单片机的智能小车设计与制作
目 录
一 、绪论 1
（一）课题的研究背景及意义 1
（二）单片机的意义和本设计特点 1
二 、系统硬件设计 2
（一）系统总设计结构图 2
（二）主控芯片AT89C51单片机简介 3
（三）直流电机的简介 4
（四）ULN2003芯片简介 4
（五）系统电路设计 5
（六）Protel原理图的绘制 9
三 、软件设计 10
（一）系统软件设计整体思路 10
（二）系统软件设计流程图 12
四、 程序调试 12
（一）程序调试用到的软件及工具 12
（二）KEIL C51简介 12
（三）调试过程 13
五、 设计总结 13
致 谢 14
参考文献 14
附录 15
附件A：循线小车总体设计 15
附件B：单片机循线小车的程序 16
附件C：小车实拍图 19
一、绪论
（一）课题研究的背景及意义
随着科学技术水平的不断提高，人们希望可以通过现代科学技术创造出一种能替代人们劳动的机器，从而使人们双手从繁重的劳动中解脱出来。因此产生了机器人这一门学科。据记载，1959年便产生了世界上第一台机器人，至今已有50多年的历史。在这50多年里，机器人技术取得了巨大发展，随后循线小车也慢慢发展起来，它也已经经历了很多次的创新与变革：
第1代的循迹小车是具有可编程芯片， *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
但是没有装载任何传感器。它仅仅只是通过一些简单的开关来控制，通过在程序内设置智能小车的行驶路径以及运动的具体参数等控制。在小车工作行驶时，不能根据特殊情况调整自己的行驶路线。随着传感器技术的逐渐发展，第2代循线小车拥有一定感知及环境判别能力，通过在小车身上装入一些简单的传感器，让小车能够感觉到自身的运行轨迹、速度等。最后随着微处理器及传感器的快速发展，第3代循线小车已经非常智能化了，它能够在小车上装入大量传感器，通过这些传感器检测环境、自身运行状态等各种信息，实现小车自动识别线路运行。现如今我们也可以看到这一现象：
在很多生产线上，我们可以看到这样一幕，物流人员拿着工作所需的材料送到指定工作岗位等操做。随着单片机技术的迅猛发展，在电子产品内注入单片机技术已经是非常常见的，几乎现在的电子产品都涵盖了单片机的控制。于是人们就想如果能通过单片机控制设计出一个自动循线的小车，我们就可以将东西放到小车上让小车自动循线走到材料所指定的地方。这样就可以极大的节约了生产成本，也极大的为自动化机器人的研究做好铺垫。因此本设计研究单片机智能循线小车的设计与制作是非常有意义的。
（二） 单片机的意义和本设计特点
在现代生活的各个领域中，单片机几乎完全控制了整个行业，甚至已经潜移默化的改变了人们生活方式和生活习惯。这些均体现了单片机的智能以及重要性。可以预示单片机未来的发展趋势：
1.低功CMOS耗化；
2.微型单片化；
3.主流与多品种共存化；
4.大容量、高性能化：以往单片机内的ROM为1KB～4KB，RAM 为64B～128B；
单片机又称单片微控制器，它把一个计算机系统集成到一个芯片里。简单的来讲，就是把我们电脑主板上的CPU处理器、程序存储器、数据存储器、输入输出电路IO、显示设备等模块集成到一块微小芯片之内。它体积小，价格便宜，功能丰富，调写程序便利。
它兼容了传统8051系列MCS-51指令单片机，因而它移植性能强，相对高性能的单片机来讲，它使用起来非常便利。4kflash存储器，8bit位宽处理，128B RAM。使用它完成该设计可以满足它所有需求。
在这项设计中采用了51内核单片机AT89C51作为核心部件，它主要起到主控作用，引导整个系统进行运行控制，此项设计选取2个红外传感器模块进行对线路的循迹，将这两个红外传感器模块分别放置于小车车盘前左右两个方向，并使用2个直流电机作为小车行驶的转轮，直流电机采用ULN2003驱动芯片驱动，当右边红外传感器模块感应到后驱动直流电机1个转1个不转，实现小车右转行驶；当左边红外传感器模块感应到后驱动直流电机1个转1个不转，实现小车左转行驶；(首先红外发射管发射出红外光，照在跑道附近。如果跑道是黑色的，则反射回来的红外光线微弱。如果跑道是白色的，则反射回来的红外光线强烈。单片机读取黑白线的检测结果，经过程序处理，再由单片机控制两个电机的工作状态。当然，单片机和电机中间还需要电机驱动芯片ULN2003)这样小车即可实现循线功能，因此就组建成了一个智能的循线小车。
二、 系统设计
（一）系统总设计结构图
本设计由主控芯片AT89C51单片机，晶振电路，复位电路，电源电路，红外传感器电路，驱动模块，直流电机组成。AT89C51单片机全权负责整个系统的执行控制过程。如图1：
图1 系统总设计图
（二）主控芯片AT89C51单片机的简介
单片机又称单片微控制器，它把一个计算机系统集成到一个芯片里。简单的来讲，就是把我们电脑主板上的CPU处理器、程序存储器、数据存储器、输入输出电路IO、显示设备等模块集成到一块微小芯片之内。它体积小，价格便宜，功能丰富，调写程序便利。它兼容了传统8051系列MCS-51指令单片机，因而移植性能强，相对高性能的单片机来讲，它使用起来非常便利。
它具有以下标准功能： 4k字节Flash，256字节RAM， 32 位I/O 口线，定时器，内置2KB EEPROM，拥有3个16位的定时器和计数器，还有外部中断2个，和全双工串行口 等。它的最高运作频率35MHz，6T/12T可选。
其特性有：
1.4K字节程序存储空间；
2.256字节数据存储空间；
3.内带2K字节EEPROM存储空间;
4.可直接使用串口下载；
芯片参数：
1. 它是51单片机加强版，拥有2种时钟模式，一种是6个时钟机器周期， 还有一种是12个时钟机器周期，它完全兼容传统51单片机的指令系统。
2. 工作电压：5.5V～3.3V（5V单片机）/3.8V～2.0V（3V 单片机）。
3.工作频率范围：0～40MHz，相当于普通8051 的0～80MHz，实际工作 频率可达48MHz。
一 、绪论 1
（一）课题的研究背景及意义 1
（二）单片机的意义和本设计特点 1
二 、系统硬件设计 2
（一）系统总设计结构图 2
（二）主控芯片AT89C51单片机简介 3
（三）直流电机的简介 4
（四）ULN2003芯片简介 4
（五）系统电路设计 5
（六）Protel原理图的绘制 9
三 、软件设计 10
（一）系统软件设计整体思路 10
（二）系统软件设计流程图 12
四、 程序调试 12
（一）程序调试用到的软件及工具 12
（二）KEIL C51简介 12
（三）调试过程 13
五、 设计总结 13
致 谢 14
参考文献 14
附录 15
附件A：循线小车总体设计 15
附件B：单片机循线小车的程序 16
附件C：小车实拍图 19
一、绪论
（一）课题研究的背景及意义
随着科学技术水平的不断提高，人们希望可以通过现代科学技术创造出一种能替代人们劳动的机器，从而使人们双手从繁重的劳动中解脱出来。因此产生了机器人这一门学科。据记载，1959年便产生了世界上第一台机器人，至今已有50多年的历史。在这50多年里，机器人技术取得了巨大发展，随后循线小车也慢慢发展起来，它也已经经历了很多次的创新与变革：
第1代的循迹小车是具有可编程芯片， *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
但是没有装载任何传感器。它仅仅只是通过一些简单的开关来控制，通过在程序内设置智能小车的行驶路径以及运动的具体参数等控制。在小车工作行驶时，不能根据特殊情况调整自己的行驶路线。随着传感器技术的逐渐发展，第2代循线小车拥有一定感知及环境判别能力，通过在小车身上装入一些简单的传感器，让小车能够感觉到自身的运行轨迹、速度等。最后随着微处理器及传感器的快速发展，第3代循线小车已经非常智能化了，它能够在小车上装入大量传感器，通过这些传感器检测环境、自身运行状态等各种信息，实现小车自动识别线路运行。现如今我们也可以看到这一现象：
在很多生产线上，我们可以看到这样一幕，物流人员拿着工作所需的材料送到指定工作岗位等操做。随着单片机技术的迅猛发展，在电子产品内注入单片机技术已经是非常常见的，几乎现在的电子产品都涵盖了单片机的控制。于是人们就想如果能通过单片机控制设计出一个自动循线的小车，我们就可以将东西放到小车上让小车自动循线走到材料所指定的地方。这样就可以极大的节约了生产成本，也极大的为自动化机器人的研究做好铺垫。因此本设计研究单片机智能循线小车的设计与制作是非常有意义的。
（二） 单片机的意义和本设计特点
在现代生活的各个领域中，单片机几乎完全控制了整个行业，甚至已经潜移默化的改变了人们生活方式和生活习惯。这些均体现了单片机的智能以及重要性。可以预示单片机未来的发展趋势：
1.低功CMOS耗化；
2.微型单片化；
3.主流与多品种共存化；
4.大容量、高性能化：以往单片机内的ROM为1KB～4KB，RAM 为64B～128B；
单片机又称单片微控制器，它把一个计算机系统集成到一个芯片里。简单的来讲，就是把我们电脑主板上的CPU处理器、程序存储器、数据存储器、输入输出电路IO、显示设备等模块集成到一块微小芯片之内。它体积小，价格便宜，功能丰富，调写程序便利。
它兼容了传统8051系列MCS-51指令单片机，因而它移植性能强，相对高性能的单片机来讲，它使用起来非常便利。4kflash存储器，8bit位宽处理，128B RAM。使用它完成该设计可以满足它所有需求。
在这项设计中采用了51内核单片机AT89C51作为核心部件，它主要起到主控作用，引导整个系统进行运行控制，此项设计选取2个红外传感器模块进行对线路的循迹，将这两个红外传感器模块分别放置于小车车盘前左右两个方向，并使用2个直流电机作为小车行驶的转轮，直流电机采用ULN2003驱动芯片驱动，当右边红外传感器模块感应到后驱动直流电机1个转1个不转，实现小车右转行驶；当左边红外传感器模块感应到后驱动直流电机1个转1个不转，实现小车左转行驶；(首先红外发射管发射出红外光，照在跑道附近。如果跑道是黑色的，则反射回来的红外光线微弱。如果跑道是白色的，则反射回来的红外光线强烈。单片机读取黑白线的检测结果，经过程序处理，再由单片机控制两个电机的工作状态。当然，单片机和电机中间还需要电机驱动芯片ULN2003)这样小车即可实现循线功能，因此就组建成了一个智能的循线小车。
二、 系统设计
（一）系统总设计结构图
本设计由主控芯片AT89C51单片机，晶振电路，复位电路，电源电路，红外传感器电路，驱动模块，直流电机组成。AT89C51单片机全权负责整个系统的执行控制过程。如图1：
图1 系统总设计图
（二）主控芯片AT89C51单片机的简介
单片机又称单片微控制器，它把一个计算机系统集成到一个芯片里。简单的来讲，就是把我们电脑主板上的CPU处理器、程序存储器、数据存储器、输入输出电路IO、显示设备等模块集成到一块微小芯片之内。它体积小，价格便宜，功能丰富，调写程序便利。它兼容了传统8051系列MCS-51指令单片机，因而移植性能强，相对高性能的单片机来讲，它使用起来非常便利。
它具有以下标准功能： 4k字节Flash，256字节RAM， 32 位I/O 口线，定时器
其特性有：
1.4K字节程序存储空间
2.256字节数据存储空间；
3.内带2K字节EEPROM存储空间
4.可直接使用串口下载；
芯片参数：
1. 它是51单片机加强版，拥有2种时钟模式，一种是6个时钟机器周期， 还有一种是12个时钟机器周期，它完全兼容传统51单片机的指令系统。
2. 工作电压：5.5V～3.3V（5V单片机
3.工作频率
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