基于单片机控制的智能小车设计与制作133

武汉理工大学《单片机接口技术》课程设计说明书物流自动化0903班庞利宝目录摘要......................................................................................................................................11引言..............................................................................................................................12方案论证........................................................................................................................22.1控制核心的选择及其简介....................................................................................22.2小车驱动方式的选择............................................................................................42.3直流电机驱动模块................................................................................................52.4障碍检测模块........................................................................................................62.5电源模块................................................................................................................73系统硬件设计................................................................................................................83.1车体结构及其驱动电路........................................................................................83.1.1直流电机电路设计......................................................................................93.1.2通道控制......................................................................................................93.1.3电机调速....................................................................................................103.1.4驱动模块....................................................................................................113.2避障模块..............................................................................................................123.3硬件完成后的小车总体图..................................................................................134系统软件设计..............................................................................................................144.1主程序设计..........................................................................................................154.2障碍检测模块程序设计......................................................................................154.3语音播放程序设计..............................................................................................175使用说明......................................................................................................................20总结与展望........................................................................................................................21参考文献............................................................................................................................23附录1.................................................................................................................................24附录2.................................................................................................................................27附录3.................................................................................................................................31武汉理工大学《单片机接口技术》课程设计说明书物流自动化0903班庞利宝1基于单片机控制的智能小车设计与制作摘要:课题的主要任务是设计并制作一辆智能小车，要求实现小车的语音控制、直线前进与倒退、避免撞到障碍物三大功能。设计以80C51单片机为控制核心，应用光电传感器和超声波传感器，成功实现了小车的三大功能。课题完成了红外线传感器、小车骨架、直流电机以及电源等硬件的选择、采购、各传感器的接口电路设计和制作，以及各传感器和电路的安装位置和方式的安排，并完成了整个硬件的制作工作。此外，对整个控制软件进行设计和程序的编制以及程序的调试，并最终完成软件和硬件的融合，实现小车的预期功能。关键词：智能小车、红外防碰撞传感器、单片机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。但很现武汉理工大学《单片机接口技术》课程设计说明书物流自动化0903班庞利宝2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，所以作为物流自动化专业的学生，必须加倍努力，为逐步赶上国外先进水平并超过之而努力。我选择这个课题作为我课程设计的目的在于：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，使自己在控制方面有一定的认识。所以立“基于单片机控制的智能小车设计与制作”一题作为尝试。此项设计是在袁斌老师的指导下，采用80C51单片机作为控制核心，逐步实现蜂鸣器唱歌、躲避障碍和直线行走三大功能。完成硬件实物制作与组装，并编制相关程序，使其实现功能的融合，做出具有预先要求功能的实物。2方案论证小车总体功能描述：在小车的底盘上有一个总开关，当开关闭合时，小车开始工作，唱着歌直线前行，并可实现调速。在小车前进过程中，将调用避障函数进行避障，所以一旦离障碍物的距离小于安全距离时，（设的安全距离为20CM），小车进入壁障模式。小车前方装有两个红外壁障传感器，当检测到左侧有障碍时，向右转，当检测到右侧有障碍物时，向左转，当检测到前方障碍物无法避开时，小车停车并倒退，此时蜂鸣器发出警报声。下面根据设计要求，针对各模块需要完成的功能，本着简单、实用、廉价、容易操作、稳定的原则，对各模块进行充分的理论分析和方案论证。2.1控制核心的选择及其简介主控制器采用MCS51系列单片机AT89C52，AT89C52是一个低电压，高性能CMOS8位单片机，片内含8kbytes的可反复擦写的Flash只读程序存储器和256bytes的随机存取数据存储器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器和Flash存储单元[3]。MCS51单片机的内部基本结构框图如图2-1所示，由以下部分组成[4]：（1）一个8位的微处理器（CPU）。武汉理工大学《单片机接口技术》课程设计说明书物流自动化0903班庞利宝3（2）片内数据存储器RAM（128B），用以存放可以读写的数据，如运算的中间结果、最终结果以及状态标志位等。（3）片内程序存储器ROM（4KB），用以存放已编制好的程序及程序中用到的常数。（4）四个8位并行I／O接口P0~P3，每个口既可以用作输入，也可以用作输出使用。（5）两个定时器／计数器，每个定时器／计数器都可以设置成计数方式，用以对外部事件进行计数，也可以设置成定时方式，并可以根据计数或定时的结果实现计算机控制。（6）五个中断源的中断控制系统，提供两个中断优先级，能实现两级