识别、外部环境条件的检测、显示、报警或者其他无线通信等功能，这在很大程度上颠覆了人们对于小车系统的想象，它的出现是人类社会进入智能时代或者芯时代的一个典型特征，本文将对这种智能AGV小车系统控制系统的发展背景、国内外发展现状以及本文设计内容做详细介绍。世界上第一台AGV是由美国Barrett电子公司于20世纪50年代初开发成功的，它是一种牵引式小车系统，可方便的与其他物流系统自动连接，提高劳动生产率，提高了装卸搬运的自动化程度。智能AGV小车系统的出现得益于半导体技术的飞速发展与成熟，在半导体技术成熟之前，无论是模拟电子技术还是数字电子技术，都只能停留在理论阶段，很多中设想都得不到实现，因此电子技术长时间停留在举足不前的状态。随着二十世纪中期人类对硅锗等半导体特性的发现，科学家迅速意识到该发现将在很快的时间内将人类社会带入一个崭新的时代，果然如科学家所料，许许多多的半导体器件很快出现在人类社会的各个角落，将这种半导体器件应用在许多已存的电子线路中，科学家发现有了半导体器件的加入，电子线路已经不仅仅是普通的电子线路了，它具有了许许多多不可思议的特性，如对电压、电流的放大、衰减、单向导通等，这些特性的实现使得许多电子线路出现了很多“智能特性”。
本文介绍的这种智能AGV小车系统也得益于半导体器件的出现，通常这种智能系统中的核心部件是一种被称为单片机、DSP、ARM或者FPGA等控制器的芯片，这写芯片在外型上通常有数十个甚至上百个引脚，芯片内部电路通过对这些引脚的高低电平变换，从而实现负责的控制功能，智能AGV小车系统就是通过这个特性实现的——主控芯片通过输入输出不同的高低电平或者连续变化的电压，来改变芯片外部模块的状态，如集成超声波传感器实现障碍物检测、红外对管传感器实现路线识别、Wifi模块/蓝牙实现智能无线控制、显示器、报警器以及无线数据收发模块等，通过这些模块的有序配合，从而实现功能强大并且具有实际应用意义的智能AGV小车控制系统。智能AGV小车系统的出现在一定程度上推进了人类社会前进的脚步，它在一定程度上突破了人们对传统小车的想象，通过实现无线数据收发、控制等新型功能来打破传统的智能AGV小车系统，因此设计出性能更高、功能更强的智能AGV小车系统控制系统是非常必要的。
（二）国内外发展现状
目前国内外对于智能小车系统的研究可谓是处于一种如火如荼的状态，许许多多国内外的研究所、企业机构以及高校实验室都有对于智能小车系统的研究小组，这不仅仅体现了人们对于智能概念的向往和“痴迷”，更体现了智能小车系统带给人类社会的便利和“财富”。前不久美国加州大学的一个实验小组向世界宣布了他们的最新研究成果——能够实现小车组灵活控制的智能系统，将30个小车组成一个智能小车组，通过无线通信协议将这些小车形成一个庞大的有序工作群体，通过管理员对操纵界面的控制，为每个小车发送任务报文，小车组能够高效准确的完成各自的任务，这款系统突破了现有的智能小车系统所能实现的性能指标，将其应用在航空航天领域，能够大大促进人类的科学发展脚步；在国内，东部沿海高校也推出了类似的智能小车系统控制系统，但是距离组建庞大智能车群体指标还有一小段距离。
（三）本文主要研究内容
本文在AGV小车发展背景的基础上选择了AGV小车作为研究课题，考虑到这种控制系统目前的生产成本处于一种较高的位置，使得相关产品的性价比一直上不去，这种现象的关键在于其内部主控芯片以及其他模块的造价昂贵以及开发成本高，因此本文选用了具有超高性价比以及较低功耗的51单片机作为控制系统的主控器件，并结合其他的低价模块，设计一款能够实现自动控制功能的AGV小车系统，并实现以下功能指标。
1）设计AT89C51单片机最小系统，实现对红外对管传感器、LCD1602液晶屏、按键以及直流电机等模块的驱动；
2）通过红外对管实现对黑色导航路线的识别，将检测数据发送给AT89C51单片机，实现快速的小车运行姿态调整；
目录
一、引言 1
（一）智能AGV小车系统发展背景介绍 1
（二）国内外发展现状 2
（三）本文主要研究内容 2
二、方案选择及元器件介绍 4
（一）常用单片机的比较与选择 4
（二）AT89C51单片机 5
（三）小型直流电机介绍 6
（四）红外对管传感器模块介绍 7
（五）LCD1602液晶显示器介绍 8
三、硬件系统设计 9
（一）AGV小车系统的系统结构框图设计 9
（二）最小系统设计 10
（三）时钟电路设计 10
（四）复位电路设计 11
（五）车轮传动电机驱动电路设计 12
（六）导引线检测电路设计 13
（七）液晶显示器电路设计 13
四、软件系统设计 14
（一）AGV小车系统的软件工作流程设计 14
（二）车轮传动电机工作流程图设计 15
（十）红外对管工作流程设计 16
（十一）液晶显示器工作流程设计 17
五、 仿真
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与调试 18
六、 实物制作与调试 21
总结 23
七、参考文献 24
致 谢 25
附录一 原理图 26
附录二 程序 27
一、引言
（一）智能AGV小车系统发展背景介绍
所谓的“智能AGV小车系统”是指系统内部被植入了一定程度的数据检测、处理等过程，使其具有处理功能，达到一定程度上的智能意义，它已经不再是传统意义上的小车系统了，设计人员将程序代码嵌入到其内部的智能控制芯片中，通过控制芯片对传感器、驱动器的操作，从而实现系统的自动运行，实现智能AGV小车系统对控制指令的接收、处理、路线识别、外部环境条件的检测、显示、报警或者其他无线通信等功能，这在很大程度上颠覆了人们对于小车系统的想象，它的出现是人类社会进入智能时代或者芯时代的一个典型特征，本文将对这种智能AGV小车系统控制系统的发展背景、国内外发展现状以及本文设计内容做详细介绍。世界上第一台AGV是由美国Barrett电子公司于20世纪50年代初开发成功的，它是一种牵引式小车系统，可方便的与其他物流系统自动连接，提高劳动生产率，提高了装卸搬运的自动化程度。智能AGV小车系统的出现得益于半导体技术的飞速发展与成熟，在半导体技术成熟之前，无论是模拟电子技术还是数字电子技术，都只能停留在理论阶段，很多中设想都得不到实现，因此电子技术长时间停留在举足不前的状态。随着二十世纪中期人类对硅锗等半导体特性的发现，科学家迅速意识到该发现将在很快的时间内将人类社会带入一个崭新的时代，果然如科学家所料，许许多多的半导体器件很快出现在人类社会的各个角落，将这种半导体器件应用在许多已存的电子线路中，科学家发现有了半导体器件的加入，电子线路已经不仅仅是普通的电子线路了，它具有了许许多多不可思议的特性，如对电压、电流的放大、衰减、单向导通等，这些特性的实现使得许多电子线路出现了很多“智能特性”。
本文介绍的这种智能AGV小车系统也得益于半导体器件的出现，通常这种智能系统中的核心部件是一种被称为单片机、DSP、ARM或者FPGA等控制器的芯片，这写芯片在外型上通常有数十个甚至上百个引脚，芯片内部电路通过对这些引脚的高低电平变换，从而实现负责的控制功能，智能AGV小车系统就是通过这个特性实现的——主控芯片通过输入输出不同的高低电平或者连续变化的电压，来改变芯片外部模块的状态，如集成超声波传感器实现障碍物检测、红外对管传感器实现路线识别、Wifi模块/蓝牙实现智能无线控制、显示器、报警器以及无线数据收发模块等，通过这些模块的有序配合，从而实现功能强大并且具有实际应用意义的智能AGV小车控制系统。智能AGV小车系统的出现在一定程度上推进了人类社会前进的脚步，它在一定程度上突破了人们对传统小车的想象，通过实现无线数据收发、控制等新型功能来打破传统的智能AGV小车系统，因此设计出性能更高、功能更强的智能AGV小车系统控制系统是非常必要的。
（二）国内外发展现状
目前国内外对于智能小车系统的研究可谓是处于一种如火如荼的状态，许许多多国内外的研究所、企业机构以及高校实验室都有对于智能小车系统的研究小组，这不仅仅体现了人们对于智能概念的向往和“痴迷”，更体现了智能小车系统带给人类社会的便利和“财富”。前不久美国加州大学的一个实验小组向世界宣布了他们的最新研究成果——能够实现小车组灵活控制的智能系统，将30个小车组成一个智能小车组，通过无线通信协议将这些小车形成一个庞大的有序工作群体，通过管理员对操纵界面的控制，为每个小车发送任务报文，小车组能够高效准确的完成各自的任务，这款系统突破了现有的智能小车系统所能实现的性能指标，将其应用在航空航天领域，能够大大促进人类的科学发展脚步；在国内，东部沿海高校也推出了类似的智能小车系统控制系统，但是距离组建庞大智能车群体指标还有一小段距离。
（三）本文主要研究内容
本文在AGV小车发展背景的基础上选择了AGV小车作为研究课题，考虑到这种控制系统目前的生产成本处于一种较高的位置，使得相关产品的性价比一直上不去，这种现象的关键在于其内部主控芯片以及其他模块的造价昂贵以及开发成本高，因此本文选用了具有超高性价比以及较低功耗的51单片机作为控制系统的主控器件，并结合其他的低价模块，设计一款能够实现自动控制功能的AGV小车系统，并实现以下功能指标。
1）设计AT89C51单片机最小系统，实现对红外对管传感器、LCD1602液晶屏、按键以及直流电机等模块的驱动；
2）通过红外对管实现对黑色导航路线的识别，将检测数据发送给AT89C51单片机，实现快速的小车运行姿态调整；
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