智能循迹轮椅的设计
摘 要本次毕业设计最终实现了一种智能循迹轮椅，使用了享誉盛名的STC89C51来当作控制器，通过STC89C51最小系统电路、LCD1602液晶显示电路、有源蜂鸣器电路和直流电机驱动电路等电路的设计，完美的完成了轮椅自动沿规定路线行驶并且能够以安全匀速形式来对乘坐者进行保护等功效，通过多方面的测试，这款系统无论是在硬件电路系统上还是软件程序上都可以流畅运行，尤其是代码程序，通过专业软件的测试发现其底层的运行效率极高。在进行系统硬件构建时，想到为了可以把系统的价格、功率消耗和系统外形体积开销降到最小，从而把一切无用以及可有可无的模块和元件进行裁剪，在软件上把使用不到的变量和函数进行屏蔽，使软件代码量能够完成大幅度压缩，极大的增加程序运行的流畅性。验证环节中对智能循迹轮椅控制系统的设计成果进行了逐个测试，通过测试结果信号的明白显示，反映出了本智能循迹轮椅系统具备极高的实用价值和推广潜力。
目录
一、 引言 1
（一） 智能轮椅的发展背景 1
（二） 智能轮椅的发展现状 2
（三） 主要内容 2
二、 智能轮椅的方案设计 4
三、 系统硬件设计 5
（一） 智能轮椅的主控电路设计 5
1. 单片机芯片简介 5
2. 最小系统电路设计 5
（二） 红外对管传感器简介 6
1. 黑色导引路线检测电路设计 7
（三） 轮椅车轮驱动电路设计 7
1. L298N直流电机驱动模块简介 7
2. 驱动直流电机简介 8
3. 电机驱动电路设计 9
四、 系统软件设计 10
（一） 智能轮椅的主程序流程设计 10
（二） 障碍物检测流程设计 11
1. 探测左前方障碍物流程设计 11
2. 探测右前方障碍物流程设计 12
（三） 直流电机流程设计 13
总结与展望 14
参考文献 15
致 谢 16
附录一 原理图 17
附录二 PCB图 18
附录三 元件列表 19
引言
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
智能轮椅的发展背景
以控制芯片当作主控核心的智能循迹轮椅系统内部将以STC89C51最小系统作为硬件电路中最为关键的一部分，在最小系统电路周围布置了各类传感器、人机交互模块、液晶显示器以及其他必要电路，通过C程序代码的构建，把以最高效的程序执行流程来对智能循迹轮椅系统的功效进行控制。由于老式智能循迹轮椅控制系统在常年的使用过程中出现了众多不可避免的问题，开发人员正在不断积极探究解决这些存在问题的有效措施和可行办法，这其中使用控制器等微处理器来当作控制器的智能循迹轮椅系统是最为妥善的一套措施，由于主控芯片是对程序的一种执行器件，从而它把全数遵照研发人员的思想进行工作，而较早期的智能循迹轮椅系统全部使用技术含量低的模拟技术或者机械结构当作主要架构，因此近似无法定期对系统进行优化，而控制器芯片的可更新程序特点则全数解决了这一重大方案缺陷。
图1 智能轮椅
本论文把对智能循迹轮椅系统作为研究目标而且使用了STC89C51来作为该系统的主控核心部分，通过软硬件系统的设计实现了一款具备全部预期功能指标的电子系统，本课题配置的这种类型的智能循迹轮椅系统是对现如今市面上现有产品成果的一次或多或少的提升，本次论文从课题确立到器材选取、从硬件设计再到软件设计，处处体现出了对如今相关智能循迹轮椅系统研究现状的优化和增加。本课题通过这款STC89C51来完成本课题将要配置的这种类型的智能循迹轮椅系统把以高效的软件执行流程来对信号进行运算，并以人机交互体验感较佳的界面来实现使用者和系统相互间的交流。以主控处理器等微处理器方案完成的崭新智能循迹轮椅控制系统是对传统智能循迹轮椅系统的一种全部革新换代，它将高速数据采集、高清度液晶显示和智能传感器等崭新技术良好的内部设计到了智能循迹轮椅系统中，这是传统智能循迹轮椅控制系统不可能完成的，即使是在运行过程中出现许多错误，也不用担心此系统的质量，因此只需要对目标代码进行优化改进并重新烧写就行了，这些特性都是传统智能循迹轮椅控制系统所无法比拟的。因为主控芯片含有多管脚性而且设计师可以通过目标代码对各管脚进行灵活的操控，所以以控制芯片当作主控的智能循迹轮椅控制系统能够完成对非常多数目的传感器件、必要模块的驱动，不论是在效果还是功能方面，运行效果中的参数精度和目标丰富性都将被大幅度的增加。
智能轮椅的发展现状
现如今世界上对智能循迹轮椅系统的顶尖研究设计技术资料只是学会在非常少一部分国家或者企业当中，所以智能循迹轮椅系统的生产研究价格还下不来。国内外目前对智能循迹轮椅控制系统设计的研究人员愈发多，另外高校中也有很多人在参与对智能循迹轮椅系统的研发。现如今性能最高的一些智能循迹轮椅控制系统产品采用的是以32位内核处理器当作主控的与此同时具有超快运算速度的系统，由于它的内核可以在单位时间内部对32比特的二进制数据进行同时运算，所以相比市场上绝大多数16位内核产品来说要快得多。智能循迹轮椅控制系统的综合性能是目前市场上相关产品的制胜根本的因素，因为现如今一些以16位处理器作为主控的智能循迹轮椅控制系统相对于32位产品含有更低的成本，因此它能比32位产品赢得更多的使用人员，不过随着32位微处理器的生产研发成本正在不断压缩，未来不久32位的智能循迹轮椅系统必将更加含有竞争力。
主要内容
这次论文以智能循迹轮椅控制系统的研究现状为背景，提出了一种能够通过STC89C51当作主控核心的智能循迹轮椅控制系统，这种系统含有比市场上多数相关产品更低的电量消耗和成本，下列为本课题将要实现的研究内容。
1）设计STC89C51单片机最小系统，实现对红外对管传感器、L298N直流电机驱动模块、按键以及直流电机等模块的驱动；
2）通过红外对管实现对前方黑色引导线的识别，将检测数据发送给单片机，实现快速的轮椅运行姿态调整；
3、设计直流电机控制电路，能够通过单片机输出不同的直流电压值实现转动方式的变化，从而实现智能轮椅前进过程中的直行、左转和右转等动作；
4）采用+5V直流电压进行系统供电；
智能轮椅的方案设计
下列图片中的智能循迹轮椅系统框图反映的是本课题的整体设计思路，即通过STC89C51芯片来作为控制器，在系统进入正式工作之后，它把持续把控制信号通过输入输出接口输出到LCD1602、有源蜂鸣器和直流电机等模块中，而且从这些模块中获得输入信号来进行运算，通过这些器件组成的功能模块指标是：
本循迹轮椅系统的核心元器件是两个红外对管传感器模块，它实现将外部导引信息进行吸收并送入单片机处理器内部进行处理从而控制轮椅的前进方向，红外对管被安置在轮椅左右两侧各一个，实现对轮椅前方黑色路线导引线进行高精度快速检测；
在车轮传动装置上本系统采用了L298N直流电机功率驱动模块，将其用于对单片机输出的PWM波进行功率放大，从而对左右两轮直流电机的转动提供强有力的功率信号输入。
按键电路主要由机械按键组成，它与单片机之间是通过静态扫描接口来进行连接的，用于实现对轮椅参数的设置；
图2 智能循迹轮椅系统框图
系统硬件设计
智能轮椅的主控电路设计
单片机芯片简介
目录
一、 引言 1
（一） 智能轮椅的发展背景 1
（二） 智能轮椅的发展现状 2
（三） 主要内容 2
二、 智能轮椅的方案设计 4
三、 系统硬件设计 5
（一） 智能轮椅的主控电路设计 5
1. 单片机芯片简介 5
2. 最小系统电路设计 5
（二） 红外对管传感器简介 6
1. 黑色导引路线检测电路设计 7
（三） 轮椅车轮驱动电路设计 7
1. L298N直流电机驱动模块简介 7
2. 驱动直流电机简介 8
3. 电机驱动电路设计 9
四、 系统软件设计 10
（一） 智能轮椅的主程序流程设计 10
（二） 障碍物检测流程设计 11
1. 探测左前方障碍物流程设计 11
2. 探测右前方障碍物流程设计 12
（三） 直流电机流程设计 13
总结与展望 14
参考文献 15
致 谢 16
附录一 原理图 17
附录二 PCB图 18
附录三 元件列表 19
引言
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
智能轮椅的发展背景
以控制芯片当作主控核心的智能循迹轮椅系统内部将以STC89C51最小系统作为硬件电路中最为关键的一部分，在最小系统电路周围布置了各类传感器、人机交互模块、液晶显示器以及其他必要电路，通过C程序代码的构建，把以最高效的程序执行流程来对智能循迹轮椅系统的功效进行控制。由于老式智能循迹轮椅控制系统在常年的使用过程中出现了众多不可避免的问题，开发人员正在不断积极探究解决这些存在问题的有效措施和可行办法，这其中使用控制器等微处理器来当作控制器的智能循迹轮椅系统是最为妥善的一套措施，由于主控芯片是对程序的一种执行器件，从而它把全数遵照研发人员的思想进行工作，而较早期的智能循迹轮椅系统全部使用技术含量低的模拟技术或者机械结构当作主要架构，因此近似无法定期对系统进行优化，而控制器芯片的可更新程序特点则全数解决了这一重大方案缺陷。
图1 智能轮椅
本论文把对智能循迹轮椅系统作为研究目标而且使用了STC89C51来作为该系统的主控核心部分，通过软硬件系统的设计实现了一款具备全部预期功能指标的电子系统，本课题配置的这种类型的智能循迹轮椅系统是对现如今市面上现有产品成果的一次或多或少的提升，本次论文从课题确立到器材选取、从硬件设计再到软件设计，处处体现出了对如今相关智能循迹轮椅系统研究现状的优化和增加。本课题通过这款STC89C51来完成本课题将要配置的这种类型的智能循迹轮椅系统把以高效的软件执行流程来对信号进行运算，并以人机交互体验感较佳的界面来实现使用者和系统相互间的交流。以主控处理器等微处理器方案完成的崭新智能循迹轮椅控制系统是对传统智能循迹轮椅系统的一种全部革新换代，它将高速数据采集、高清度液晶显示和智能传感器等崭新技术良好的内部设计到了智能循迹轮椅系统中，这是传统智能循迹轮椅控制系统不可能完成的，即使是在运行过程中出现许多错误，也不用担心此系统的质量，因此只需要对目标代码进行优化改进并重新烧写就行了，这些特性都是传统智能循迹轮椅控制系统所无法比拟的。因为主控芯片含有多管脚性而且设计师可以通过目标代码对各管脚进行灵活的操控，所以以控制芯片当作主控的智能循迹轮椅控制系统能够完成对非常多数目的传感器件、必要模块的驱动，不论是在效果还是功能方面，运行效果中的参数精度和目标丰富性都将被大幅度的增加。
智能轮椅的发展现状
现如今世界上对智能循迹轮椅系统的顶尖研究设计技术资料只是学会在非常少一部分国家或者企业当中，所以智能循迹轮椅系统的生产研究价格还下不来。国内外目前对智能循迹轮椅控制系统设计的研究人员愈发多，另外高校中也有很多人在参与对智能循迹轮椅系统的研发。现如今性能最高的一些智能循迹轮椅控制系统产品采用的是以32位内核处理器当作主控的与此同时具有超快运算速度的系统，由于它的内核可以在单位时间内部对32比特的二进制数据进行同时运算，所以相比市场上绝大多数16位内核产品来说要快得多。智能循迹轮椅控制系统的综合性能是目前市场上相关产品的制胜根本的因素，因为现如今一些以16位处理器作为主控的智能循迹轮椅控制系统相对于32位产品含有更低的成本，因此它能比32位产品赢得更多的使用人员，不过随着32位微处理器的生产研发成本正在不断压缩，未来不久32位的智能循迹轮椅系统必将更加含有竞争力。
主要内容
这次论文以智能循迹轮椅控制系统的研究现状为背景，提出了一种能够通过STC89C51当作主控核心的智能循迹轮椅控制系统，这种系统含有比市场上多数相关产品更低的电量消耗和成本，下列为本课题将要实现的研究内容。
1）设计STC89C51单片机最小系统，实现对红外对管传感器、L298N直流电机驱动模块、按键以及直流电机等模块的驱动；
2）通过红外对管实现对前方黑色引导线的识别，将检测数据发送给单片机，实现快速的轮椅运行姿态调整；
3、设计直流电机控制电路，能够通过单片机输出不同的直流电压值实现转动方式的变化，从而实现智能轮椅前进过程中的直行、左转和右转等动作；
4）采用+5V直流电压进行系统供电；
智能轮椅的方案设计
下列图片中的智能循迹轮椅系统框图反映的是本课题的整体设计思路，即通过STC89C51芯片来作为控制器，在系统进入正式工作之后，它把持续把控制信号通过输入输出接口输出到LCD1602、有源蜂鸣器和直流电机等模块中，而且从这些模块中获得输入信号来进行运算，通过这些器件组成的功能模块指标是：
本循迹轮椅系统的核心元器件是两个红外对管传感器模块，它实现将外部导引信息进行吸收并送入单片机处理器内部进行处理从而控制轮椅的前进方向，红外对管被安置在轮椅左右两侧各一个，实现对轮椅前方黑色路线导引线进行高精度快速检测；
在车轮传动装置上本系统采用了L298N直流电机功率驱动模块，将其用于对单片机输出的PWM波进行功率放大，从而对左右两轮直流电机的转动提供强有力的功率信号输入。
按键电路主要由机械按键组成，它与单片机之间是通过静态扫描接口来进行连接的，用于实现对轮椅参数的设置；
图2 智能循迹轮椅系统框图
系统硬件设计
智能轮椅的主控电路设计
单片机芯片简介
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