基于51单片机的开关电源自动循迹小车设计论

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1、西华大学课程设计摘要智能循迹是基于自动引导机器人系统，用以实现小车自动识别路线，以及选择正确的路线。智能循迹小车是一个运用传感器、单片机、电机驱动及自动控制等技术来实现按照预先设定的模式下，不受人为管理时能够自动实现循迹导航的高新科技。该技术已经应用于无人驾驶机动车，无人工厂，仓库，服务机器人等多种领域。本设计是基于STC89C52单片机控制的智能循迹小车，小车能够识别地上黑色轨迹线，实现循迹行走，而且在循迹过程中还能够绕开前方的障碍物。本次设计包括开关电源模块、充电模块、单片机模块、电机驱动模块、循迹模块和避障模块。其中开关电源模块是

2、将220V交流电转化为12V供电机驱动芯片使用和5V供单片机使用。充电模块是给锂电池充电，以作备用电源。单片机模块以STC89C52单片机为控制核心，用其产生PWM波，控制小车速度。循迹模块则采用红外光电传感器RPR220型光电对管，对路面黑色轨迹进行检测，并将路面检测信号反馈给单片机。单片机对采集到的信号进行分析判断，及时控制电机驱动模块中由芯片L298N驱动的电机以调整小车转向，从而使小车能够沿着黑色轨迹自动行驶，实现小车自动寻迹的目的。同时在此基础上，避障模块当中利用E18-D80NK3-80cm可调红外避障传感器对小车进行避障。

3、本设计不仅给出了完整的硬件电路图和相关控制程序，而且还利用PROTEUS进行了小车电机实时仿真。关键词：单片机；自动循迹；开关电源；Proteus仿真III西华大学课程设计目录摘要I第1章绪论11.1智能循迹小车概述11.1.1循迹小车的发展历程回顾11.1.2智能循迹分类21.1.3智能循迹小车的应用31.2智能循迹小车研究中的关键技术4第2章自动循迹小车系统方案设计52.1设计要求52.2自动循迹小车基本原理52.3模块方案比较与论证52.3.1控制器模块52.3.2电源模块62.3.3充电模块62.3.4电机模块72.3.5电机驱

4、动模块72.3.6循迹传感器模块72.3.7避障传感器模块82.4系统总体方案的确定8第3章硬件设计93.1单片机电路设计93.1.1单片机的功能特性描述93.1.2晶振电路93.1.3复位电路103.1.4单片机整体电路113.2开关电源电路设计133.2.1UC3842简介133.2.2UC3842开关电源电路143.3充电电路设计153.4电机驱动电路设计163.4.1L289N简介163.4.2电机驱动原理183.4.3小车运动逻辑193.5循迹电路设计20III西华大学课程设计3.5.1RPR220与LM339简介203.5.

5、2循迹设计213.6避障电路设计22第4章软件设计234.1系统软件流程图234.2程序设计234.2.1计时程序设计234.2.2主程序设计24第5章系统调试26结束语29参考文献30附录A总电路图31附录B循迹小车程序32III西华大学课程设计第1章绪论进入二十一世纪，随着计算机技术和科学技术的不断进步，机器人技术较以往已经有了突飞猛进的提高，智能循迹小车即带有视觉和触觉的小车就是其中的典型代表。1.1智能循迹小车概述智能循迹小车又被称为AutomatedGuidedVehicle，简称AGV，是二十世纪五十年代研发出来的新型智能搬

6、运机器人。智能循迹小车是指装备如电磁，光学或其他自动导引装置，可以沿设定的引导路径行驶，安全的运输车。工业应用中采用充电蓄电池为主要的动力来源，可通过电脑程序来控制其选择运动轨迹以及其它动作，也可把电磁轨道黏贴在地板上来确定其行进路线,无人搬运车通过电磁轨道所带来的讯息进行移动与动作，无需驾驶员操作，将货物或物料自动从起始点运送到目的地。AGV的另一个特点是高度自动化和高智能化，可以根据仓储货位要求、生产工艺流程等改变而灵活改变行驶路径，而且改变运行路径的费用与传统的输送带和传送线相比非常低廉。AGV小车一般配有装卸机构，可与其它物流设

7、备自动接口，实现货物装卸与搬运的全自动化过程。此外，AGV小车依靠蓄电池提供动力，还有清洁生产、运行过程中无噪音、无污染的特点，可用在工作环境清洁的地方。1.1.1循迹小车的发展历程回顾随着社会的不断发展，科学技术水平的不断提高，人们希望创造出一种来代替人来做一些非常危险，或者要求精度很高等其他事情的工具，于是就诞生了机器人这门学科。世界上诞生第一台机器人诞生于1959年，至今已有50多年的历史，机器人技术也取得了飞速的发展和进步，现已发展成一门包含：机械、电子、计算机、自动控制、信号处理，传感器等多学科为一体的性尖端技术。循迹小车共历

8、了三代技术创新变革：第一代循迹小车是可编程的示教再现型，不装载任何传感器，只是采用简单的开关控制，通过编程来设置循迹小车的路径与运动参数，在工作过程中，不能根据环境的变化而改变自身的运动轨迹。36西华大学课