基于单片机的智能小车设计论文

目录

摘要： (2)

关键词： (3)

一、设计任务概述 (3)

1.1设计任务概述 (3)

1.2基本任务 (3)

1.3发挥部分 (3)

二、系统方案论证与选择 (4)

2.1车体方案论证与选择 (5)

2.2控制模块论证与选择 (5)

2.3电源模块论证与选择 (6)

2.4电机模块选择与论证 (6)

2.5电机驱动模块选择与论证 (6)

2.6避障模块的选择与论证 (7)

2.7循迹模块选择与论证 (7)

2.8金属传感器模块论证与选择 (7)

2.9铁片转移模块论证与选择 (8)

2.10报警和语音提示模块选择与论证 (8)

2.11显示模块论证与选择 (8)

2.12智能救援小车最终方案 (8)

三、硬件系统的设计与功能实现 (9)

3.1救援小车主线路板制作 (9)

3.2微控制器电路的设计与原理 (9)

3.3电源电路原理与设计 (10)

3.4电机驱动电路的原理与设计 (10)

3.5避障电路的原理与设计 (10)

3.6光电开关的安装 (11)

3.7循迹电路的原理与设计 (11)

3.8金属检测电路的原理与设计 (11)

3.9铁片转移电路原理与设计， (12)

3.10语音提示电路的原理与设计 (12)

3.11系统其它功能的扩展 (12)

四、软件设计的实现与说明 (13)

4.1主程序流程图 (13)

4.2路面循迹子程序流程图 (14)

4.3智能救援小车系统的部分程序清单 (15)

五、系统功能测试 (17)

5.1使用仪器及设备清单的说明 (17)

5.2系统功能测试 (17)

5.2.1基本要求部分的功能测试 (17)

5.2.2发挥部分的功能测试 (17)

六、结论 (19)

七、结束语 (19)

八、参考文献： (19)

摘要

本小组设计制作的一款智能救援小车，能够实现2008年山东省电子设计竞赛G题的基本部分和发挥部分的所有功能要求。另外具有以下扩展功能功能：测温、无线遥控、测速及里程、测量路面坡度。

本作品以两个直流减速电机为驱动，通过各类传感器件来采集信息，送入主控单元STC 89C52单片机，处理数据后完成相应的操作，以实现相应的功能。直流减速电机采用电机专用驱动芯片L293D进行驱动，其中避障采光电开关来完成；用RPR220型光电对管完成系统循迹功能；铁片检测部分通过电感式接近开关铁片进行信号的采集，接近开关反馈的信号送入单片机处理，由控制单元处理信号并控制相应的线圈，利用线圈用电产生磁场的效应捡起铁片并转移到题目中所指定的区域，由语音提示电路提示小车操作完成。实现了智能救援小车在无人控制状态下实现智能避障、路面循迹、检测并转移金属铁片的智

能控制，语音提示，液晶显示电路显示运行的时间。其所实现的功能相当于简易机器人。

关键词：

基本部分和发挥部分、测温、无线遥控、测速及里程、测量路面坡度

目录

一、设计任务概述

1.1设计任务概述

设计制作一个智能小车，该小车能按照要求自动运行，通过一个建筑

物中曲折的道路，并完成规定的动作。设矩形建筑物有两个门A、B，门

宽24厘米，建筑物的墙壁是10厘米高（或与小车高度相同）、2厘米厚

的矮墙，建筑物内无引导轨迹（见图示）。

1.2基本任务

1、要求智能小车从A门进入并开始自动计时，从B门出来，在行进

过程中，能自动选择适当的路径，避开墙壁，找到通路，三分钟之内到达

B门；

2、到达B门，停5秒，小车自动计时并数字显示AB段所用的时间，

并声光报警；

1.3发挥部分

1、自B门外，循弧形引导轨迹BC前进（引导轨迹为2厘米宽）；

2、途中检测到铁片D（铁片D放置在轨迹BC前二分之一段上的任意位置）时停车3秒，并声光报警；

3、要求小车拾起铁片D，继续沿引导轨迹前进；

4、到达C点；

5、在C点处，放下铁片D并停止前进。声光显示救援结束，并停止计时，分别显示BD、DC段所用的时间。铁片为直径2厘米的圆形薄片。

注:智能救援小车场地图片的相关说明

智能救援小车场地图

二、系统方案论证与选择

根据题目中的设计要求，本系统主要由微控制器模块、电源模块、避障模块、循迹传感器模块、直流电机及其驱动模块、金属检测模块、角度测量模块，语音提示模块以及液晶显示模块等构成。本系统的方框图如图1所示：

系统总框图

为较好的实现各模块的功能，我们分别设计了几种方案并分别进行了论证。

2.1车体方案论证与选择

方案1：购买玩具电动车。购买的玩具电动车具有组装完整的车架车轮、电机及其驱动电路。玩具电动车的电机多为玩具直流电机，力矩小，空载转速快，负载性能差，不易调速。而且这种电动车一般都价格不菲。因此我们放弃了此方案。

方案2：自己制作电动车。经过反复考虑论证，我们制定了左右两轮分别驱动，在校车后面加万向轮转向的方案。即左右轮分别用两个转速和力矩基本完全相同的直流电机进行驱动，车体尾部装一个万向轮。这样，当两个直流电机转向相反同时转速相同时就可以实现电动车的原地旋转，由此可以轻松的实现小车坐标不变的90度和180度的转弯。当小车前进时，左右两驱动轮与后万向轮形成了三点结构，这种结构使得小车在前进时比较平稳。为了防止小车重心的偏移，后万向轮起支撑稳定的作用。对于车架材料的选择，我们经过比较选择了实验室常用的敷铜电路板。用敷铜电路板做的车架比塑料车架更加牢固，比铁制小车更轻便，美观。综上考虑，我们选择了方案2。

制作的小车实物如下图所示：