单片机课程设计 基于单片机的循迹小车

黄山学院

单片机课程设计说明书

专业：自动化

班级： 14自动化2班

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目录

第1章绪论 (3)

1.1 引言 (3)

1.2 课题任务要求 (3)

1.3 本论文研究的内容 (3)

第2章系统总体设计 (4)

2.1 小车的机械特性 (4)

2.2 智能小车寻迹基本原理 (4)

第3章系统硬件设计 (6)

3.1 控制器的选择 (6)

3.1.1 概述 (6)

3.1.2 STC89C51开发工具特性 (6)

3.2 硬件电路设计 (6)

3.2.1 系统电源电路 (6)

3.2.2 电机驱动模块 (8)

3.2.3 红外线检测电路 (9)

3.3 附加功能 (10)

3.3.1 蓝牙小车 (10)

第4章系统软件设计 (11)

4.1 编译环境 (11)

4.2 模块的驱动 (11)

4.2.1 红外线传感器模块 (11)

4.2.2 电机模块的驱动 (12)

4.2.3 按键模块 (21)

第5章系统调试分析 (26)

5.1 系统设计中的注意事项 (26)

5.1.1 外部因素 (16)

5.1.2 内部因素 (26)

5.2 硬软件总体调试 (26)

第6章结束语 (27)

致谢 (28)

参考文献 (29)

附录 (30)

第1章绪论

1.1 引言

我们所处的这个时代是信息革命的时代，各种新技术、新思想层出不穷，纵观世界范围内智能汽车技术的发展，每一次新的进步无不是受新技术新思想的推动。

随着汽车工业的迅速发展，传统的汽车的发展逐渐趋于饱和。伴随着电子技术和嵌入式技术的迅猛发展，这使得汽车日渐走向智能化。智能汽车由原先的驾驶更加简单更加安全更加舒适，逐渐的向智能驾驶系统方向发展。智能驾驶系统相当于智能机器人，能代替人驾驶汽车。它主要是通过安装在前后保险杠及两侧的红外线摄像机，对汽车前后左右一定区域进行不停地扫描和监视。计算机、电子地图和光化学传感器等对红外线摄像机传来的信号进行分析计算，并根据道路交通信息管理系统传来的交通信息，代替人的大脑发出指令，指挥执行系统操作汽车。

1.2 课题任务要求

应用STC89C51微控制器中的端口、外部中断、定时器等基本模块，实现核心控制，再结合电源板、电机驱动板来控制电机的转向，最后加上传感检测模块，实现小车的智能寻迹。

这次课程实践要求每一同学都要动手都制作出一辆循迹小车，真正实现从听中学到做中学，提高同学们的动手能力。这次实践最基本的功能底线就是能够实现循迹和壁障。

1.3 本论文研究的内容

本论文是基于STC89C51单片机开发，主要是研究4轮小车的路径识别。

第2章系统总体设计

2.1 小车的机械特性

小车采用的是一辆三轮车车模。后轮控件前进或转弯，前轮根据后轮驱动左右摆动即可以实现左右转。该种车模控制简单。小车可通过PWM控制后轮电机转动的速度来控制前轮电机的转动幅度从而控制小车的转弯幅度，实现小车的前进与转弯操作。小车可通过对DIR控制后退。

2.2 寻迹小车基本原理

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，可以控制小车行走的路迹。

这里的循迹是指小车在白色地板上循黑线行走，通常采取的方法是红外探测法。

红外探测法，即利用红外线在不同颜色的物体表面具有不同的反射性质的特点，在小车行驶过程中不断地向地面发射红外光，当红外光遇到白色纸质地板时发生漫反射，反射光被装在小车上的接收管接收；如果遇到黑线则红外光被吸收，小车上的接收管接收不到红外光。处理器就根据是否收到反射回来的红外光为依据来确定黑线的位置和小车的行走路线。红外探测器探测距离有限，一般最大不应超过3cm。

智能小车系统以处理器为核心，为了使智能小车能够快速行驶，处理器必须把路径的迅速判断、相应的转向电机控制以及直流驱动电机的控制精密地结合在一起。如果传感器部分的数据没有正确地采集和识别，转向电机控制的失当，都会造成模型车严重抖动甚至偏离赛道；如果直流电机的驱动控制效果不好，也会造成直线路段速度上不去，弯曲路段入弯速度过快等问题。其系统结构如所错误!未找到引用源。示。

本次红外探测采用的是反射式探测。

图 2.1 系统结构图

89C51处理器通过引脚读出超声波信号管脚

89C51处理器向红外线传感器供5V电压，通过采集其高低电平可以控制小车的转弯。

89C51处理器通过DATA引脚向键盘显示板发送要显示的数据，还可以通过KEY引脚读取键盘的按键，实现相应的功能。

第3章系统硬件设计

3.1 控制器的选择

本次设计采用的是89C51单片机。

3.1.1概述

STC89C51是一款由美国NXP半导体公司提供的增强型89C51微控制器，包括16KB Flash程序存储器和1KB数据RAM，且功能上完全覆盖标准89C51单片机系列

3.1.2STC89C51 开发工具特性

1.89C51内核，5V工作电压，操作频率0～40MHZ;

2.16KB片内Flash存储器，1KB片内SRAM；

3.SPI串行通信接口和增强型UART；

4.PCA（可编程计数器列阵），具有PWM和捕获、比较功能；

5.4个8位I/O口，含有三个高电流P1口（每个I/O口的电流为16mA）；

6.8个中断源，4个中断优先级，3个16位定时器/计数器和可编程看门狗

定时器（WDT）；

7.2个DPTR寄存器；

3.2 硬件电路设计

本次项目采用的电路板从画电路原理图开始，到PCB板的布线以及电路板的焊接与检测一系列工作都是自己在大一下学期课程实践期间制作的。

3.2.1系统电源电路

交流电经过全波电路在经过电容滤波，在经过稳压电源芯片做成稳压电路，输出电压5V、7.2V的直流电源。其电源电路原理图如图3.2所示。

图 3.2 系统电源电路原理图