单片机的智能寻迹小车的设计
目录
第1章 引言 2
【ABSTRACT】
As a typical representative of the smart car tracing robot, can through the computer programming to achieve the start stop and speed control of the direction of travel, and no need of manual intervention, is a set of environment perception, planning and decision-making, comprehensive system of automatic driving and other functions in one. This design uses AT89S52 microcontroller as the control core car tracing system, using two groups of infrared reflective photoelectric sensor to detect black track on the road, with the PWM technology to control the DC motor speed and direction (positive), with the interaction of the single chip microcomputer and driving unit, with the necessary procedures, complete with a smart trackin *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
g car automatic tracing and obstacle avoidance functions design and production.
【Key words】:AT89S52 single chip computer; sensor; smart car tracing
第1章 引言
1.1 课题背景及意义
目前机器人的代表非智能寻迹小车莫属，它可通过电脑编程来控制智能小车行驶的方向，启停和速度快慢。是一个拥有环境感应规划决策，自动行驶等功能的智能系统。
智能寻迹小车的研究发明可以利用在车头自动寻迹，管理，自动化，能够线性提高工作效率，改良工作环境。可以帮助工人完成沉重的物品运输和装卸。可见，智能小车的研究是非常的实际意义的。
本设计拟采用单片机作为整个系统的核心，完成一款具有自动寻迹、避障等功能的智能寻迹小车的制作。
1.2 研究内容
基于单片机的智能寻迹小车主要模块可分为三大块：传感器检测模块、执行模块和CPU模块。三大模块配合协调通信、控制可实现小车自动寻迹，寻准确的路线，检测障碍自动转弯。
整个设计的主要内容包括：
（1）确定基于单片机的智能寻迹小车的设计参数；
（2）完成基于单片机的智能寻迹小车的硬件电路设计；
（3）完成基于单片机的智能寻迹小车的软件部分设计；
（4）制作实物，验证设计结果。
设计的预期目标包括：
（1）以单片机为核心器件，设计外围电路；
（2）完成寻迹模块、避障模块、电机驱动模块、显示模块的设计；
（3）要求能够实现灵敏的躲避障碍物；
（4）要求实物能够精确的按轨道行驶；
第2章 核心器件选型及算法设计
整个设计方案的核心部分主要包括单片机、传感器等核心器件的选择应用以及控制算法的设计。
2.1核心器件选型
2.1.1 单片机的选型
单片机的种类繁多，价格差异很大。根据本次设计目标，选择以下单片机，作为核心控制器。
选用AT89S52单片机系列
AT89S52里有4K程序存储器是FLASH工艺的，此工艺的存储器用户可以用电的方式瞬间擦除和改写。不需要扩展存储容量。很明显可以看出，这种单片机对开发设备的要求很低，开发时间也大大缩短。
2.1.2 传感器的选择
采用光电传感器来采集道路信息。采取这种方式的长处便是实现起来会很是的便利并且有简明的布局，成本便宜，可以免除庞大的图象信息处理工作，并且其反映活络，相应时间短，便于近距离路面环境的检测。
2.2 控制算法
因为这个设计是用红外线的传感器来检查道路状况的。传感器之间安装的距离需要比路上的黑色的线的宽小一点，来确保小车在行驶的过程中可以随时检查到黑色线条，通过四个传感器中的一个来检测的。每相邻着的两个传感器也可以同一时间段检测到黑色线条，来发出三种路面到的信息。没有检测到也是一种路线信息。再加上每一个传感器都可以单独检测到路上的状况，可以发出来四种路线信息，这样算起来就一共有12种状况。以在每以种路上信息检测的信息下，黑色线条和智能车中心线之间都存在一个程度偏移量ｅ，用这个e作为节制参数。送到中心，从而输出影响小车舵机的节制量，完成寻迹。碰到障碍物时会发信号来完成壁障。
第3章 硬件电路设计
硬件电路的设计主要包括复位模块、晶振频率、传感器电路设计、驱动模块、显示模块、电源管理模块的设计等。这些电路设计都比较实用。整个硬件电路的原理框图如图1所示。
图1 智能寻迹小车原理框图
整个系统是以AT89S52单片机为检测和控制的核心，由红外传感避开障碍物模块、道路寻迹模块和电动机驱动模块及电源模块等四大模块组成。其工作过程如下：根据路面情况，制造适当的跑道，含弯道、直道以及障碍物等。用黑色胶布贴在白色的地板上作为跑道，由于黑色对光线反射的系数不一样，红外反射式光电传感器可根据接收到的反射光的强弱来判断“道路”——黑线。检测信号通过单片机控制驱动模块调整方向。在弯、直道上，小车沿着预定轨道自由行使，当小车遇到障碍物时，脉冲调制的红外线传感器将检测到的信号发送给单片机，单片机根据程序发出相应的控制信号控制小车自动避开障碍物，进行倒车、前进、左转、右转等动作。采用PWM脉宽调速，实现小车在直道上加速行驶，在弯道上可以实现减速转弯。
3.1 传感器电路设计
在这个小车设计中，最主要的便是寻迹传感器模块，它的作用就相当于人的眼耳，采集道路信息将其送入单片机处理。直接影响小车的障碍感应和小车接下去的行动，所以对小车不变而又快速的行驶起着重要作用。
3.1.1 红外光电传感器
（1）本计划采取RPR220型红外反射式光电传感器来对道路进行检测。 RPR220 是种一体化的反射型光电探测器，一个砷化镓红外发光二极管作为它的发射器，一个高灵敏度硅平面光电三极管作为其接收器。红外发射管发出红外光时在碰到反光无题后被反射返来,并被光电三极管接收到,引发其电流的增大，然后转变转为电压旌旗灯号,就能够被处置器接收而且处置,从而实现反光性不同较大的两种色彩（如玄色白色）的识别。传感器白色为发射红外的探头。黑色为接收红外的探头（接收反射回来的红外光芒），如图2所示。
第1章 引言 2
【ABSTRACT】
As a typical representative of the smart car tracing robot, can through the computer programming to achieve the start stop and speed control of the direction of travel, and no need of manual intervention, is a set of environment perception, planning and decision-making, comprehensive system of automatic driving and other functions in one. This design uses AT89S52 microcontroller as the control core car tracing system, using two groups of infrared reflective photoelectric sensor to detect black track on the road, with the PWM technology to control the DC motor speed and direction (positive), with the interaction of the single chip microcomputer and driving unit, with the necessary procedures, complete with a smart trackin *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
g car automatic tracing and obstacle avoidance functions design and production.
【Key words】:AT89S52 single chip computer; sensor; smart car tracing
第1章 引言
1.1 课题背景及意义
目前机器人的代表非智能寻迹小车莫属，它可通过电脑编程来控制智能小车行驶的方向，启停和速度快慢。是一个拥有环境感应规划决策，自动行驶等功能的智能系统。
智能寻迹小车的研究发明可以利用在车头自动寻迹，管理，自动化，能够线性提高工作效率，改良工作环境。可以帮助工人完成沉重的物品运输和装卸。可见，智能小车的研究是非常的实际意义的。
本设计拟采用单片机作为整个系统的核心，完成一款具有自动寻迹、避障等功能的智能寻迹小车的制作。
1.2 研究内容
基于单片机的智能寻迹小车主要模块可分为三大块：传感器检测模块、执行模块和CPU模块。三大模块配合协调通信、控制可实现小车自动寻迹，寻准确的路线，检测障碍自动转弯。
整个设计的主要内容包括：
（1）确定基于单片机的智能寻迹小车的设计参数；
（2）完成基于单片机的智能寻迹小车的硬件电路设计；
（3）完成基于单片机的智能寻迹小车的软件部分设计；
（4）制作实物，验证设计结果。
设计的预期目标包括：
（1）以单片机为核心器件，设计外围电路；
（2）完成寻迹模块、避障模块、电机驱动模块、显示模块的设计；
（3）要求能够实现灵敏的躲避障碍物；
（4）要求实物能够精确的按轨道行驶；
第2章 核心器件选型及算法设计
整个设计方案的核心部分主要包括单片机、传感器等核心器件的选择应用以及控制算法的设计。
2.1核心器件选型
2.1.1 单片机的选型
单片机的种类繁多，价格差异很大。根据本次设计目标，选择以下单片机，作为核心控制器。
选用AT89S52单片机系列
AT89S52里有4K程序存储器是FLASH工艺的，此工艺的存储器用户可以用电的方式瞬间擦除和改写。不需要扩展存储容量。很明显可以看出，这种单片机对开发设备的要求很低，开发时间也大大缩短。
2.1.2 传感器的选择
采用光电传感器来采集道路信息。采取这种方式的长处便是实现起来会很是的便利并且有简明的布局，成本便宜，可以免除庞大的图象信息处理工作，并且其反映活络，相应时间短，便于近距离路面环境的检测。
2.2 控制算法
因为这个设计是用红外线的传感器来检查道路状况的。传感器之间安装的距离需要比路上的黑色的线的宽小一点，来确保小车在行驶的过程中可以随时检查到黑色线条，通过四个传感器中的一个来检测的。每相邻着的两个传感器也可以同一时间段检测到黑色线条，来发出三种路面到的信息。没有检测到也是一种路线信息。再加上每一个传感器都可以单独检测到路上的状况，可以发出来四种路线信息，这样算起来就一共有12种状况。以在每以种路上信息检测的信息下，黑色线条和智能车中心线之间都存在一个程度偏移量ｅ，用这个e作为节制参数。送到中心，从而输出影响小车舵机的节制量，完成寻迹。碰到障碍物时会发信号来完成壁障。
第3章 硬件电路设计
硬件电路的设计主要包括复位模块、晶振频率、传感器电路设计、驱动模块、显示模块、电源管理模块的设计等。这些电路设计都比较实用。整个硬件电路的原理框图如图1所示。
图1 智能寻迹小车原理框图
整个系统是以AT89S52单片机为检测和控制的核心，由红外传感避开障碍物模块、道路寻迹模块和电动机驱动模块及电源模块等四大模块组成。其工作过程如下：根据路面情况，制造适当的跑道，含弯道、直道以及障碍物等。用黑色胶布贴在白色的地板上作为跑道，由于黑色对光线反射的系数不一样，红外反射式光电传感器可根据接收到的反射光的强弱来判断“道路”——黑线。检测信号通过单片机控制驱动模块调整方向。在弯、直道上，小车沿着预定轨道自由行使，当小车遇到障碍物时，脉冲调制的红外线传感器将检测到的信号发送给单片机，单片机根据程序发出相应的控制信号控制小车自动避开障碍物，进行倒车、前进、左转、右转等动作。采用PWM脉宽调速，实现小车在直道上加速行驶，在弯道上可以实现减速转弯。
3.1 传感器电路设计
在这个小车设计中，最主要的便是寻迹传感器模块，它的作用就相当于人的眼耳，采集道路信息将其送入单片机处理。直接影响小车的障碍感应和小车接下去的行动，所以对小车不变而又快速的行驶起着重要作用。
3.1.1 红外光电传感器
（1）本计划采取RPR220型红外反射式光电传感器来对道路进行检测。 RPR220 是种一体化的反射型光电探测器，一个砷化镓红外发光二极管作为它的发射器，一个高灵敏度硅平面光电三极管作为其接收器。红外发射管发出红外光时在碰到反光无题后被反射返来,并被光电三极管接收到,引发其电流的增大，然后转变转为电压旌旗灯号,就能够被处置器接收而且处置,从而实现反光性不同较大的两种色彩（如玄色白色）的识别。传感器白色为发射红外的探头。黑色为接收红外的探头（接收反射回来的红外光芒），如图2所示。
版权保护: 本文由 hbsrm.com编辑，转载请保留链接: www.hbsrm.com/dzxx/txgc/1732.html
