基于单片机的简易智能小车设计(附件)【字数：13017】
摘 要汽车业随着工业一体化的发展以及智能化和自动化技术越来越成熟、越来越普遍,与电子信息业也融合得越来越紧密。对汽车的自动化研究也就越来越受人们的关注。智能小车作为集自动控制技术、计算机与通信技术、传感器技术等多种学科于一身的融合体,在我们的生活和学习中有着不可估计的巨大意义,极大地提高了运输与交通的安全性和效率,有着广泛的社会利用价值。52单片机作为最为经典以及应用最为广泛的一个控制芯片系列,52单片机一般没有自编程功能,所以本次设计是以STC89C52单片机芯片作为控制系统核心,结合驱动电路,红外线探测,达到智能小车智能控制前进、后退以及红外避障的设计目标。智能小车驱动部分采用直流减速电机,对单片机和发动机提供稳压电源,电机驱动由L298N驱动电路控制完成。此次主要以模块化的思路来设计,分为驱动电机模块,红外线检测模块,主控制器模块。
目 录
第一章 绪 论 1
1.1 发展背景 1
1.2国内外的发展 1
1.3 本文的主要内容 2
第二章 方案设计 3
2.1 需求分析 3
第三章 模块选择 4
3.1车体选择方案 4
3.1.1车体材料型号 4
3.1.2车轮的选择 4
3.1.3联轴器的选择 5
3.1.4车体的结构 5
3.2主控制器选择方案 5
3.3红外避障选择方案 6
3.4电机驱动选择方案 6
3.5电源选择方案 8
3.6方案确定 9
第四章 硬件方案 10
4.1主控制器模块 10
4.2电源模块 11
4.3电机驱动模块 12
4.3.1L298理论 12
4.3.2产品的基本参数: 13
4.4红外线探测模块 14
4.5最终确定方案 17
第五章 硬件实现及软件设计 18
5.1软件设计流程图 18
5.2主程序设计步骤 19
5.2.1 手动遥控程序设计 21
5.2.2自动避障程序设计 22 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
第六章 小车的安装和调试 23
6.1小车底板的安装 23
6.2小车单片机主控模块的安装 23
6.3小车红外遥控 24
6.3.1红外避障模式 24
6.3.2红外遥控模式 26
前景与展望 27
致 谢 28
参考文献 28
附录A：小车的pcb仿真图 30
附录B：原料清单 35
附录C：程序 36
绪 论
1.1 发展背景
随着汽车工业的快速发展,为了追求优质的产品,对汽车的开发研究备受关注,不论是大到发动机的改版,还是小的汽车配件等等,都体现了在汽车行业越来越精益求精。时代在进步,对于生活中的所使用的大小机械产品,人们越来越希望其智能化。所以智能汽车的发展和研究是未来的发展方向。避障的方式很多,包括红外避障,超声波避障等,这两种避障方式是使用最广泛的两种。如果要将小小的避障模块,使用于汽车行业,那么对其各方面的要求也是极其严格的,不论是响应速度,还是测量精度这些参数,还是其可靠性,使用寿命,对恶劣环境的抵抗性,都需要能达到实用的要求。在这样的前提下,本次论文主要是研究基于单片机的智能小车设计,实现红外控制和智能避障。在我国,无人驾驶的汽车已经小有规模,甚至国内某大学,自行研究生产的无人驾驶汽车,已经作为了校园内的主要交通运输工具。所以在未来的发展和研究中,无人遥控和自动避障都是极其实用的研究方向。此外在小车的控制和自动避障方面,如何提高其控制的响应速度,避障的响应速度和可靠性是以后需要做到极致的方面。
1.2国内外的发展
在20世纪70年代开始,一些发达国家已经开始了对无人驾驶汽车的研究,在其无人驾驶汽车的的可行性和可靠性上取得了相当成功的研究成果.
在国外比较有名的无人驾驶汽车有这些,美国谷歌版无人驾驶汽车,英国的”优尔特拉”,法国的”赛卡博”等等。这些无人驾驶汽车装有各种感应器和数据采集器,将其采集的数据传回其数据中心,在数据中心处理后再将数据传回,为小车的前进实时的更新其前进的路线图,并且大部分无人驾驶汽车,都内置了地图,可以更好的对其行进的路线进行规划和确认驾驶区域的学校等人流密度大的区域,在此区域行驶时,控制其行驶速度。此外还可以接入当地的交通系统网络,对当地的交通状态选择合适的路线,避免拥堵;还可以自重查询其红绿灯状态与小车采集的红绿灯状态进行对比,保证其准确性。总体来说国外的无人驾驶汽车的研究,起步很早,并且已经大致成熟了。可以对我国的无人驾驶汽车的研究有重要的参考价值。
国内的无人汽车研究相对于国外,起步较晚,但是也已经取得一些成就。国内的第一辆的自主研制的无人车,是国防科技大学的红旗HQ3无人驾驶汽车,在2017年时,完成了286公里的高速路全程无人驾驶实验,该实验是我国的无人驾驶汽车在复杂多变的驾驶环境下的无人驾驶的新纪录。说明了我国的无人驾驶汽车的研制,已经达到了世界级水平。该汽车可以自动识别前车和后车之间的距离,防止追尾事件发生。
所以在如此智能化的社会,本人选择研究基于单片机的小车设计,符合未来的研究方向,本文以单片机为控制器,,结合四个电机驱动,,并使用红外线传感器使智能小车实现前进、后退,并通过调节电机来左右转以实现避障的要求。该智能小车的设计将单片机的应用、直流电机控制技术、传感器电路设计基础、电力电子设计、C语言等多个学科融会于一体,将理论性的知识实体化。此次设计过程中,不仅仅是对所学过的知识的回顾和巩固,更是磨练我们的知识融合和实践动手能力的培养,进一步加深对理论知识的理解。52单片机实际上是对兼容英特尔8031的指令系统所有单片机的总称呼。事实上,8031才是52系列的始祖,是最为广泛运用的8位单片机其中之一。最具代表性的就是AT89系列,被广泛地运用于工业检测控制系统中。虽然现在市场上不断的推出新型单片机,但是STC系列仍然以其价格低,稳定性能优良,功耗低占据市场的较大份额。与此同时,52也是初学者的入门必学。
目 录
第一章 绪 论 1
1.1 发展背景 1
1.2国内外的发展 1
1.3 本文的主要内容 2
第二章 方案设计 3
2.1 需求分析 3
第三章 模块选择 4
3.1车体选择方案 4
3.1.1车体材料型号 4
3.1.2车轮的选择 4
3.1.3联轴器的选择 5
3.1.4车体的结构 5
3.2主控制器选择方案 5
3.3红外避障选择方案 6
3.4电机驱动选择方案 6
3.5电源选择方案 8
3.6方案确定 9
第四章 硬件方案 10
4.1主控制器模块 10
4.2电源模块 11
4.3电机驱动模块 12
4.3.1L298理论 12
4.3.2产品的基本参数: 13
4.4红外线探测模块 14
4.5最终确定方案 17
第五章 硬件实现及软件设计 18
5.1软件设计流程图 18
5.2主程序设计步骤 19
5.2.1 手动遥控程序设计 21
5.2.2自动避障程序设计 22 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
第六章 小车的安装和调试 23
6.1小车底板的安装 23
6.2小车单片机主控模块的安装 23
6.3小车红外遥控 24
6.3.1红外避障模式 24
6.3.2红外遥控模式 26
前景与展望 27
致 谢 28
参考文献 28
附录A：小车的pcb仿真图 30
附录B：原料清单 35
附录C：程序 36
绪 论
1.1 发展背景
随着汽车工业的快速发展,为了追求优质的产品,对汽车的开发研究备受关注,不论是大到发动机的改版,还是小的汽车配件等等,都体现了在汽车行业越来越精益求精。时代在进步,对于生活中的所使用的大小机械产品,人们越来越希望其智能化。所以智能汽车的发展和研究是未来的发展方向。避障的方式很多,包括红外避障,超声波避障等,这两种避障方式是使用最广泛的两种。如果要将小小的避障模块,使用于汽车行业,那么对其各方面的要求也是极其严格的,不论是响应速度,还是测量精度这些参数,还是其可靠性,使用寿命,对恶劣环境的抵抗性,都需要能达到实用的要求。在这样的前提下,本次论文主要是研究基于单片机的智能小车设计,实现红外控制和智能避障。在我国,无人驾驶的汽车已经小有规模,甚至国内某大学,自行研究生产的无人驾驶汽车,已经作为了校园内的主要交通运输工具。所以在未来的发展和研究中,无人遥控和自动避障都是极其实用的研究方向。此外在小车的控制和自动避障方面,如何提高其控制的响应速度,避障的响应速度和可靠性是以后需要做到极致的方面。
1.2国内外的发展
在20世纪70年代开始,一些发达国家已经开始了对无人驾驶汽车的研究,在其无人驾驶汽车的的可行性和可靠性上取得了相当成功的研究成果.
在国外比较有名的无人驾驶汽车有这些,美国谷歌版无人驾驶汽车,英国的”优尔特拉”,法国的”赛卡博”等等。这些无人驾驶汽车装有各种感应器和数据采集器,将其采集的数据传回其数据中心,在数据中心处理后再将数据传回,为小车的前进实时的更新其前进的路线图,并且大部分无人驾驶汽车,都内置了地图,可以更好的对其行进的路线进行规划和确认驾驶区域的学校等人流密度大的区域,在此区域行驶时,控制其行驶速度。此外还可以接入当地的交通系统网络,对当地的交通状态选择合适的路线,避免拥堵;还可以自重查询其红绿灯状态与小车采集的红绿灯状态进行对比,保证其准确性。总体来说国外的无人驾驶汽车的研究,起步很早,并且已经大致成熟了。可以对我国的无人驾驶汽车的研究有重要的参考价值。
国内的无人汽车研究相对于国外,起步较晚,但是也已经取得一些成就。国内的第一辆的自主研制的无人车,是国防科技大学的红旗HQ3无人驾驶汽车,在2017年时,完成了286公里的高速路全程无人驾驶实验,该实验是我国的无人驾驶汽车在复杂多变的驾驶环境下的无人驾驶的新纪录。说明了我国的无人驾驶汽车的研制,已经达到了世界级水平。该汽车可以自动识别前车和后车之间的距离,防止追尾事件发生。
所以在如此智能化的社会,本人选择研究基于单片机的小车设计,符合未来的研究方向,本文以单片机为控制器,,结合四个电机驱动,,并使用红外线传感器使智能小车实现前进、后退,并通过调节电机来左右转以实现避障的要求。该智能小车的设计将单片机的应用、直流电机控制技术、传感器电路设计基础、电力电子设计、C语言等多个学科融会于一体,将理论性的知识实体化。此次设计过程中,不仅仅是对所学过的知识的回顾和巩固,更是磨练我们的知识融合和实践动手能力的培养,进一步加深对理论知识的理解。52单片机实际上是对兼容英特尔8031的指令系统所有单片机的总称呼。事实上,8031才是52系列的始祖,是最为广泛运用的8位单片机其中之一。最具代表性的就是AT89系列,被广泛地运用于工业检测控制系统中。虽然现在市场上不断的推出新型单片机,但是STC系列仍然以其价格低,稳定性能优良,功耗低占据市场的较大份额。与此同时,52也是初学者的入门必学。
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