基于51单片机的智能循迹小车设计

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1、**********************************************参赛学校：******************参赛队号：******************参赛题目：（A题）智能小车控制参赛学生：*******************指导教师：*******************参赛日期：2011.7.18~2011.7.22智能小车控制摘要智能作为现代的新发明，是以后的发展方向，它可以按照预先设定的模式在一个环境里自动的运作，不需要人为的管理，可应用于科学勘探等用途。我们通过软件编程实现它的行进、绕障、停止的精确控制以及遇

2、障次数的显示，并再次寻找到原来的轨道。一、功能说明1、基本功能：小车能够在设计的线路上完成寻迹功能；2、拓展功能：在循迹线路上设置障碍物，小车遇到障碍物能够自动绕道行驶，完成避障功能；二、方案论证方案一：以AT89S51单片机为核心的控制电路，采用模块化的设计方案，运用传感器检测电路，实现小车在行驶中自动寻迹、躲避障碍物的功能。并将循迹过程中遇障次数等数据传至单片机进行处理，然后由单片机根据所检测数据实现对电动小车的智能化控制。方案二：采用各类数字电路来组成电动小车的控制系统。采用数字电路对外围探测轨迹信号，避障信号进行处理。但对输入输出都是模拟量的小装

3、置，如果采用数字化方案，则要先用A/D转换器和D/A转换器实现数字量与模拟量之间的转换。这样必然带来高成本、电路复杂等缺点。因此，本方案灵活性不高，效率低，不利于电动小车智能化的扩展。同时，对各路信号处理也比较困难。比较以上两种方案的优缺点，方案一简洁、灵活、可扩展性好，能达到设计要求，因此本设计采用方案一来实现。三、各模块设计电路分为电源模块、单片机系统模块、电机驱动板、寻迹模块、避障模块。智能小车运行基本原理框图见图1。显示模块电机驱动模块AT89S51单片机避障模块探测轨迹模块电源模块图11、电源模块首先我们想到的是稳压电源供电，稳压电源供电稳定方

4、便调试，但是稳压电源体积大，只适合调试阶段的使用。其次就是干电池供电，相对于稳压电源来说体积小，电压也比较稳定，方便小车移动，所以我们采用6节1.2V干电池供电，电压达到7V左右给直流电机供电，然后用7805降压、稳压后给单片机系统供电。2、单片机系统模块本系统采用AT89S51单片机作为中央处理器。其主要任务是在小车行走过程中不断读取传感器采集到的数据，将得到的数据进行处理后，来控制小车行走，同时将相关数据送显示单元动态显示。单片机是把中央处理器CPU、随机存储器RAM、只读存储器ROM、I/O接口电路、定时/计数器以及输入输出适配器都集成在一块芯片上

5、，构成一个完整的微型计算机。它的优点是体积小，可放在仪表内部，且单片机内部有可以多次重复编程的闪烁ROM,并且闪烁ROM可以直接用编程器来擦写，使用起来比较方便。在本系统中，AT89S51单片机的P0口用于数码显示，P2.4P2.5P2.6P2.7口用于电动机的PWM驱动控制，P1.0P1.1P1.2口用于探测轨迹，P3.2P3.3口用于探测障碍物，P2.1P2.2P2.3用于LED提示，P2.0用于倒车显示和蜂鸣器报警。3、探测轨迹模块为了保证小车沿黑线行驶，采用了两个检测器并行排列，左右方向都可以进行控制，控制精度得以提高。在小车行走过程中，结合查询

6、方式，通过程序控制小车行走轨迹。如果左方向偏离黑线，则右侧的探头就会检测到黑线，把信号传送到单片机，进行处理校正。控制其向右转；如果右方向偏离黑线，则左侧的探头就会检测到黑线，把信号传送到单片机，进行处理校正。控制其向左转。从而保证小车沿黑线行驶。方案一、采用发光二极管发光，用光敏二极管接收。由于光敏二极管受可见光的影响较大，稳定性差，所以放弃该方案。方案二、利用光敏电阻组成光敏探测器。光敏电阻的阻值可以跟随周围环境光线的变化而变化。当光线照射到白线上面时，光线发射强烈，光线照射到黑线上面时，光线发射较弱。因此光敏电阻在白线和黑线上方时，阻值会发生明显的

7、变化。将阻值的变化值经过比较器就可以输出高低电平。但是这种方案受光照影响很大，不能够稳定的工作方案三、采用TK-20黑白线检测传感器在本设计中，要求电动小车沿着路面的黑色轨道行驶。其探测路面黑线的基本原理：光线照射到路面并反射，由于黑线和白纸对光的反射系数不同，可以根据接收到的反射光强弱来判断是否是黑线。利用这个原理，可以控制电动小车行走的路迹。根据黑色和白色路面对光的反射程度不同，白色反射程度强，而黑色反射程度弱。我们采用TK-20黑白线检测传感器，其有效探测距离达5cm。通过调节电位器，最远可以达到10cm，受可见光干扰小，输出信号为开关量，信号处理

8、简单，使用非常方便。使用注意注意事项：（1）该传感器为开关量传感器，输出为TTL