51单片机的智能小车的设计与实现【字数：9919】
摘 要随着人工智能的迅速发展，关于智能汽车的研究也就越来越受到人们的关注，智能小车、无人驾驶等技术应运而生。智能小车可应用于工业、农业、家具等很多方面中，对于考古、军事研究等也有极大帮助。本次毕设基于51系列单片机，设计了一辆智能小车，能实现循迹行驶和循光行驶，分别利用红外传感器对于路面黑线的检测和光敏电阻对于小车前方光源的感知来实现循迹行驶和循光行驶。本次毕设采用STC公司的89C52芯片，此种单片机入门简单，只需会基础的C语言以及基本的数电模电知识，就可以进行实验研究。
目 录
1. 绪论 1
1.1 课题研究的选题背景 1
1.2 课题研究的目的和意义 1
1.3 课题研究的现状分析 2
1.4 课题影响 3
1.5 智能小车要实现的功能 3
2. 硬件系统介绍 4
2.1 STC89C52单片机的简介 4
2.1.1 单片机简介 4
2.1.2 单片机的内部结构简介 4
2.1.3 STC89C52单片机的引脚简介 5
2.2 智能小车所需传感器简介 6
2.2.1 光敏电阻 6
2.2.2红外传感器 6
2.3电源模块 6
2.3.1电源模块 6
2.4 电机驱动模块 6
2.4.1电机驱动模块原理 6
2.5 循迹行驶模块 7
2.5.1 循迹行驶方案选择 7
2.6 循光行驶模块 8
2.6.1 循光行驶方案选择 8
3. 智能小车所需单片机中相关重要知识 8
3.1 定时器/计数器 8
3.1.1 定时器/计数器简介 8
3.1.2 TMOD寄存器简介 9
3.1.3 TCON寄存器简介 9
3.2 中断系统 10
3.2.1 中断系统简介 10
3.2.2 TCON中断请求标志 11
3.2.3 中断允许控制寄存器（IE） 13
3.2.4 如何编写中断处理函数 14
3.3 PWM *好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
脉宽调制 14
3.3.1 PWM脉宽的简介 14
3.3.2 PWM信号对电机调速原理 15
3.3.3 利用PWM脉宽调制对小车调速实例 15
3.3.4 PWM的优点 15
4. 软件设计 16
4.1 开发软件 16
4.1.1 keil Uvison4 16
4.1.2 STCISP(V6.86) 16
4.2 循光行驶 17
4.2.1 循迹行驶流程图如图4.3所示 17
4.2.2 循迹行驶原理 17
4.2.3 循迹行驶关键代码 18
4.3 循光行驶 19
4.3.1 循光行驶流程图如图4.6所示 19
4.3.2 循光行驶原理 19
4.3.3 循光行驶关键代码 20
5. 论文工作总结及展望 22
5.1 论文工作总结 22
5.2 展望 22
1. 绪论
随着人工智能和汽车行业的迅速发展，智能车的出现大大丰富了人们的生活，不仅如此，许多行业诸如军事、考古等人类无法深入的区域都可以由智能小车代替。智能小车际上是一个被赋予智能化的机器人，它可以根据预设好的程序对外部环境进行实时检测，进而做出适时的应对动作，这是以前的机器人所不具备的。
1.1 课题研究的选题背景
俗话说的好：“工欲善其事，必先利其器”，人类在劳动中不断的创造、发明，许多发明创造都对人类有着重大意义，机器人的诞生无疑也是其中的重要发明之一。自机器人诞生以来，它为人类的生活工作做出了巨大贡献，小到家务、娱乐，大到军事、考古，都有机器人的身影。人类的发展离不开机器人，而发展机器人的最终目的是为了解放人们手中的工作。目前机器人已经在人们生活中占了不小的比例，越来越多的机器人也被投入到工厂的生产中去。这些机器人虽还谈不上非常的智能化，但安全性和稳定性已经有了非常大的保障。所以我们在研究智能车时，稳定安全的系统必不可少。
近年来，与传统汽车行业相比，智能车的研究与发展已成为一大热点，智能车成为了汽车行业的一大新增长点。其中智能车的一个分支智能小车的发展也非常迅猛，其身影出现在了工业、农业等多个行业。本次毕业设计制作的就是一辆智能小车，其功能包括循迹行驶和循光行驶。小车前部安装了两个红外发射对管，利用红外光对于黑白的反射性差距大来区分是黑线还是白色，驱动小车始终保持黑线在两个红外传感器之间即可完成循迹行驶。而循光行驶模块则采用三个光敏电阻，分别置于小车的前方、左前方和右前方，根据前方光源调整小车行驶方向。
在这次的毕业设计中，我采用的是使用很广泛的51单片机，大学教学中也经常教到此种单片机，这种单片机价格便宜、功耗低，可以用软件在线编程，只需简单的C语言基础即可进行编程实践，非常适合用于本次智能小车的主控系统。
1.2 课题研究的目的和意义
当今社会一大热点是人工智能，此行业发展迅速，前景可观，越来越多的人投入到研究人工智能的领域中去。作为人工智能的产物之一，智能小车的发展也是越来越好，生活中它可以给人们带来诸多便利，工作中它可以胜任一些人们无法完成的工作，比如考古、灭火等带有危险性的工作。
智能小车虽然看似很小巧，可其所用到的知识技术却非常繁多而又繁杂，它综合运用了微控制器、传感、数字电子基础等多学科的知识，其控制核心由多块控制芯片组成。智能小车大多装有各种类型的传感器，比如红外传感器、光敏传感器等，这些传感器可以收集小车周围的环境信息，将其传给主控制器，主控制器对这些信息加以甄别分析，最后传达出各种指令来控制小车进行各种动作。本次课题设计用到的循光行驶、单片机控制系统、传感技术等已广泛应用于国防军事、军事探测、考古探索等诸多领域，特别是在考古探索以及反恐防暴等有着未知危险和恶劣环境中有着非常大的应用前景，由此可见智能小车有着极其重要的研究意义。
本次毕业设计虽然只是对智能小车的初步研究，但凡事都是从简到繁的，万事都是从零做起，虽然单片机不是我的必修课，但是这并不影响我对单片机的研究热情，而由单片机到智能小车的研究，则是受到了网上和现实生活的双重启发，当有一天无人驾驶技术真正成熟、安全、稳定，那么如今道路上的许多令人心痛的交通事故会大大减少甚至消失，这对于人类是有重大意义的。其次，在智能小车领域中，若智能小车的技术渐渐成熟趋于完善，那么其用途是很广泛的，例如利用光敏传感器和热敏传感器可以让小车在火灾中迅速找到火源进行灭火；考古、探险中也可用智能小车进行探路，为人类规避未知的危险；智能小车甚至可以被送到外太空，去进行卫星、行星的检测等等，我们工作生活的许多地方都会出现智能小车的身影，未来的生活必然会被智能化所取代。
目 录
1. 绪论 1
1.1 课题研究的选题背景 1
1.2 课题研究的目的和意义 1
1.3 课题研究的现状分析 2
1.4 课题影响 3
1.5 智能小车要实现的功能 3
2. 硬件系统介绍 4
2.1 STC89C52单片机的简介 4
2.1.1 单片机简介 4
2.1.2 单片机的内部结构简介 4
2.1.3 STC89C52单片机的引脚简介 5
2.2 智能小车所需传感器简介 6
2.2.1 光敏电阻 6
2.2.2红外传感器 6
2.3电源模块 6
2.3.1电源模块 6
2.4 电机驱动模块 6
2.4.1电机驱动模块原理 6
2.5 循迹行驶模块 7
2.5.1 循迹行驶方案选择 7
2.6 循光行驶模块 8
2.6.1 循光行驶方案选择 8
3. 智能小车所需单片机中相关重要知识 8
3.1 定时器/计数器 8
3.1.1 定时器/计数器简介 8
3.1.2 TMOD寄存器简介 9
3.1.3 TCON寄存器简介 9
3.2 中断系统 10
3.2.1 中断系统简介 10
3.2.2 TCON中断请求标志 11
3.2.3 中断允许控制寄存器（IE） 13
3.2.4 如何编写中断处理函数 14
3.3 PWM *好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
脉宽调制 14
3.3.1 PWM脉宽的简介 14
3.3.2 PWM信号对电机调速原理 15
3.3.3 利用PWM脉宽调制对小车调速实例 15
3.3.4 PWM的优点 15
4. 软件设计 16
4.1 开发软件 16
4.1.1 keil Uvison4 16
4.1.2 STCISP(V6.86) 16
4.2 循光行驶 17
4.2.1 循迹行驶流程图如图4.3所示 17
4.2.2 循迹行驶原理 17
4.2.3 循迹行驶关键代码 18
4.3 循光行驶 19
4.3.1 循光行驶流程图如图4.6所示 19
4.3.2 循光行驶原理 19
4.3.3 循光行驶关键代码 20
5. 论文工作总结及展望 22
5.1 论文工作总结 22
5.2 展望 22
1. 绪论
随着人工智能和汽车行业的迅速发展，智能车的出现大大丰富了人们的生活，不仅如此，许多行业诸如军事、考古等人类无法深入的区域都可以由智能小车代替。智能小车际上是一个被赋予智能化的机器人，它可以根据预设好的程序对外部环境进行实时检测，进而做出适时的应对动作，这是以前的机器人所不具备的。
1.1 课题研究的选题背景
俗话说的好：“工欲善其事，必先利其器”，人类在劳动中不断的创造、发明，许多发明创造都对人类有着重大意义，机器人的诞生无疑也是其中的重要发明之一。自机器人诞生以来，它为人类的生活工作做出了巨大贡献，小到家务、娱乐，大到军事、考古，都有机器人的身影。人类的发展离不开机器人，而发展机器人的最终目的是为了解放人们手中的工作。目前机器人已经在人们生活中占了不小的比例，越来越多的机器人也被投入到工厂的生产中去。这些机器人虽还谈不上非常的智能化，但安全性和稳定性已经有了非常大的保障。所以我们在研究智能车时，稳定安全的系统必不可少。
近年来，与传统汽车行业相比，智能车的研究与发展已成为一大热点，智能车成为了汽车行业的一大新增长点。其中智能车的一个分支智能小车的发展也非常迅猛，其身影出现在了工业、农业等多个行业。本次毕业设计制作的就是一辆智能小车，其功能包括循迹行驶和循光行驶。小车前部安装了两个红外发射对管，利用红外光对于黑白的反射性差距大来区分是黑线还是白色，驱动小车始终保持黑线在两个红外传感器之间即可完成循迹行驶。而循光行驶模块则采用三个光敏电阻，分别置于小车的前方、左前方和右前方，根据前方光源调整小车行驶方向。
在这次的毕业设计中，我采用的是使用很广泛的51单片机，大学教学中也经常教到此种单片机，这种单片机价格便宜、功耗低，可以用软件在线编程，只需简单的C语言基础即可进行编程实践，非常适合用于本次智能小车的主控系统。
1.2 课题研究的目的和意义
当今社会一大热点是人工智能，此行业发展迅速，前景可观，越来越多的人投入到研究人工智能的领域中去。作为人工智能的产物之一，智能小车的发展也是越来越好，生活中它可以给人们带来诸多便利，工作中它可以胜任一些人们无法完成的工作，比如考古、灭火等带有危险性的工作。
智能小车虽然看似很小巧，可其所用到的知识技术却非常繁多而又繁杂，它综合运用了微控制器、传感、数字电子基础等多学科的知识，其控制核心由多块控制芯片组成。智能小车大多装有各种类型的传感器，比如红外传感器、光敏传感器等，这些传感器可以收集小车周围的环境信息，将其传给主控制器，主控制器对这些信息加以甄别分析，最后传达出各种指令来控制小车进行各种动作。本次课题设计用到的循光行驶、单片机控制系统、传感技术等已广泛应用于国防军事、军事探测、考古探索等诸多领域，特别是在考古探索以及反恐防暴等有着未知危险和恶劣环境中有着非常大的应用前景，由此可见智能小车有着极其重要的研究意义。
本次毕业设计虽然只是对智能小车的初步研究，但凡事都是从简到繁的，万事都是从零做起，虽然单片机不是我的必修课，但是这并不影响我对单片机的研究热情，而由单片机到智能小车的研究，则是受到了网上和现实生活的双重启发，当有一天无人驾驶技术真正成熟、安全、稳定，那么如今道路上的许多令人心痛的交通事故会大大减少甚至消失，这对于人类是有重大意义的。其次，在智能小车领域中，若智能小车的技术渐渐成熟趋于完善，那么其用途是很广泛的，例如利用光敏传感器和热敏传感器可以让小车在火灾中迅速找到火源进行灭火；考古、探险中也可用智能小车进行探路，为人类规避未知的危险；智能小车甚至可以被送到外太空，去进行卫星、行星的检测等等，我们工作生活的许多地方都会出现智能小车的身影，未来的生活必然会被智能化所取代。
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