单片机的agv小车控制系统设计
目 录
一、 引言 1
二、 方案选择及元器件介绍 3
（一） 主控核心的选择与对比 3
（二） AT89C51单片机概述 3
（三） 红外对管模块介绍 5
（四） 直流电机概述 6
（五） 直流电机使用方法 6
（六） 直流电机驱动芯片 7
（七） LCD1602液晶概述 7
三、 硬件系统设计 9
（一） 方案设计 9
（二） AT89C51单片机最小系统构建 9
（三） 红外对管模块电路设计 11
（四） 直流电机及其驱动电路设计 12
（五） LCD1602液晶显示器电路设计 13
四、 软件系统设计 14
（一） 软件系统流程图设计 14
（二） 红外对管模块工作流程图设计 15
（三） LCD1602显示流程设计 16
五、 系统仿真 18
总结 23
致谢 24
参考文献 25
附录一 原理图 26
附录二 PCB图 27
附录三 元件列表 28
一、引言
所谓AGV小车就是指能够通过自身具备的导引功能而按照路线自动前进的智能小车，AGV小车的出现是自动化技术和智能技术的一个典型反映，它是在自动化技术成熟之后依托于高性能的微处理器而实现的，目前AGV小车大多数通过电磁或者光学现象而完成自动导引，由于AGV小车能够自动根据路线行驶，无需配置专门的驾驶员?，因此在一些高温或者有毒的恶劣环境中具有广泛的应用，它能够载着货物按照预定路线到达目的地。目前AGV小车主要表现为以下四个典型特点，一是高度的自动化，当车间的某一位置需要货物时，控制人员只需要通过计算机对AGV小车发出相关指令，小车会自动行驶到特定位置取货物，然后按照预定路线行驶到预定位置；二是AGV小车能够自动完成充电动作，其控制系统内部配置了一个专门的电量检测电路，实现对其电源电池的剩余电量测量，当电量低于设定阀值时，AGV自动行驶到充电位置进行充电；三是欣赏价值高，其简约的外表下能够完成一系列智能导引动作
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
下四个典型特点，一是高度的自动化，当车间的某一位置需要货物时，控制人员只需要通过计算机对AGV小车发出相关指令，小车会自动行驶到特定位置取货物，然后按照预定路线行驶到预定位置；二是AGV小车能够自动完成充电动作，其控制系统内部配置了一个专门的电量检测电路，实现对其电源电池的剩余电量测量，当电量低于设定阀值时，AGV自动行驶到充电位置进行充电；三是欣赏价值高，其简约的外表下能够完成一系列智能导引动作，使得它具有很大的魅力；四是它的体积往往很小，能够自由灵活的穿梭于车间过道中，提高车间的生产效率。由此高性能的AGV小车无论实在车间还是其他作业部门，都能以其独特的功能为提高生产效率贡献出巨大的力量，因此本文以基于单片机的AGV小车为课题，选用高性能低成本的单片机作为微处理器，红外对管作为路线识别模块，锂电池组作为AGV小车的供电电源，并通过内阻检测法检测锂电池组的剩余电量，以此设计了一个高性能的AHGV智能小车。通常情况下以红外对管模块识别路线的智能小车称为红外循迹小车，红外对管主要是一个红外线发射管和一个红外线接收管，当给红外发射管上电后，内部的发光部件向外发出人眼看不见的红外光线，当红外光线遇到障碍物后会被反射，这样红外接收管就能够将反射回来的红外线接收住，并以输出直流电压的形式反应接收到的红外线强度，红外线强度越大，则输出的直流电压越大，需要着重说明的是，不同颜色对红外线的吸收程度不同，黑色吸收的最为厉害，因此红外循迹小车的导引路线都是黑色的，当红外对管发射的红外线射到导引路线或者非路线（颜色浅）时，红外接收管接收到的红外线强度不同，即只有沿黑色的导引路线行驶时，红外对管输出的直流电压值才最小，因此红外循迹AGV小车就是以这种原理自动导引的。由于红外对管的成本极低，因此往往基于红外循迹的AGV小车不但总体成本低，而且能表现出优异的性能。
目前国内外对于AGV小车的研究，最为成熟的是电磁以及光学引导，在控制人员的电脑控制下，AGV能够在车间自动完成路线导引，并自动完成取货和送货的动作，全程无需专门的驾驶员，另外AGV往往是电动的，当其剩余电量低于阀值时，AGV能够自动行驶至充电处完成充电动作。目前国内外面临的技术难题是，如何在保证正常工作的情况下提高AGV的速度，另外现在锂电池技术日益发展，单位畜电量能力大大增加，因此技术人员要将过去的锂电池淘汰掉，更换新电池。
二、方案选择及元器件介绍
（一）主控核心的选择与对比
方案一：选择8位的C51(Intel公司的MCS-51单片机系列)内核单片机作为主控核心，由于51单片机进入中国学生的视野比较早，它通常作为高校里单片机课程的主要教学题材，因此具有广泛可使用的资料和现成例程，其库函数目前也比较丰富，因此在使用时比较容易上手，尤其是对刚开始迈进单片机大门的学生来说。目前使用最广泛的AT89C51和STC89C51同是采用经典51内核的8位单片机，这两者的区别是AT89C51是单片机巨头ATMEL公司研发的，STC89C51是国内的宏晶公司推出的，两者相互兼容，另外最基本的C51单片机采用串口下载程序，不需要昂贵的仿真器，因此成本非常低。但是其缺点也非常明显，由于C51单片机比较基础，因此其内部资源非常贫乏，只集成了UART、定时器等模块，中断资源比较少，只有P3.2和P3.3两个管脚能够进入管脚中断，其他管脚无中断能力，因此在开发大型的复杂项目时将显得非常逊色，如果需要使用AD转换或者DA转换等功能时，需要在片外扩展相关芯片，因此电路形式将显得复杂。
方案二：选择美国德州仪器（TI）公司研发的MSP430系列单片机作为主控核心，这种单片机进入市场的最大优势是其低功耗性能，该公司曾用一个新鲜柠檬的汁液进行处理来给430单片机供电，以此来展示其低功耗的优势。430单片机采用了RISC精简指令系统，另外430是一种16位单片机，该系列单片机的高端型号的主频能够达到40M，处理速度相对于经典的8位单片机来说非常快。430单片机中大多数芯片具有JTAG口，这使得用户能够通过专用的仿真器来设置断点来分析程序的运行现象，方便查看相关的寄存器值，给程序调试带来了极大的方便，为项目的成功带来了极大的保障，然而这种仿真器的成本相对昂贵，给学生实验带来诸多不便。在优势方面，430单片机的内部资源相对丰富，大多数型号都集成了AD、DA、硬件IIC、定时器以及UART等资源，在使用时配置比较方便。然而其缺点也非常明显，由于低功耗的430单片机主要应用在一些手持设备上，用户主要是一些手持仪器研发公司，因此对于430单片机的开发资料学生不能方便触及到，给学生学习带来诸多不利。
综上所述各种常用单片机
一、 引言 1
二、 方案选择及元器件介绍 3
（一） 主控核心的选择与对比 3
（二） AT89C51单片机概述 3
（三） 红外对管模块介绍 5
（四） 直流电机概述 6
（五） 直流电机使用方法 6
（六） 直流电机驱动芯片 7
（七） LCD1602液晶概述 7
三、 硬件系统设计 9
（一） 方案设计 9
（二） AT89C51单片机最小系统构建 9
（三） 红外对管模块电路设计 11
（四） 直流电机及其驱动电路设计 12
（五） LCD1602液晶显示器电路设计 13
四、 软件系统设计 14
（一） 软件系统流程图设计 14
（二） 红外对管模块工作流程图设计 15
（三） LCD1602显示流程设计 16
五、 系统仿真 18
总结 23
致谢 24
参考文献 25
附录一 原理图 26
附录二 PCB图 27
附录三 元件列表 28
一、引言
所谓AGV小车就是指能够通过自身具备的导引功能而按照路线自动前进的智能小车，AGV小车的出现是自动化技术和智能技术的一个典型反映，它是在自动化技术成熟之后依托于高性能的微处理器而实现的，目前AGV小车大多数通过电磁或者光学现象而完成自动导引，由于AGV小车能够自动根据路线行驶，无需配置专门的驾驶员?，因此在一些高温或者有毒的恶劣环境中具有广泛的应用，它能够载着货物按照预定路线到达目的地。目前AGV小车主要表现为以下四个典型特点，一是高度的自动化，当车间的某一位置需要货物时，控制人员只需要通过计算机对AGV小车发出相关指令，小车会自动行驶到特定位置取货物，然后按照预定路线行驶到预定位置；二是AGV小车能够自动完成充电动作，其控制系统内部配置了一个专门的电量检测电路，实现对其电源电池的剩余电量测量，当电量低于设定阀值时，AGV自动行驶到充电位置进行充电；三是欣赏价值高，其简约的外表下能够完成一系列智能导引动作
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
下四个典型特点，一是高度的自动化，当车间的某一位置需要货物时，控制人员只需要通过计算机对AGV小车发出相关指令，小车会自动行驶到特定位置取货物，然后按照预定路线行驶到预定位置；二是AGV小车能够自动完成充电动作，其控制系统内部配置了一个专门的电量检测电路，实现对其电源电池的剩余电量测量，当电量低于设定阀值时，AGV自动行驶到充电位置进行充电；三是欣赏价值高，其简约的外表下能够完成一系列智能导引动作，使得它具有很大的魅力；四是它的体积往往很小，能够自由灵活的穿梭于车间过道中，提高车间的生产效率。由此高性能的AGV小车无论实在车间还是其他作业部门，都能以其独特的功能为提高生产效率贡献出巨大的力量，因此本文以基于单片机的AGV小车为课题，选用高性能低成本的单片机作为微处理器，红外对管作为路线识别模块，锂电池组作为AGV小车的供电电源，并通过内阻检测法检测锂电池组的剩余电量，以此设计了一个高性能的AHGV智能小车。通常情况下以红外对管模块识别路线的智能小车称为红外循迹小车，红外对管主要是一个红外线发射管和一个红外线接收管，当给红外发射管上电后，内部的发光部件向外发出人眼看不见的红外光线，当红外光线遇到障碍物后会被反射，这样红外接收管就能够将反射回来的红外线接收住，并以输出直流电压的形式反应接收到的红外线强度，红外线强度越大，则输出的直流电压越大，需要着重说明的是，不同颜色对红外线的吸收程度不同，黑色吸收的最为厉害，因此红外循迹小车的导引路线都是黑色的，当红外对管发射的红外线射到导引路线或者非路线（颜色浅）时，红外接收管接收到的红外线强度不同，即只有沿黑色的导引路线行驶时，红外对管输出的直流电压值才最小，因此红外循迹AGV小车就是以这种原理自动导引的。由于红外对管的成本极低，因此往往基于红外循迹的AGV小车不但总体成本低，而且能表现出优异的性能。
目前国内外对于AGV小车的研究，最为成熟的是电磁以及光学引导，在控制人员的电脑控制下，AGV能够在车间自动完成路线导引，并自动完成取货和送货的动作，全程无需专门的驾驶员，另外AGV往往是电动的，当其剩余电量低于阀值时，AGV能够自动行驶至充电处完成充电动作。目前国内外面临的技术难题是，如何在保证正常工作的情况下提高AGV的速度，另外现在锂电池技术日益发展，单位畜电量能力大大增加，因此技术人员要将过去的锂电池淘汰掉，更换新电池。
二、方案选择及元器件介绍
（一）主控核心的选择与对比
方案一：选择8位的C51(Intel公司的MCS-51单片机系列)内核单片机作为主控核心，由于51单片机进入中国学生的视野比较早，它通常作为高校里单片机课程的主要教学题材，因此具有广泛可使用的资料和现成例程，其库函数目前也比较丰富，因此在使用时比较容易上手，尤其是对刚开始迈进单片机大门的学生来说。目前使用最广泛的AT89C51和STC89C51同是采用经典51内核的8位单片机，这两者的区别是AT89C51是单片机巨头ATMEL公司研发的，STC89C51是国内的宏晶公司推出的，两者相互兼容，另外最基本的C51单片机采用串口下载程序，不需要昂贵的仿真器，因此成本非常低。但是其缺点也非常明显，由于C51单片机比较基础，因此其内部资源非常贫乏，只集成了UART、定时器等模块，中断资源比较少，只有P3.2和P3.3两个管脚能够进入管脚中断，其他管脚无中断能力，因此在开发大型的复杂项目时将显得非常逊色，如果需要使用AD转换或者DA转换等功能时，需要在片外扩展相关芯片，因此电路形式将显得复杂。
方案二：选择美国德州仪器（TI）公司研发的MSP430系列单片机作为主控核心，这种单片机进入市场的最大优势是其低功耗性能，该公司曾用一个新鲜柠檬的汁液进行处理来给430单片机供电，以此来展示其低功耗的优势。430单片机采用了RISC精简指令系统，另外430是一种16位单片机，该系列单片机的高端型号的主频能够达到40M，处理速度相对于经典的8位单片机来说非常快。430单片机中大多数芯片具有JTAG口，这使得用户能够通过专用的仿真器来设置断点来分析程序的运行现象，方便查看相关的寄存器值，给程序调试带来了极大的方便，为项目的成功带来了极大的保障，然而这种仿真器的成本相对昂贵，给学生实验带来诸多不便。在优势方面，430单片机的内部资源相对丰富，大多数型号都集成了AD、DA、硬件IIC、定时器以及UART等资源，在使用时配置比较方便。然而其缺点也非常明显，由于低功耗的430单片机主要应用在一些手持设备上，用户主要是一些手持仪器研发公司，因此对于430单片机的开发资料学生不能方便触及到，给学生学习带来诸多不利。
综上所述各种常用单片机
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