基于单片机控制的循迹小车设计

摘要本循迹小车采用现在较为流行的8位单片机作为系统大脑，以STC89C52单片机为控制核心。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。40脚的DIP封装使它拥有32个完全IO(GPIO-通用输入输出)端口，通过这些端口加以信号输入电路，将各传感器的信号传至单片机分析处理，从而控制L293D电机驱动，控制小车。利用红外对管检测黑线，通过循迹模块里的红外对管是否寻到黑线产生的电平信号返回到单片机红外对管来实现循迹功能。单片机根据程序设计的要求做出相应的判断送给电机驱动模块。让小车来实现前进，左转，右转，停车等基本功能。集成红外线传感器即光电开关进行避障。整个系统的电路结构简单，可靠性能高。根据小车各部分功能，分析硬件电路，并调试电路。将调试成功的各个模块逐个地融合成整体，再进行软件编程调试，直至完成。关键词：循迹小车STC89C52单片机红外对管L293D电机驱动AbstractThistrackingcaradoptsthenowpopular8-bitsinglechipmicrocomputerasthesystemofthebrain,withtheSTC89C52single-chipmicrocomputerasthecore.Tocontrolthetravelingcarwithit,inordertorealizethegivenperformanceindex.Fullanalysisofoursystem,thekeyistoachievetheautomaticcontrolcars,butatthispoint,single-chipmicrocomputercontrolwillshowitsadvantageissimple,convenientandfast.40feetDIPpackagemakesithas32completelyIO(GPIO-generalinput/outputport,signalinputcircuit,throughtheseportswilltransmitthesignalstosinglechipmicrocomputeranalysisofeachsensortocontrolL293Dmotordriveandcontrolthecar.Theuseofinfraredfordetectingtubeblackline,throughinfraredtrackingmodulefortubewhetherfindlevelsignalproducedbytheblackthreadreturnstotheSCMinfraredtubetorealizetrackingfunction.SCMaccordingtotherequirementoftheprogramdesignmakethecorrespondingjudgmentformotordrivermodule.Letthecartoachieveforward,turnleft,turnright,thebasicfunctionsuchasparking.Integratedinfraredsensorphotoelectricswitchforobstacleavoidance.Thecircuitofthewholesystemstructureissimple,reliableperformanceishigh.Accordingtothefunctionofcarparts,analyzethehardwarecircuit,anddebugthecircuit.Debuggingsuccessofeachmoduleindividuallymergedintoawhole,andthensoftwareprogramminganddebugging,untilcompletion.KEYWORDS:STC89C52dcmotorinfraredsensorsthepipetracingcarsL293Dmotordrive目录第一章绪论.........................................................................................................................1第二章方案设计与论证.....................................................................................................2第一节主控系统..............................................................................................................2第二节电机驱动模块......................................................................................................3第三节循迹模块..............................................................................................................5第四节避障模块..............................................................................................................6第五节机械系统和电源模块..........................................................................................6第六节电源模块..............................................................................................................6第三章硬件设计.................................................................................................................8第一节总体设计..............................................................................................................8第二节信号检测模块....................................................................................................11第四章软件设计...............................................................................................................13第一节小车运行主程序流程图....................................................................................13第二节电机驱动程序....................................................................................................14第三节循迹模块............................................................................................................15第五章制作安装与调试...................................................................................................18结论...................................................................................................................................19致谢...................................................................................................................................20参考文献.............................................................................................................................211第一章绪论自第一台工业机器人诞生以来，机器人的发展已经遍及机械、电子、冶金、交通、宇航、国防等领域。近年来机器人的智能水平不断提高，并且迅速地改变着人们的生活方式。人们在不断探讨、改造、认识自然的过程中，制造能替代人劳动的机器一直是人类的梦想。随着科学技术的发展，机器人的感觉传感器种类越来越多，其中视觉传感器成为自动行走和驾驶的重要部件。视觉的典型应用领域为自主式智能导航系统，对于视觉的各种技术而言图像处理技术已相当发达，而基于图像的理解技术还很落后，机器视觉需要通过大量的运算也只能识别一些结构化环境简单的目标。视觉传感器的核心器件是摄像管或CCD，目前的CCD已能做到自动聚焦。但CCD传感器的价格、体积和使用方式上并不占优势，因此在不要求清晰图像只需要粗略感觉的系统中考虑使用接近觉传感器是一种实用有效的方法。机器人要实现自动导引功能和避障功能就必须要感知导引线和障碍物，感知导引线相当给机器人一个视觉功能。避障控制系统是基于自动导引小车（AVG—auto-guidevehicle）系统，基于它的智能小车实现自动识别路线，判断并自动避开障碍，选择正确的行进路线。使用传感器感知路线和障碍并作出判断和相应的执行动作。该智能小车可以作为机器人的典型代表。它可以分为三大组成部分：传感器检测部分、执行部分、CPU。机器人要实现自动避障功能，还可以扩展循迹等功能，感知导引线和障碍物。可以实现小车自动识别路线，选择正确的行进路线，并检测到障碍物自动躲避。基于上述要求，传感检测部分考虑到小车一般不需要感知清晰的图像，只要求粗略感知即可，所以可以舍弃昂贵的CCD传感器而考虑使用价廉物美的红外反射式传感器来充当。智能小车的执行部分，是由直流电机来充当的，主要控制小车的行进方向和速度。单片机驱动直流电机一般有两种方案：第一，勿需占用单片机资源，直接选择有PWM功能的单片机，这样可以实现精确调速；第二，可以由软件模拟PWM输出调制，需要占用单片机资源，难以精确调速，但单片机型号的选择余地较大。考虑到实际情况，本文选择第二种方案。CPU使用STC89C52单片机，配合软件编程实现。2第二章方案设计与论证根据要求，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