智能循迹小车设计论文

摘要：

循迹小车采用传感器来识别白色路面中央的黑色引导线，通过C8051F310

单片机实现对转向舵机和驱动电机的PWM控制,利用检测器检测道路上的标志，使小车实现快速稳定地循线行驶。分模块阐述了循迹小车的原理、软硬件设计及制作过程.针对路径特点对循迹小车的方向控制和速度控制提出了舵机分级转向、速度分段控制的解决方案。实验表明，循迹小车能够较快速、平稳地完成对各种曲率引导线的循迹行驶任务。

关键词：

单片机、电机、传感器、循迹。

Summary：

Tracing car photoelectric sensor to identify the white road to guide the central black line through the C8051F310 microcontroller and drive to achieve the steering servo motor PWM control, the use of detector on the road signs to make the car look fast and stable line-line, down. Sub-module describes the principles of tracing the car, hardware and software design and production process.Path tracing for the characteristics of the car’s direction and speed control servo proposed classification steering, speed control sub-solutions. Experiments show that, tracing the car can be more rapid and smooth completion of the guide line of curvature of the driving task of tracing. Keywords:

Microcontroller, motors, sensors, tracing.

目录

第一章引言

一、设计目的 (4)

二、设计方案 (4)

三、报告内容安排 (4)

四、技术方案概要 (5)

第二章硬件部分

一、单片机最小系统 (6)

二、电源电路 (7)

三、H桥电机驱动电路 (7)

四、传感器输入电路 (8)

五、硬件电路原理图 (9)

第三章软件部分

一、软件设计框架 (10)

二、端口初始化 (10)

三、PWM初始化 (11)

四、功能函数 (12)

第四章程序清单 (14)

第五章总结 (19)

参考文献 (20)

附录 (21)

第一章引言

随着微电子技术的不断发展，微处理器芯片的集成度越来越高，单片机已可以在一块芯片上同时集成CPU、存储器、定时器/计数器、并行和串行接口、看门狗、前置放大器、A/D转换器、D/A转换器等多种电路，这就很容易将计算机技术与测量控制技术结合，组成智能化测量控制系统，这种技术促进机器人技术也有了突飞猛进的发展。单片机技术作为自动控制技术的核心之一，被广泛应用于工业控制、智能仪器、机电产品、家用电器等领域。

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。

随着控制技术及计算机技术的发展，循迹小车系统将在未来工业生产和日常生活中扮演重要的角色，单片机功能也越来越强大。本设计基于单片机技术在智能循迹小车控制系统的设计中，以AT89C51为核心，驱动两个电机，当产生信号驱动小车前进时，是通过循迹模块里的传感器是否循到黑线产生的电平信号，通过传感器再返回到单片机，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，让小车实现前进、左转、右转、停车等基本功能。循白线时，外部环境光线的强弱对小车的运动会产生很大的影响，基于此原因，本实验中的循迹是指在白色地板上循黑线。

一、设计目的

通过设计进一步掌握51单片机的应用，特别是在嵌入式系统中的应用。进一步学习51单片机在系统中的控制功能，能够合理设计单片机的外围电路，使之与单片机构成整个系统。

二、设计方案

该智能车采用红外传感器对跑道进行道路检测，单片机根据采集到的信号的不同状态判断小车当前状态，通过电机驱动芯片发出控制命令，控制电机的工作状态以实现对小车姿态的控制。

三、报告内容安排

此报告主要分为三个部分。第一部分是对整个系统实现方法的一个概要说明，主要内容是对整个技术原理的概述；第二部分是对硬件电路设计的说明，主要介绍系统传感器的设计级其他硬件电路的设计原理等；第三部分是对系统软件设计部分的说明，主要内容是智能模型车设计中主要用到的控制理论、算法说明及代码设计介绍等。

技术方案概要

本模型车的电路系统包括传感器输入电路、单片机电路、H桥电机驱动电路、电源电路。

工作原理：

利用传感器采集到路面上的轨迹；

将轨迹信息送到单片机；

单片机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。

第二章硬件部分

一、单片机最下系统

如图所示，单片机最小系统是由复位、电源、振荡电路等几部分组成。其中，复位电路采用上电复位，上电期间，元件保持复位状态，RST引脚驱动在低电平，直到VDD超过VRST电平。从复位到退出要经过一个延时。该延时随VDD上升时间的增大而减小；

对于晶振，在单片机内部都有自带的晶振，晶振的作用很大，XTAL1和XTAL2分别为两个晶振的输入，器件包含一个可编程内部振荡器，该振荡器在系统复位后被默认为系统时钟。内部振荡器的周期可通过OSCICL寄存器编程。OSCICL对应频率为24MHz。系统时钟可以从内部振荡器分频得到，分频数由寄存器OSCICN中的IFCN位设定，可为1、2、4、8,。相对于内部晶振来说，外部晶振电路的启动时间较长。在晶体振荡器稳定之前就切换到外部晶体振荡器可能产生不可预见的后果。所以在切换之前应该如下操作：

1、通过想端口寄存器的对应位写0使XTAL1和XTAL2引脚为低电平；

2、将XTAL1和XTAL2配置为模拟输入；

3、使能外部振荡器；