毕业设计+智能循迹避障小车设计

单片机系统课程设计轮式移动机器人的设计

学院: 通信与电子工程学院

班级: 电子131

姓名: 初清晨

学号: 213

同组成员:孟庆阳张轩

指导老师: 王艳春

日期: 2015年12月24日

组员分工

1、组长:张轩 ,实物焊接,报告整理,程序设计

2、组员:孟庆阳 ,实物焊接,仿真测试,报告整理

3、组员:初清晨 ,实物焊接,报告整理,仿真测试

目录

摘要 0

第一章绪论 0

1、1智能小车的意义与作用 0

1、2智能小车的现状 (1)

第二章方案设计与论证 (2)

2、1 主控系统 (2)

2、2 电机驱动模块 (2)

2、3 循迹模块 (3)

2、4 避障模块 (4)

2、5 机械系统 (5)

2、6电源模块 (5)

第三章硬件设计 (5)

3、1 AT89S52单片机的简介 (5)

3、2总体设计 (9)

3、3驱动电路 (10)

3、4信号检测模块 (11)

3、5主控电路 (12)

第四章软件设计 (13)

4、1主程序框图 (13)

4、2电机驱动程序 (13)

4、3循迹模块 (14)

4、4避障模块 (18)

结束语 (23)

致谢 (23)

附录一循迹加红外避障综合程序 (25)

附录二实物图 (29)

摘要

随着计算机、微电子、信息技术的快速进步,智能化技术的开发速度越来越快,智能度越来越高,应用范围也得到了极大的扩展。智能作为现代的新发明,就是以后的发展方向,它可以按照预先设定的模式在一个环境里自动的运作,不需要人为的管理,可应用于科学勘探等用途。智能电动小车就就是其中的一个体现。设计者可以通过软件编程实现它的行进、循迹、停止的精确控制以及检测数据的存储、显示,无需人工干预。因此,智能电动小车具有再编程的特性,就是机器人的一种。

本设计采用AT89S52单片机加电机驱动电路与红外遥控及循迹模块还有红外接收一体化传感器设计而成,采用模块化的设计方案,运用红外遥控器控制小车的前进、后退、左转、右转、启动与停止。

关键词:智能小车;STC89C52单片机;L9110;红外对管

Intelligent tracking and obstacle-avoid car

Abstract:Based infrared detection of black lines and the road obstacles, and use a STC89C52 MCU as the controlling core for the speed and direction, A electronic drived, which can automatic track and avoid the obstacle, was designed and fabricated、In which, the car is drived by the L298N circuit, its speed is controlled by the output PWM signal from the STC89C52、

Keywords: Smart Car; STC89C52 MCU; L298N; Infrared Emitting Diode

第一章绪论

1、1智能小车的意义与作用

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就是人类的梦想。

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与驾驶的重要部件。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就是摄像管或CCD,目前的CCD已能做到自动聚焦。但CCD传感器的价格、体积与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就是一种实用有效的方法。

机器人要实现自动导引功能与避障功能就必须要感知导引线与障碍物,感知导引线相当给机器人一个视觉功能。避障控制系统就是基于自动导引小车(A VG—auto-guide vehicle)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与障碍并作出判断与相应的执行动作。

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,感知导引线与障碍物。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,就是由直流电机来充当的,主要控制小车的行进方向与速度。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。

1、2智能小车的现状

现智能小车发展很快,从智能玩具到其它各行业都有实质成果。其基本可实现循迹、避障、检测贴片、寻光入库、避崖等基本功能,这几节的电子设计大赛智能小车又在向声控系统发展。比较出名的飞思卡尔智能小车更就是走在前列。我此次的设计主要实现循迹避障这两个功能。