基于51系列单片机的音乐智能寻迹避障小车的设计与控制.pdf

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1、摘要在日常生活中人们，电子产品和人的生活密不可分，我们接触的电子产品有像平常用的手机、电脑、相机等高端的电子产品；也有像平常用的通电器，收音机等低端的电子产品；有智能的电子产品，也有非智能的电子产品。电子产品的总类是很多的，而在众多电子产品中有些带简单的智能控制的往往用到一些小芯片如单片机和一些传感类的器件如光耦元件、红外避障器等。本次工程训练我们就将采用51系列的AT89C51单片机和光耦器件RPR220和红外避障器E18-D80NK为主要的器件来制作音乐智能寻迹避障小车的控制电路，通过训练来达到对课本知识的更深认识和运用。目录第一章音乐智能寻迹避障小车的概述1.1音乐智能寻迹

2、避障小车工作原理……………………………………………………………31.2音乐智能寻迹避障小车的目的要求、技术指标及训练任务………………………………4第二章设计方案的选择和确定2.1方案的主要组成部分及整体原理图……………………………………………………5第三章系统硬件设计3.1传感部分的设计………………………………………………………………………………103.2控制部分的设计………………………………………………………………………………12第四章系统的软件设计4.1流程图…………………………………………………………………………………………144.2程序清单…………………………………………

3、…………………………………………15第五章性能测试与分析5.1传感PCB板传感信号的测量………………………………………………………………205.2控制PCB板测量……………………………………………………………………………205.3小车跑道测试…………………………………………………………………………………20第一章音乐智能寻迹避障小车的概述21.1音乐智能寻迹避障小车工作原理所谓寻迹是在一个白色的塑料泡沫板上的宽25cm左右的有黑色电工胶布做成的椭圆轨道上寻黑线。避障是在小车在轨道上寻迹是当发现前方有障碍物时采取一定的操作，避免碰撞，在这里是停车。音乐是只在启动、左转、右转、停车、

4、前方有障碍、倒退时可以放出小车本身有的语音信号，在这里是从过但单片机发送解码来控制。智能控制也是由单片机来实现的。寻迹：寻迹是通过红外探测法，即利用红外线在不同颜色的物体表面具有不同的反射性质的特点，在小车行驶过程中不断地向地面发射红外光，当红外光遇到白色纸质地板时发生漫反射，反射光被装在小车上的接收管接收；如果遇到黑线则红外光被吸收，小车上的接收管接收不到红外光。单片机就是否收到反射回来的红外光为依据来确定黑线的位置和小车的行走路线。红外探测器探测距离有限，一般最大不应超过3cm。避障：避障是通过光电传感器来实现的，它可以通传感器上面的旋钮来控制障碍物感应距离，但范围是有限制的

5、，但这里用到的E18-D80NK的感应距离在3cm到80cm之间。音乐：音乐采用小车自带的音乐。智能控制：智能控制是采用单片机来处理所收集的信号，在由设定的来控制电路，从而达到智能控制。1.2音乐智能寻迹避障小车的目的要求、技术指标及训练任务3目的要求：学生通过基于51系列单片机的音乐智能寻迹避障小车的设计与控制实训，除了加深和巩固学生课程理论学习之外，更重要的是加强实践、拓展应用，让学生了解基于51系列单片机的开发和运用的一个整体开发流程，包括在训练中要求学生能够自己根据性能指标和功能要求掌握硬件电路的设计和制作、元器件的选用和安装、软件的编写和调试，同时学会硬件仿真、软件仿真

6、和整机联调，其中最关键的两部分：硬件电路设计与制作和控制软件的编写以及调试，使得准产品最后达到技术指标的要求。技术指标：1、音乐智能寻迹小车需基于51系列单片机进行开发和设计。2、能实现在椭圆轨道、S形轨道，太极图形轨道等多种规则黑线轨道上寻迹运行，并还可以实现在任意黑线轨道上运行。3、至少两种方式启动：一是通过掌声、口声等其它声音启动；二是能通过检测到黑线后自行启动等其它。4、实现仿真实小车的声音和车灯效果：小车前进时有真车前进声音和车灯效果，小车左拐弯时有真车左拐弯声音和车灯效果，小车右拐弯时时有真车右拐弯声音和车灯效果，小车后退时有真车后退声音和车灯效果，小车遇到障碍物时有

7、真车鸣喇叭声音和车灯效果、并自动绕开障碍物前行。5、小车寻迹避障运行完之后能伴随音乐翩翩起舞演示。6、小车外观包装优美、电路设计制作焊接等工艺精良、软件程序可读性强。7、可扩展其它功能。实训任务：1、根据技术指标,提出可行性方案,经分析比较选出符合功能和性能要求的实际方案。2、利用电路绘图软件（例如：PTOTELDXP）画出电路原理图。3、写出软件流程图，利用编程软件（例如KEIL）编写、编绎程序。4、利用电路仿真软件（例如：PROTEUS、MULTISIM）结合编程软件进行硬件