基于单片机控制的寻迹小车

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1、光电信息综合设计第16页光电综合设计报告基于单片机控制的寻迹小车院（系）名称专业名称学生姓名指导教师2017年6月07日光电信息综合设计第16页摘要智能车辆作为现代社会的新产物，以及在智能车辆基础上开发出来的产品已成为自动化物流运输、柔性生产组织等系统的关键设备，智能小车的研究和开发正成为广泛关注的焦点。本设计是一种基于单片机控制的简易自动寻迹小车系统，系统的设计主要分为各个模块方案的设计与对比、硬件和软件设计，其中每一部分均采用模块化设计原则，使得设计易读、易修改、易扩充。本实验分三步进行。首先对主控系统、电机驱动、寻迹避障及机械系

2、统与电源等各个模块方案进行对比，选择确定自己的方案。其次，对硬件进行设计，即对寻迹检测电路及信号检测模块电路的设计。最后，对软件设计，实现寻迹程序，电机驱动程序，以AT89C51为控制核心，利用定时器T0通过定时器中断产生PWM波形，通过调整占空比控制小车速度和转向。利用红外光电传感器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予以分析判断，及时控制左右轮电机的转速以调整小车转向，从而使小车能够沿着环形黑色轨迹自动行驶，达到自动寻迹的目的。关键词：AT80C51单片机、光电检测器、PWM调速、电动小车目录

3、光电信息综合设计第16页1.前期准备32.方案的设计与对比32.1主控系统32.2电机驱动模块42.3寻迹模块52.4避障模块62.5机械系统和电源模块63.硬件设计73.1寻迹检测电路83.2信号检测模块94.软件设计94.1电机驱动程序104.2循迹总程序10结论141.前期准备光电信息综合设计第16页当选择这个题目时，对所要做的课程设计一无了解，无从下手，硬件不知道怎么设计，软件也一头茫然。所以在起初阶段查阅了大量的关于基于单片机控制的寻迹小车资料。去百度文库，中国知网，学校图书馆等地方查阅了大部分所要的资料。从一无了解到明白小

4、车各个模块的设计、寻迹的原理（左转，右转，还是直线前进）。通过不同方案的对比，找到属于自己的设计方案。由此可见，知识还是成功的基石，没有前期的准备，就没有最后的收获。2.方案的设计与对比根据要求，确定如下方案：在现有玩具电动车的基础上，加装光电检测器，实现对电动车的速度、位置、运行状况的实时测量，并将测量数据传送至单片机进行处理，然后由单片机根据所检测的各种数据实现对电动车的智能控制。这种方案能实现对电动车的运动状态进行实时控制，控制灵活、可靠，精度高，可满足对系统的各项要求。2.1主控系统方案一：选用一片CPLD（如EPM7128L

5、C84-15）作为系统的核心部件，实现控制与处理的功能。CPLD具有速度快、编程容易、资源丰富、开发周期短等优点，可利用VHDL语言进行编写开发。但CPLD在控制上较单片机有较大的劣势。同时，CPLD的处理速度非常快，而小车的行进速度不可能太高，那么对系统处理信息的要求也就不会太高，在这一点上，MCU就已经可以胜任了。若采用该方案，必将在控制上遇到许许多多不必要增加的难题。为此，不采用该种方案，进而提出了第二种设想。方案二：采用单片机作为整个系统的核心，用其控制行进中的小车，以实现其既定的性能指标。充分分析我们的系统，其关键在于实现小

6、车的自动控制，而在这一点上，单片机就显现出来它的优势——控制简单、方便、快捷。这样一来，单片机就可以充分发挥其资源丰富、有较为强大的控制功能及可位寻址操作功能、价格低廉等优点。因此，这种方案是一种较为理想的方案。针对本设计特点——多开关量输入的复杂程序控制系统，需要擅长处理多开关量的标准单片机，而不能用精简I/O口和程序存储器的小体积单片机，D/A、A/D功能也不必选用。根据这些分析,我选定了P光电信息综合设计第16页89C52RA单片机作为本设计的主控装置，52单片机具有功能强大的位操作指令，I/O口均可按位寻址，程序空间多达8K，

7、对于本设计也绰绰有余，更可贵的是52单片机价格非常低廉。在综合考虑了传感器、两部电机的驱动等诸多因素后，决定采用一片单片机，充分利用STC89C52单片机的资源。2.2电机驱动模块方案一：采用继电器对电动机的开或关进行控制,通过开关的切换对小车的速度进行调整.此方案的优点是电路较为简单,缺点是继电器的响应时间慢,易损坏,寿命较短,可靠性不高。方案二：采用电阻网络或数字电位器调节电动机的分压，从而达到分压的目的。但电阻网络只能实现有级调速，而数字电阻的元器件价格比较昂贵。更主要的问题在于一般的电动机电阻很小，但电流很大，分压不仅回降低效

8、率，而且实现很困难。方案三：采用功率三极管作为功率放大器的输出控制直流电机。线性型驱动的电路结构和原理简单，加速能力强，采用由达林顿管组成的H型桥式电路。用单片机控制达林顿管使之工作在占空比可调的开关状态下，精确调整电动