基于51单片机的循迹小车

课程设计单片机系统课程设计成绩评定表设计课题基于89C51的循迹小车设计学院名称：电气工程学院专业班级：电气F1206学生姓名：高晓丽学号：201223910830指导教师：臧海河设计地点：31-510设计时间：2014-12-29～2015-01-09指导教师意见：成绩:签名：年月日课程设计单片机系统课程设计课程设计名称：基于89C51的循迹小车设计专业班级：电气F1206学生姓名：高晓丽学号：201223910830指导教师：臧海河课程设计地点：31-510课程设计时间：2014-12-29～2015-01-09课程设计单片机系统课程设计任务书学生姓名高晓丽专业班级电气F1206学号201223910830题目基于89C51的循迹小车设计课题性质工程设计课题来源自拟指导教师臧海河主要内容（参数）利用89C51设计红外循迹小车，实现以下功能：1．按照黑线自动寻迹；2．会直走；3．左转；4．右转；任务要求（进度）第1-2天：熟悉课程设计任务及要求，查阅技术资料，确定设计方案。第3-4天：按照确定的方案设计单元电路。要求画出单元电路图，元件及元件参数选择要有依据，各单元电路的设计要有详细论述。第5-6天：软件设计，编写程序。第7-8天：实验室调试。第9-10天：撰写课程设计报告。要求内容完整、图表清晰、文理流畅、格式规范、方案合理、设计正确，篇幅不少于6000字。主要参考资料[1]张迎新．单片微型计算机原理、应用及接口技术（第2版）[M]．北京：国防工业出版社，2004[2]中国电子网审查意见系（教研室）主任签字：年月日课程设计目录1引言............................................................................................................................52总体方案设计............................................................................................................53硬件电路的设计........................................................................................................63.1单片机最小系统的设计..................................................................................63.2稳压模块设计...................................................................................................73.3信号采集模块..................................................................................................83.4电压比较模块..................................................................................................93.5电机驱动模块设计........................................................................................104软件设计..................................................................................................................114.1主程序设计....................................................................................................134.2中断程序设计................................................................................................144.3子程序............................................................................................................145调试与总结..............................................................................................................14附录A总原理图........................................................................................................17附录B用C语言编写的源程序...............................................................................18课程设计1引言当今世界，传感器技术和自动控制技术正在飞速发展，机械、电气和电子信息已经不再明显分家，自动控制在工业领域中的地位已经越来越重要，“智能”这个词也已经成为了热门词汇。现在国外的自动控制和传感器技术已经达到了很高的水平，特别是日本，比如日本本田制作的机器人，其仿人双足行走已经做得十分逼真，而且具有一定的学习能力，还据说其智商已达到6岁儿童的水平。作为机械行业的代表产品—汽车，其与电子信息产业的融合速度也显著提高，呈现出两个明显的特点：一是电子装置占汽车整车（特别是轿车）的价值量比例逐步提高，汽车将由以机械产品为主向高级的机电一体化方向发展，汽车电子产业也很有可能成为依托整车制造业和用车提升配置而快速成为新的增长点；二是汽车开始向电子化、多媒体化和智能化方向发展，使其不仅作为一种代步工具、同时能具有交通、娱乐、办公和通讯等多种功能。无容置疑，机电一体化人才的培养不论是在国外还是国内，都开始重视起来，主要表现在大学生的各种大型的创新比赛，比如：亚洲广播电视联盟亚太地区机器人大赛（ABUROBCON）、全国大学生“飞思卡尔”杯智能汽车竞赛等众多重要竞赛都能很好的培养大学生对于机电一体化的兴趣与强化机电一体化的相关知识。但很现实的状况是，国内不论是在机械还是电气领域，与国外的差距还是很明显的，所以作为电气工程及其自动化学生，必须加倍努力，为逐步赶上国外先进水平并超过之而努力。为了适应机电一体化的发展在汽车智能化方向的发展要求，提出简易智能小车的构想，目的在于：通过独立设计并制作一辆具有简单智能化的简易小车，获得项目整体设计的能力，并掌握多通道多样化传感器综合控制的方法。所以立“循迹小车”一题作为尝试。此项设计采用STC89C52单片机作为控制核心，实现能够自主识别黑色引导线并根据黑线走向实现快速稳定的寻线行驶。2总体方案设计课程设计红外对管信号采集模块LM339电压比较模块STC89C52电机驱动模块L298N电机稳压模块L7805图2.1总体设计方案本模型车的电路系统包括稳压模块、单片机模块、传感器模块、电机驱动模块。工作原理：利用红外采集模块中的红外发射接收对管检测路面上的轨迹将轨迹信息送到单片机单片机采用模糊推理求出转向的角度和行走速度，然后去控制行走部分最终完成智能小车可以按照路面上的轨迹运行。3硬件电路的设计3.1单片机最小系统的设计小车采用STC89C52单片机作为控制芯片，图3.1是其最小系统电路。主要包括：时钟电路、电源电路、复位电路。其中各个部分的功能如下：1、时钟电路：给单片机提供一个外接的12MHz的石英晶振。2、电源电路：给单片机提供5V电源。3、复位电路：在电压达到正常值时给单片机一个复位信号。课程设计12345678910111213141516ABCD16151413121110987654321DCBATitleNumberRevisionSizeA0Date:10-Jan-2015SheetofFile:D:\danpianji\必须软件\Protel99SE\Library\Sch\ProtelDOSSchematicLibraries.ddbDrawnBy:P1.0(T2)1P1.1(T2EX)2P1.23P1.34P1.45P1.5(MOSI)6P1.6(MISO)7P1.7(SCK)8RST9P3.1(TXD)11P3.2(INT0)12P3.3(INT1)13P3.4(T0)14P3.5(T1)15P3.6(WR)16P3.7(RD)17XTAL218XTAL119GND20P2.0(A8)21P2.1(A9)22P2.2(A10)23P2.3(A11)24P2.4(A12)25P2.5(A13)26P2.6(A14)27P2.7(A15)28PSEN29ALE/PROG30EA/Vpp31P3.0(RXD)10P0.7(AD7)32P0.6(AD6)33P0.5(AD5)34P0.4(AD4)35P0.3(AD3)36P0.2(AD2)37P0.1(AD1)38P0.0(AD0)39VCC40PDIPSTC89C52U1RSTX1X2PSENALEEAP00C130PC330PY112MHZX1X2R210KR1330S1RESET+C210UFVCCRST复位时钟晶振51最小系统123456789J1resisterVCCVCCP01P02P03P04P05P06P07P00P01P02P03P04P05P06P07P20P21P22P23P24P25P26P27P10P11P12P13P14P15P16P17P30P31P32P33P34P35P36P37图3.1单片机最小系统图之所以选用51单片机，是因为这学期刚刚跟着老师学完51单片机，跟其他单片机比较起来，更加熟悉51单片机。而且51单片机也能满足性能要求。3.2稳压模块设计模型车通过自身系统，采集赛道信息，获取自身速度信息，加以处理，由芯片给出指令控制其前进转向等动作，各部分都需要由电路支持，电源管理尤为重要。在本设计中，51单片机使用5V电源，电机使用7.8V电源。考虑到电源为充电电池组，额定电压为7.8V，实际充满电后电压则为7.2-7.5V，所以单片机及传感器模块采用7805稳压后的5V电源供电，电机直接由电池供电。课程设计12345678910111213141516ABCD16151413121110987654321DCBATitleNumberRevisionSizeA0Date:10-Jan-2015SheetofFile:D:\danpianji\必须软件\Protel99SE\Library\Sch\ProtelDOSSchematicLibraries.ddbDrawnBy:123JP7CON3Vin1GND2Vout3U3L7805U3+C5470UFC6104R171KD13LEDVCCC4104VIN稳压模块图3.2稳压模块如图3.2所示，电源电压Vin通过L7805芯片稳压后，Vout输出稳定电压5V，给单片机最小系统、传感器、电压比较模块、驱动电路提供工作电压。VIN为电源电压，VCC为5V电压。3.3信号采集模块课程设计12345678910111213141516ABCD16151413121110987654321DCBATitleNumbe