基于单片机自动跟随小车的设计与制作
基于单片机的智能玩具小车的设计
基于单片机的智能玩具小车的设计随着科技的不断发展，单片机作为一种集成了CPU、存储器、定时器/计数器、多种输入输出口等硬件组件的集成电路芯片，被广泛应用于现代智能玩具设计中，尤其是智能玩具小车的设计。
本文将详细介绍如何基于单片机设计一款智能玩具小车。
单片机，又称微控制器，是一种将计算机的主要功能集成到一个芯片上的微型计算机。
它具有体积小、功耗低、价格便宜等特点，因此特别适合应用于智能玩具、家电、工业控制等领域。
单片机的编程语言包括C语言、汇编语言等，其开发环境也十分成熟，如Keil、IAR等。
基于单片机的智能玩具小车通常采用控制器+传感器+执行器的结构。
控制器负责处理传感器采集的数据并发出控制指令，控制驱动器驱动小车运动。
传感器则负责监测小车的速度、位置、障碍物等信息，为控制器提供决策依据。
执行器由电机、舵机等组成，负责执行控制器的指令。
在智能玩具小车的具体设计中，需要考虑以下几个方面：（1）电路设计：包括电源电路、电机驱动电路、传感器接口电路等。
（2）程序设计：采用C语言或汇编语言编写程序，实现小车的自动控制、传感器数据采集、障碍物识别等功能。
（3）模块化设计：将小车的各个部分进行模块化设计，方便维修和扩展。
（1）确定硬件方案：根据需求选择合适的单片机、电机、传感器等元器件，并设计相应的电路。
（2）编写程序：采用C语言或汇编语言编写程序，实现小车的自动控制、传感器数据采集、障碍物识别等功能。
（3）调试与优化：通过实验调试，优化程序和硬件电路，提高小车的性能和稳定性。
在智能玩具小车的设计中，单片机作为核心控制器，发挥着至关重要的作用。
它通过接收传感器采集的数据，根据预设的算法处理后，向执行器发出控制指令，从而实现小车的自动控制、避障等功能。
单片机还负责整个系统的协调与控制，确保各个模块之间的数据传输和处理高速而稳定。
通过基于单片机的智能玩具小车设计，我们可以充分利用单片机的集成度高、体积小、功耗低等特点，将其应用于各种玩具和智能设备中，从而实现智能化控制和远程操作。
基于AT89S52单片机循迹小车的系统设计
摘要本设计是以单片机AT89S52为核心部件的小车循迹控制，利用电机驱动芯片L298来接控制小车内部前后两个电机的速度与转向。
红外一体传感器RPR220安装于小车地盘采集路面信号，然后经处理过后给单片机进行处理。
鼠标机械滚轮安装于小车后轮通轴上，用来测小车的行驶速度和路程，方便于控制小车速度。
本设计用到扩展芯片74hc164用以I/O口的扩展，后面外接两片带有所存功能的驱动芯片74hc573用来驱动数码管和12864液晶模块。
本设计采用C语言编程而非汇编语言，主要因为C语言具有很强的可读性和可移植性，便于改进和扩充，在软件的开发中可大大缩短开发周期，使用C语言进行单片机程序设计也是单片机开发与应用的必然趋势。
关键词：单片机；电机驱动；红外RPR220采集信号AbstractThe design is based on the core components of MCU AT89S52 car tracking control, the use of motor driver chipL298 to take control of car before and after the two motors inside the speed and steering.Infrared body sensor installed in the car site collection RPR220 road signals, and then treated after a givenMicrocontroller for processing.Mouse machinery installed in the car rear wheel pass axis is used to measure speed and distance car ride to facilitate the to control car speed.The design used for the expansion of 74hc164 chip I / O port expansion, followed by an external two stored functions with the driver chip 74hc573 used to drive the digital control and LCD Module 12864.This design uses a C instead of assembly language programming language, mainly due to the C language has a very strong readability and portability, easy to improve and expand, in the software development can be greatly shorten the development cycle, using the C language for microcontroller programming SCM is also an inevitable trend of development and application.Keywords: MCU；Motor drives；Infrared RPR220 acquisition signals目录1 前言 (1)2 方案设计与论证 (3)2.1 直流调速系统 (3)2.2 检测系统 (4)2.2.1 行车起始、终点及光线检测 (4)2.2.2检测放大器方案 (5)2.2.3行车距离检测 (8)2.3显示电路 (9)2.4 系统原理图 (9)3 硬件设计 (10)3.1 80C51单片机硬件结构 (10)3.2 最小应用系统设计 (11)3.2.1时钟电路 (12)3.2.2复位电路 (12)3.3 前向通道设计 (13)3.4 后向通道设计 (15)3.5 显示电路设计 (19)4软件设计 (21)4.1主程序设计 (21)4.2 显示子程序设计 (23)4.3 红外扫描子程序设计 (25)4.4 软件抗干扰技术 (30)4.5 “看门狗”技术 (33)4.6 可编程逻辑器件 (33)5 测试数据、测试结果分析及结论 (35)参考文献 (36)附录 (37)致谢 (48)1 前言随着汽车工业的迅速发展，关于汽车的研究也就越来越受人关注。
基于单片机控制的简易自动寻迹小车系统
1方案设计与论证 (1)1.1 主控系统 (1)1.2 电机驱动模块 (1)1.3 循迹模块 (2)1.4 机械系统 (3)2 主要器件介绍 (3)2.1 STC89C52的介绍 (3)2.2 L298N的介绍 (6)2.2.1 L298的引脚功能 (6)2.2.2 L298的运行参数 (7)2.2.3 L298的逻辑控制 (8)2.3 TCRT5000的介绍 (8)2.4 LM324的介绍 (9)3 硬件设计 (10)3.1总体设计 (10)3.2TCRT5000黑色轨迹识别电路 (11)3.3LM324电压比较电路 (12)3.4 STC89C52单片机控制电路 (12)3.4.1 时钟电路 (13)3.4.2 复位电路 (13)3.4.3 EA/VPP（31 脚）的功能和接法 (14)3.4.4 P0 口外接上拉电阻 (14)3.5 L298N马达驱动电路 (15)4程序设计 (16)参考文献 (20)摘要本设计是一种基于单片机控制的简易自动寻迹小车系统.设计旨在设计出一款可以自主按照人们预设的轨迹行走（或者完全自主行走）并完成指定任务的小车.从设计的功能要求出发，设计包括小车机械构成设计和控制系统的软硬件设计.为了适应复杂的地形我采用稳定性比较高的三轮构架式，用后轮驱动万向轮换向的控制模式.控制系统以STC89C52为控制核心, 用单片机产生PWM波，控制小车速度.利用红外光电传感器对路面黑色轨迹进行检测,并确定小车当前的位置状态，再将路面检测信号反馈给单片机.单片机对采集到的信号予以分析判断,及时控制驱动电机以调整小车转向,从而使小车能够沿着黑色轨迹自动行驶,实现小车自动寻迹的目的.关键词：循迹小车，单片机，红外传感器1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实现对电动车的智能控制.这种方案能实现对电动车的运动状态进行实时控制，控制灵活、可靠，精度高，可满足对系统的各项要求.1.1 主控系统根据设计要求，我认为此设计属于多输入量的复杂程序控制问题.据此，拟定了以下两种方案并进行了综合的比较论证，具体如下：方案一：选用一片CPLD（如EPM7128LC84-15）作为系统的核心部件，实现控制与处理的功能.CPLD具有速度快、编程容易、资源丰富、开发周期短等优点，可利用VHDL语言进行编写开发.但CPLD在控制上较单片机有较大的劣势.同时，CPLD的处理速度非常快，而小车的行进速度不可能太高，那么对系统处理信息的要求也就不会太高，在这一点上，MCU就已经可以胜任了.若采用该方案，必将在控制上遇到许许多多不必要增加的难题.为此，我们不采用该种方案，进而提出了第二种设想.方案二：采用单片机作为整个系统的核心，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.这样一来，单片机就可以充分发挥其资源丰富、有较为强大的控制功能及可位寻址操作功能、价格低廉等优点.因此，这种方案是一种较为理想的方案.针对本设计特点——多开关量输入的复杂程序控制系统，需要擅长处理多开关量的标准单片机，而不能用精简I/O口和程序存储器的小体积单片机，D/A、A/D功能也不必选用.根据这些分析,我选定了STC89C52RA单片机作为本设计的主控装置，51单片机具有功能强大的位操作指令，I/O口均可按位寻址，程序空间多达8K，对于本设计也绰绰有余，更可贵的是51单片机价格非常低廉.在综合考虑了传感器、两部电机的驱动等诸多因素后，我们决定采用一片单片机，充分利用STC89C52单片机的资源.1.2 电机驱动模块方案一：采用继电器对电动机的开或关进行控制,通过开关的切换对小车的方向进行调整.此方案的优点是电路较为简单,缺点是继电器的响应时间慢,易损坏,寿命较短,可靠性不高. 方案二：采用电阻网络或数字电位器调节电动机的分压，从而达到分压的目的.但电阻网络只能实现有级调速，而数字电阻的元器件价格比较昂贵.更主要的问题在于一般的电动机电阻很小，但电流很大，分压不仅会降低效率，而且实现很困难.方案三：采用功率三极管作为功率放大器的输出控制直流电机.线性型驱动的电路结构和原理简单，加速能力强，采用由达林顿管组成的 H型桥式电路(如图3.1).用单片机控制达林顿管使之工作在占空比可调的开关状态下，精确调整电动机转速.这种电路由于工作在管子的饱和截止模式下，效率非常高，H型桥式电路保证了简单的实现转速和方向的控制，电子管的开关速度很快，稳定性也极强，是一种广泛采用的 PWM调速技术.现市面上有很多此种芯片，我选用了L298N.这种调速方式有调速特性优良、调整平滑、调速范围广、过载能力大，能承受频繁的负载冲击，还可以实现频繁的无级快速启动、制动和反转等优点.因此决定采用使用功率三极管作为功率放大器的输出控制直流电机.图1 H桥式电路1.3 循迹模块方案一：采用简易光电传感器结合外围电路探测，但实际效果并不理想，对行驶过程中的稳定性要求很高，且误测几率较大、易受光线环境和路面介质影响.在使用过程极易出现问题，而且容易因为该部件造成整个系统的不稳定.故最终未采用该方案.方案二：采用三只红外对管，平均置于小车车头前端，根据三只光电开关接受到白线与黑线的情况来控制小车转向来调整车向，测试表明，只要合理安装好三只光电开关的位置就可以很好的实现循迹的功能.(参考文献[3])通过比较，我选取第二种方案来实现循迹.1.4 机械系统本题目要求小车的机械系统稳定、灵活、简单，可选用三轮和四轮式，本计采用三轮式. 驱动部分：采用玩具小车原有的驱动电机，由L298N双通道马达驱动模块驱动前后两个马达，其力矩完全可以达到模拟效果.电池的安装：将电池放置在车体的下面，降低车体重心，提高稳定性，同时可增加驱动轮的抓地力，减小轮子空转所引起的误差.电源模块：采用6支1.5V电池给电机供电，再用稳压芯片对电池电压进行降压给单片机.采用一套电源可减少小车的负重.电压转换电路如图2所示.整体组装效果如图3所示.图2 5V稳压电路2 主要器件介绍2.1 STC89C52的介绍该单片机是宏晶公司生产的STC89C52，其片内带有8K字节闪速可编程、可擦除寿命1000次程序存储器.该产品与工业标准8051中单片机完全兼容，并且还可支持两种软件可选的省电模式，工作时钟最高可达到24MHz.使实时控制、实时处理的功能更加完善，简化了硬件配置.与MCS-51单片机产品兼容、8K字节在系统可编程Flash存储器、 1000次擦写周期、全静态操作：0Hz～33Hz 、三级加密程序存储器、 32个可编程I/O口线、三个16位定时器/计数器八个中断源、全双工UART串行通道、低功耗空闲和掉电模式、掉电后中断可唤醒、看门狗定时器、双数据指针、掉电标识符 .STC89C52实物如图4.图4 STC89C52引脚示意图STC89C52 是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K 在系统可编程Flash 存储器.使用高密度非易失性存储器技术制造，与工业80C51 产品指令和引脚完全兼容.片上Flash允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器.在单芯片上，拥有灵巧的8 位CPU 和在线系统可编程Flash，使得STC89C52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案. STC89C52具有以下标准功能：8k字节Flash，256字节RAM，32 位I/O 口线，看门狗定时器，2 个数据指针，三个16 位定时器/计数器，一个6向量2级中断结构，全双工串行口，片内晶振及时钟电路.另外，STC89C52可降至0Hz静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式.空闲模式下，CPU 停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作.掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止.8 位微控制器8K字节在系统可编程Flash P0 口：P0口是一个8位漏极开路的双向I/O口.作为输出口，每位能驱动8个TTL 逻辑电平.对P0端口写“1”时，引脚用作高阻抗输入.当访问外部程序和数据存储器时，P0口也被作为低8位地址/数据复用.在这种模式下，P0具有内部上拉电阻.在flash编程时，P0口也用来接收指令字节；在程序校验时，输出指令字节.程序校验时，需要外部上拉电阻.P1 口：P1 口是一个具有内部上拉电阻的8 位双向I/O 口，p1 输出缓冲器能驱动4 个TTL 逻辑电平.对P1 端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用.作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（IIL）.此外，P1.0和P1.2分别作定时器/计数器2的外部计数输入（P1.0/T2）和时器/计数器2 的触发输入（P1.1/T2EX），具体如下表所示. 在flash编程和校验时，P1口接收低8位地址字节.引脚号第二功能P1.0 T2（定时器/计数器T2的外部计数输入），时钟输出P1.1 T2EX（定时器/计数器T2的捕捉/重载触发信号和方向控制）P1.5 MOSI（在线系统编程用）P1.6 MISO（在线系统编程用）P1.7 SCK（在线系统编程用）P2 口：P2 口是一个具有内部上拉电阻的8 位双向I/O 口，P2 输出缓冲器能驱动4 个TTL 逻辑电平.对P2 端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用.作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（IIL）.在访问外部程序存储器或用16位地址读取外部数据存储器（例如执行MOVX @DPTR）时，P2 口送出高八位地址.在这种应用中，P2 口使用很强的内部上拉发送1.在使用8位地址（如MOVX @RI）访问外部数据存储器时，P2口输出P2锁存器的内容.在flash编程和校验时，P2口也接收高8位地址字节和一些控制信号.P3 口：P3 口是一个具有内部上拉电阻的8 位双向I/O 口，p2 输出缓冲器能驱动4 个TTL 逻辑电平.对P3 端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用.作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（IIL）. P3口亦作为STC89C52特殊功能（第二功能）使用，如下表所示.在flash编程和校验时，P3口也接收一些控制信号.端口引脚第二功能P3.0 RXD(串行输入口)P3.1 TXD(串行输出口)P3.2 INTO(外中断0)P3.3 INT1(外中断1)P3.4 TO(定时/计数器0)P3.5 T1(定时/计数器1)P3.6 WR(外部数据存储器写选通)P3.7 RD(外部数据存储器读选通)此外，P3口还接收一些用于FLASH闪存编程和程序校验的控制信号.RST——复位输入.当振荡器工作时，RST引脚出现两个机器周期以上高电平将是单片机复位.ALE/PROG——当访问外部程序存储器或数据存储器时，ALE（地址锁存允许）输出脉冲用于锁存地址的低8位字节.一般情况下，ALE仍以时钟振荡频率的1/6输出固定的脉冲信号，因此它可对外输出时钟或用于定时目的.要注意的是：每当访问外部数据存储器时将跳过一个ALE脉冲.对FLASH存储器编程期间，该引脚还用于输入编程脉冲（PROG）.如有必要，可通过对特殊功能寄存器（SFR）区中的8EH单元的D0位置位，可禁止ALE操作.该位置位后，只有一条MOVX和MOVC指令才能将ALE激活.此外，该引脚会被微弱拉高，单片机执行外部程序时，应设置ALE禁止位无效.PSEN——程序储存允许（PSEN）输出是外部程序存储器的读选通信号，当STC89C52由外部程序存储器取指令（或数据）时，每个机器周期两次PSEN有效，即输出两个脉冲，在此期间，当访问外部数据存储器，将跳过两次PSEN信号.EA/VPP——外部访问允许，欲使CPU仅访问外部程序存储器（地址为0000H-FFFFH），EA端必须保持低电平（接地）.需注意的是：如果加密位LB1被编程，复位时内部会锁存EA端状态.如EA端为高电平（接Vcc端），CPU则执行内部程序存储器的指令.FLASH存储器编程时，该引脚加上+12V的编程允许电源Vpp，当然这必须是该器件是使用12V编程电压Vpp.2.2 L298N的介绍L298是ST公司生产的一种高电压、大电流电机驱动芯片.该芯片的主要特点是:工作电压高，最高工作电压可达46V;输出电流大，瞬间峰值电流可达3A，持续工作电流为2A；内含两个H桥的高电压大电流全桥式驱动器，可以用来驱动直流电动机和步进电动机、继电器、线圈等感性负载；采用标准TTL逻辑电平信号控制；具有两个使能控制端，在不受输入信号影响的情况下允许或禁止器件工作；有一个逻辑电源输入端，使内部逻辑电路部分在低电压下工作；可以外接检测电阻，将变化量反馈给控制电路.2.2.1 L298的引脚功能L298芯片的引脚图如下图5，其引脚功能见表1.图5 L298引脚图表1 L298引脚功能表引脚 符号 功能1SENSING A 与地连接电流检测电阻，并向驱动芯片反馈检测到的信号 15SENSING B 与地连接电流检测电阻，并向驱动芯片反馈检测到的信号 2OUT1 此脚是全桥式驱动器A 的两个输出端，用来连接负载 3OUT2 此脚是全桥式驱动器A 的两个输出端，用来连接负载 4Vs 电机驱动电源输入端 5IN1 输入标准的TTL 逻辑电平信号，控制全桥式驱动器A 的开关 7IN2 输入标准的TTL 逻辑电平信号，控制全桥式驱动器A 的开关 6118910121314 ENABLE A 使能控制端.输入标准TTL 逻辑电平信号；低电平时全桥式驱动器禁 工作. ENABLE B 使能控制端.输入标准TTL 逻辑电平信号；低电平时全桥式驱动器禁止工作. GND 接地端，芯片本身的散热片与8脚相通Vss 逻辑控制部分的电源输人端口 IN3 输入标准的TTL 逻辑电平信号，控制全桥式驱动器B 的开关 IN4 输入标准的TTL 逻辑电平信号，控制全桥式驱动器B 的开关 OUT3 此脚是全桥式驱动器B 的两个输出端，用来连接负载 OUT4 此脚是全桥式驱动器B 的两个输出端，用来连接负载 2.2.2 L298的运行参数L298的运行参数见如下表3表2 L198的运行参数参数测试环境 最小值 最大值 驱动电源电压 Vs逻辑电源电压Vss输入低电平电压ViL 输入高电平电压 ViH 使能端低电平电压Ven=L 使能端高电平电压Ven=H 全桥式驱动电压Vce （sat ） 持续工作时 - - - - - IL=1A IL=2A2.5V 4.5V 0.3V 2.3V0.3V2.3V1.8V 46V 7V 1.5V Vss 1.5V Vss 4.9V2.2.3 L298的逻辑控制L298的逻辑控制见如下表3.其中C 、D 分别为IN1、IN2或IN3、IN4；L 为低电平，H 为高电平，※为不管是低电平还是高电平.表3 L298对直流电机控制的逻辑真值表 输入输出Ven=H C=H ；D=L正转 C=L ；D=H反转 C=D制动 Ven=L C=※；D=※ 没有输出，电机不工作2.3 TCRT5000的介绍TCRT5000具有结构紧凑建设发光光源和探测器排列在同一方向，以感知对象的存在从对象使用反射红外线光束.工作波长为950毫米.该探测器光电晶体管组成.工作时由蓝色发射管发射红外线，红外线由遮挡物反射回来被接收管接收.接收反射光线后的接收管呈导通状态，与一电阻串联即可主城一个由发射管控制的分压电路，由此可实现对遮挡物反射光线强度的检测.我们经常利用这一特性去实现颜色识别.其实物图如图6，引脚图如图7所示.图6 TCRT5000实物图 图7 TCRT5000引脚定义2.4 LM324的介绍M324是四运放集成电路，它采用14脚双列直插塑料封装.它的内部包含四组形式完全相同的运算放大器，除电源共用外，四组运放相互独立.每一组运算放大器可用图8所示的符号来表示，它有5个引出脚，其中“+”、“-”为两个信号输入端，“V+”、“V-”为正、负电源端，“Vo”为输出端.两个信号输入端中，Vi-（-）为反相输入端，表示运放输出端Vo的信号与该输入端的相位相反；Vi+（+）为同相输入端，表示运放输出端Vo的信号与该输入端的相位相同.LM324的引脚排列见图9.图8 单个运放符号图9LM324引脚图下面介绍LM324在电压比较电路中的应用.当去掉运放的反馈电阻时,或者说反馈电阻趋于无穷大时(即开环状态),理论上认为运放的开环放大倍数也为无穷大(实际上是很大,如LM324运放开环放大倍数为100dB，既10万倍).此时运放便形成一个电压比较器，其输出如不是高电平（V+），就是低电平（V-或接地）.当正输入端电压高于负输入端电压时，运放输出低电平.图10 LM324电压比较电路如图10中使用两个运放组成一个电压上下限比较器，电阻R1、R1ˊ组成分压电路，为运放A1设定比较电平U1；电阻R2、R2ˊ组成分压电路，为运放A2设定比较电平U2.输入电压U1同时加到A1的正输入端和A2的负输入端之间，当Ui >U1时，运放A1输出高电平；当Ui <U2时，运放A2输出高电平.运放A1、A2只要有一个输出高电平，晶体管BG1就会导通，发光二极管LED 就会点亮.若选择U1>U2，则当输入电压Ui 越出[U2，U1]区间范围时，LED 点亮，这便是一个电压双限指示器.若选择U2 > U1，则当输入电压在[U2，U1]区间范围时，LED 点亮，这是一个“窗口”电压指示器.此电路与各类传感器配合使用，稍加变通，便可用于各种物理量的双限检测、短路、断路报警等.3 硬件设计3.1总体设计从智能循迹小车的设计要求出发，经过前面的方案论证我决定用原有的玩具小车作为设计模型.再在小车身上加上轨迹识别和马达驱动装置来完成整个功能.智能小车采用后轮驱动，前轮转换方向.循迹红外发射与接收管分别装在车头下的左中右.当车身下左边的传感器检测到超出黑线时，前轮右转，当车身下右边传感器检测到超出黑线时，车轮左转.直到小车完全回到黑线.如果转向过程中中间传感器也检测到超出黑线则说明小车以这个转向角度不能回到黑线，则改变前轮方向并后退.同样可以起到转向的作用，避免小车离线太远最终回不到黑线上.当小车完全回到黑线再继续向前，在检测到下一次出线后再进行同样的调整.信号流程如图11所示.图11 整体设计框图单片机控制系统 电压比较马达驱动模块红外轨迹识别3.2TCRT5000黑色轨迹识别电路小车循迹原理是小车在画有黑线的白纸“路面”上行驶，由于黑线和白纸对光线的反射系数不同，可根据接收到的反射光的强弱来判断“道路”—黑线.本次设计规定正常行驶时三个红外探头都在黑色轨迹之内，如果有探头检测到车体开始偏离轨道则由控制系统做出相应响应使车体回到轨道上.此电路模块就是用于检测车体是否超出轨道并反馈给下一级电路.这一方法经常被叫做红外探测法.红外探测法，即利用红外线在不同颜色的物理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，当红外光遇到白色地面时发生漫发射，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，则小车上的接收管接收不到信号.如图12轨迹识别电路所示，发射管（1、2端）与阻值为330欧姆的电阻串联发射红外线.接收管（3、4）与阻值为47K欧姆的电阻串联.在没有接收到反射光线时接收管截止呈高阻态，TX输出高电平.当接收管接收到反射光线时，接收管被导通，并且电阻远小于47K，TX输出低电平.图12 黑色轨迹设别电路3.3LM324电压比较电路电压比较器式在运放的基础上去掉反馈电阻使放大倍数趋于无穷大.此时形成了一个电压比较器.当同相端电压大于反相端电压时比较器输出高电平，当反相端电压高于同相端电压时输出端输出度电平.如图13电压比较电路，用了LM324内部3个单独的运放外接一个可调电阻输入基准电压.基准电压加在反相输入端上，上一级电路反馈过来的电压从电压比较器的同相端输入.当TCRT5000反馈的电压高于基准电压时，比较器输出高电平.当TCRT5000反馈的电压低于基准电压时，比较器输出低电平.这样就使探头把地面的反射光线的程度只分成了两种情况，易于单片机识别.考虑到地面的粗超程度不一样我们可以用可调电位器去调节基准电压，经过轨道实际测量后确定基准电压的值.图13电压比较电路3.4 STC89C52单片机控制电路单片机控制电路由但单片机最小系统组成，主要作用是接受探头传来的电压信号，再通过程序设定的逻辑算法给出下一级马达驱动电路的指令.单片机最小系统包括主控IC，外部时钟电路，复位电路和电源组成.本设计采用如图14所示的单片机最先系统.在此就图14为参照解释一下51单片机最小系统各子电路的特点.图14单片机主控电路3.4.1 时钟电路XTAL1 和XTAL2 是独立的输入和输出反相放大器，它们可以被配置为使用石英晶振的片内振荡器，或者是器件直接由外部时钟驱动.图14 中采用的是内时钟模式，即采用利用芯片内部的振荡电路，在XTAL1、XTAL2 的引脚上外接定时元件（一个石英晶体和两个电容），内部振荡器便能产生自激振荡.一般来说晶振可以在1.2 ～ 12MHz 之间任选，甚至可以达到24MHz 或者更高，但是频率越高功耗也就越大.在本实验套件中采用的11.0592M 的石英晶振.和晶振并联的两个电容的大小对振荡频率有微小影响，可以起到频率微调作用.当采用石英晶振时，电容可以在20 ～ 40pF 之间选择（本实验套件使用30pF）；当采用陶瓷谐振器件时，电容要适当地增大一些，在30 ～ 50pF 之间.通常选取33pF 的陶瓷电容就可以了.另外值得一提的是如果在设计单片机系统的印刷电路板（PCB）时，晶体和电容应尽可能与单片机芯片靠近，以减少引线的寄生电容，保证振荡器可靠工作.检测晶振是否起振的方法可以用示波器可以观察到XTAL2 输出的十分漂亮的正弦波，也可以使用万用表测量（把挡位打到直流挡，这个时候测得的是有效值）XTAL2 和地之间的电压时，可以看到2V 左右一点的电压.3.4.2 复位电路在单片机系统中，复位电路是非常关键的，当程序跑飞（运行不正常）或死机（停止运行）时，就需要进行复位.MCS-5l 系列单片机的复位引脚RST（第9 管脚）出现2个机器周期以上的高电平时，单片机就执行复位操作.如果RST 持续为高电平，单片机就处于循环复位状态.复位操作通常有两种基本形式：上电自动复位和开关复位.图14 中所示的复位电路就包括了这两种复位方式.上电瞬间，电容两端电压不能突变，此时电容的负极和RESET 相连，电压全部加在了电阻上，RESET 的输入为高，芯片被复位.随之+5V电源给电容充电，电阻上的电压逐渐减小，最后约等于0，芯片正常工作.并联在电容的两端为复位按键，当复位按键没有被按下的时候电路实现上电复位，在芯片正常工作后，通过按下按键使RST管脚出现高电平达到手动复位的效果.一般来说，只要RST 管脚上保持10ms 以上的高电平，就能使单片机有效的复位.图中所示的复位电阻和电容为经典值，实际制作是可以用同一数量级的电阻和电容代替，读者也可自行计算RC 充电时间或在工作环境实际测量，以确保单片机的复位电路可靠.3.4.3 EA/VPP（31 脚）的功能和接法51 单片机的EA/VPP（31 脚）是内部和外部程序存储器的选择管脚.当EA 保持高电平时，单片机访问内部程序存储器；当EA 保持低电平时，则不管是否有内部程序存储器，只访问外部存储器.对于现今的绝大部分单片机来说，其内部的程序存储器（一般为flash）容量都很大，因此基本上不需要外接程序存储器，而是直接使用内部的存储器.在本实验套件中，EA 管脚接到了VCC 上，只使用内部的程序存储器.3.4.4 P0 口外接上拉电阻51 单片机的P0 端口为开漏输出，内部无上拉电阻（见图15）.所以在当做普通I/O 输出数据时，由于V2 截止，输出级是漏极开路电路，要使“1”信号（即高电平）正常输出，必须外接上拉电阻.图15 P0端口的1位结构。
基于STC89C52单片机智能小车设计
基于STC89C52单片机智能小车设计一、本文概述随着科技的飞速发展，智能化、自动化已经成为现代社会发展的重要趋势。
在这一背景下，智能小车作为一种集成了控制、传感器、通信等多种技术的智能移动平台，受到了广泛的关注和研究。
本文将以STC89C52单片机为核心，探讨智能小车的设计方案，包括硬件电路的设计、控制算法的实现以及实际应用的展望。
STC89C52单片机作为一款常用的8位微控制器，具有高性价比、稳定可靠、易于编程等优点，在智能小车的设计中发挥着关键的作用。
通过合理的硬件电路设计，可以实现小车的运动控制、传感器数据采集、无线通信等功能。
同时，结合相应的控制算法，可以使小车具备自主导航、避障、路径规划等智能行为。
本文将从硬件和软件两个方面详细介绍智能小车的设计过程。
硬件方面，将重点介绍STC89C52单片机的选型、外围电路的设计以及传感器的选型与连接。
软件方面，将详细介绍小车的控制算法，包括运动控制算法、传感器数据处理算法以及无线通信协议的实现。
本文还将对智能小车的实际应用进行展望，探讨其在智能家居、工业自动化、教育娱乐等领域的应用前景。
通过本文的阐述，旨在为读者提供一个基于STC89C52单片机的智能小车设计思路和方法，为其后续的研究和开发提供参考和借鉴。
二、智能小车硬件设计智能小车的硬件设计是整个项目的基础，其设计的好坏直接影响到小车的性能和稳定性。
在本设计中，我们选择了STC89C52单片机作为小车的核心控制器，它是一款高性能、低功耗的8位CMOS微控制器，具有强大的数据处理能力和丰富的外设接口，非常适合用于智能小车的控制。
电源模块：为了提供稳定的工作电压，我们选择了LM7805三端稳压芯片来构建小车的电源模块，该芯片可以将输入的不稳定电压稳定输出为5V，为单片机和其他模块提供稳定的电源。
电机驱动模块：小车的运动需要靠电机来驱动，我们选择了两款直流电机，通过电机驱动板（如L298N）来控制电机的正反转和转速，从而控制小车的行驶方向和速度。
基于单片机的自动跟随小车
//等待一段时间，进行下一 次循环
delay(100);
}
}
四、实验验证
实验验证是确保自动跟随小车稳定性和可靠性的重要环节。在实验过程中， 需要设置不同的场景和任务，检验小车的跟踪性能、响应速度、稳定性等方面。 同时，通过实验数据采集和处理，对程序和控制算法进行优化和改进。
参考内容
引言
010 Sensor_Init();
011
Motor_Init();
012 无线模块_Init();
目录
013
while (1) {
014
//采集传 感器数据
015
}
016 }
017 四、实验验证
018 参考内容
在当今科技飞速发展的时代，单片机技术已经广泛应用于各个领域。其中， 基于单片机的自动跟随小车作为一种智能化的机器人系统，正逐渐成为研究的热 点。本次演示将围绕单片机的自动跟随小车展开讨论，介绍其应用背景、工作原 理、程序设计以及实验验证等方面。
3、机械结构
机械结构是自动跟随小车系统的主体部分，它包括小车平台、传感器安装座、 控制器盒、执行器安装板等。其中，小车平台是整个系统的载体，需要具备一定 的承载能力和移动速度；传感器安装座用于固定传感器，以检测目标物体的位置 和速度；控制器盒内部集成了控制器电路和存储器等部件，用于数据处理和存储； 执行器安装板用于固定执行器，以驱动小车运动。
一、背景介绍
随着人工智能技术的不断发展，无人驾驶汽车、智能物流等领域越来越受到 人们的。在这个背景下，基于单片机的自动跟随小车应运而生。它是一种能够自 动跟踪目标物体的小型车辆，可以在无人值守的情况下完成一系列任务，如送货、 探险等。自2以来，单片机的自动跟随小车在国内外得到了广泛的研究和应用。
基于单片机的智能跟随小车的设计与实现
基于单片机的智能跟随小车的设计与实现第一篇：基于单片机的智能跟随小车的设计与实现基于单片机的智能跟随小车的设计与实现【摘要】本文设计了一种能够通过传感器实时采集信号、智能分析周围环境以及路径信息、自动控制方向等功能的智能小车。
小车以STC89c52单片机控制为核心，利用车前三个反射式红外发射―接收探头检测周围信息，以及利用光电传感器检测前方物体，并将检测信号反馈给单片机，实现小车的避障和跟随功能。
基于STC89C52单片机的智能小车系统结构简单，性价比高，易于推广和移植，具有广阔的应用前景。
【关键词】STC89C52；避障；跟随；光电传感器引言随着科技的发展和人民生活水平的提高，越来越多的智能车得到普及普及，和传统汽相比，智能小车具有更好的安全性，机动性和广泛的应用性。
智能小车，也就是轮式机器的智能化成果，是一种集传感器应用，智能芯片控制，驱动控制的高科技创意性设计。
智能小车的功能是对指定的目标物进行跟踪和实时的躲避障碍物，这是他与其他小车最大的区别也是最大的一个特点。
小车通过红外传感器对目标物体进行实时识别和跟踪，并且及时的躲避障碍物，具有灵敏性好，智能化程度高的特点。
如果把它用在超市，将会极大地方便人们的生活。
如果用在商城和机场，人们也不用提着沉重的行李箱满地跑了。
1、总体方案设计智能小车总体设计内容：一是STC89C52芯片控制电路的设计；二是驱动电路的设计；三是光电传感器电路的设计；四是避障系统的设计；五是电源稳压电路的设计；六是硬件的焊接组装；七是软件的编程调试。
小车总共分为5个部分，以单片机为核心的主控模块，电源模块，红外传感模块，驱动模块，避障模块。
具体工作原理是：红外传感器在预设距离内检测前方是否有目标物体，如果有则自动进行跟随。
同时，红外光电对管检测前方障碍物，当检测到前方有障碍物并且小于预设值时将把信息发回给单片机，控制驱动电路让车轮停止转动并后退绕过障碍物继续跟随。
2、系统的硬件设计2.1主控模块主控模块通过单片机利用程序来精确控制小车的运动，从而实现对小车的自动控制。
基于单片机的智能循迹小车设计
基于单片机的智能循迹小车设计智能循迹小车是一种基于单片机控制的小型车辆，通过传感器检测路面信息，结合预设路线实时调整行驶方向，实现自动循迹行驶。
智能循迹小车在无人驾驶、智能物流、探险救援等领域具有广泛的应用前景。
智能循迹小车的硬件主要包括单片机、传感器、电机和电源。
其中，单片机作为整个系统的控制中心，负责接收传感器信号、处理数据并输出控制指令；传感器用于检测路面信息，一般选用红外线传感器或激光雷达；电机选用直流电机或步进电机，为小车提供动力；电源为整个系统提供电能。
智能循迹小车的软件设计主要实现传感器数据采集、数据处理、控制指令输出等功能。
具体来说，软件通过定时器控制单片机不断采集路面信息，结合预设路线信息进行数据分析和处理，并根据分析结果输出控制指令，实现小车的自动循迹。
为提高智能循迹小车的稳定性和精度，需要对算法进行优化。
常用的算法包括PID控制、模糊控制等。
通过对算法的优化，可以实现对路面信息的精确检测，提高小车的循迹精度和稳定性。
为验证智能循迹小车的实际效果，需要进行相关测试。
可以在平坦的路面上进行空载测试，检验小车的稳定性和循迹精度；可以通过加载重量、改变路面条件等方式进行负载测试，以检验小车在不同条件下的性能表现；可以结合实际应用场景进行综合测试，以验证智能循迹小车在实际应用中的效果。
测试环境的选择要具有代表性，能够覆盖实际应用中可能遇到的各种情况。
测试过程中要保持稳定的行驶速度，以获得准确的测试数据。
对于测试过程中出现的问题，要及时记录并分析原因，以便对系统进行改进。
测试完成后，要对测试数据进行整理和分析，评估系统的性能表现，提出改进意见。
通过以上测试，我们发现基于单片机的智能循迹小车在循迹精度、稳定性等方面表现良好，能够满足实际应用中的需求。
同时，通过对算法的优化和硬件的改进，可以进一步提高小车的性能表现。
本文介绍了基于单片机的智能循迹小车的设计和实现过程。
通过合理选择硬件和优化软件算法，实现了小车的自动循迹功能。
基于单片机的循迹跟踪小车设计
基于单片机的循迹跟踪小车设计摘要该设计介绍了一种当红外传感器采集到路面黑线的信息后，再将信息传给小车的进行判断后由STC89C52为核心的单片机处理，检测路面黑线电路结构简单。
经实践，该系统控制下的小车具有良好的识别能力，该系统为轮式机器人的设计及其制作提供了参考。
循迹小车其实是多种学科完美结合下的产物，这其中不仅运用了自动控制原理技术、电子信息技术、图像传感技术、机械原理还运用了人工智能，所以从某种意义上来说，循迹小车其实是一个整体，而这个整体下面又是由许多个比较重要的版块构成的。
智能循迹小车其实从根本上来说是在单片机的基础上来进行构建和完善的，接下来就是利用搭载在小车上的传感器识别赛道信息，将这种赛道信息经过处理之后，再根据传感器检测到智能车的速度指标，在把这些指标反馈给电机模块，然后电机再进行调节，从而实现快速而又稳定的循迹来行驶。
当下科技的高速发展使智能汽车的研究越来越受到人们的关注，智能汽车的适应能力较强，不需要路径管理，可按照事先的轨道进行自行运作，即可完成预期目标。
现在很多汽车制造商并且也提出了无人驾驶的理念，比如：特斯拉，当然在我国也有一部分科技公司正在积极向这一领域进行深入研究。
关键词: STC89C52 ；单片机；智能；小车设计Design of intelligent tracking car based on MCUAbstractThis paper introduces an intelligent tracking car based on MCU C51．The control System is designed using STC89C52 as controller，and using quick track infrared infrared sensor to detects the black line．The circuit of the syste Is simple and actual test proved that the Car that under the control of this System has a good ability to identify，and provide a reference for the design and implementation of the wheeled robot．The intelligent tracking car is a combination of artificial intelligence, automotive electronics, machinery manufacturing and other fields, has higher application value. The use of single-chip intelligent tracking car based on the design, at the same time using the sensor to identify the track information, then the acceleration and velocity is detected by a sensor of intelligent vehicle, achieve rapid and stable tracking of driving. More and more attention has been paid to the research of intelligent vehicle. The adaptive ability of smart vehicle is stronger. It can operate automatically according to the prior track. Without the management of path, the desired goal can be achieved. With the rapid development of science and technology in modern society, the popularity rate of automobiles has also been at its peak. Many automobile manufacturers have proposed the concept of unmanned driving, such as Tesla, so the design has high scientific research value.Key words：STC89C52；single chip microcomputer；intelligence；car design目录目录1.绪论 (4)1.1 研究方向的背景与意义 (4)1.1.1 研究方向的背景 (4)1.1.2 研究方向的意义 (6)1.2 国内外的具体研究情况 (8)1.2.1 国外的具体研究情况 (8)1.2.2 国内的研究情况 (9)1.3 论文的结构与研究的内容 (10)1.3.1 论文的结构 (10)2.循迹跟踪小车的硬件设计 (11)2.1循迹跟踪小车硬件设计的相关概念 (11)2.2 智能小车的硬件组成 (11)2.2.1 电源电路设计 (11)2.2.2 驱动电路设计 (12)2.2.3 主控电路设计 (14)2.2.4 路径识别传感器设计 (15)2.2.5 信号检测电路设计 (17)3.智能小车的软件设计 (19)3.2 软件实现的流程 (20)3.3 运动模板 (21)3.4 循迹检测模板 (23)4.智能小车的安装与调控 (25)4.1 安装的步骤 (25)4.1.1检查元件的好坏 (25)4.1.2放置、焊接各元件 (27)4.2 系统功能测试 (33)4.2.1 检测仪器及设备 (33)4.2.2 系统功能测试 (33)4.2.3系统测试结果与分析 (35)5.本论文的主要结论 (36)参考文献.......................................................................................................................... 错误!未定义书签。
基于单片机控制的循迹小车设计设计
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AbstractThis tracking car adopts the now popular 8-bit single chip microcomputer as the system of the brain, with the STC89C52 single-chip microcomputer as the core. To control the traveling car with it, in order to realize the given performance index. Full analysis of our system, the key is to achieve the automatic control cars, but at this point, single-chip microcomputer control will show its advantage is simple, convenient and fast. 40 feet DIP package makes it has 32 completely IO (GPIO - general input/output port, signal input circuit, through these ports will transmit the signals to single chip microcomputer analysis of each sensor to control L293D motor drive and control the car. The use of infrared for detecting tube black line, through infrared tracking module for tube whether find level signal produced by the black thread returns to the SCM infrared tube to realize tracking function. SCM according to the requirement of the program design make the corresponding judgment for motor driver module. Let the car to achieve forward, turn left, turn right, the basic function such as parking. Integrated infrared sensor photoelectric switch for obstacle avoidance. The circuit of the whole system structure is simple, reliable performance is high. According to the function of car parts, analyze the hardware circuit, and debug the circuit. Debugging success of each module individually merged into a whole, and then software programming and debugging, until completion.KEY WORDS: STC89C52 dc motor infrared sensors the pipe tracing cars L293D motor drive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 (21)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。
基于单片机自动跟随小车的设计与制作
基于单片机自动跟随小车的设计与制作摘要：随着科学技术的发展，人们越来越需要一种能够解放双手，提高工作效率，自动搬运货物的系统。
本文介绍一种基于超声波定位、红外特定跟随及单片机控制的自动跟随小车。
该小车通过安装在前方的3个超声波传感器实时测距，监测小车与主人的位置信息，配合直射式红外发射及接收管，反馈给单片机来调整小车的动作和速度。
该系统结构设计简单，可靠性高，具有广泛的应用的价值。
关键词：超声波定位；红外收发管；特定跟随0 引言现有的移动跟随设备在对移动目标跟随方面不够灵活，基于STC89C51RC单片机、超声波传感器和直射式红外接受装置的自动跟随小车，应用的智能化自动跟随系统可以显著减少人工劳动量，提高工作效率。
自动跟随小车可以对移动目标进行特定跟随，可以应用于超市、宾馆、酒店等公共场合，也可以应用于各种运输物品的场所。
1 硬件结构设计1.1 硬件总体设计硬件整体设计包括控制系统和各类模块，由中心控制系统控制多个模块相互配合完成工作。
模块部分由超声波模块、红外模块、电机驱动模块、避障模块、警报模块和电源模块组成。
跟随小车实物图如下图所示。
1.2 控制系统为了实现对特定目标的自动跟随，小车以51单片机为控制核心，配合超声波定位模块、红外特定识别模块、避障模块实现特定跟随。
1.3 超声波模块超声波模块采用T/R40-16超声波发射器，T/R40-16超声波发射器是外壳直径16cm，中心频率40khz的传感器。
超声波定位系统可以在一定范围内无接触定位，定位精度可达1cm[1-2]。
1.4 红外模块红外模块采用TL9408直射式红外发射接收管，红外通信利用红外技术实现两点间转发，并采用PWM脉冲调制的方式，调制成一定频率的脉冲序列，经过接受管光脉冲向电信号的转化以及信号解调、滤波，最终解码为二进制。
1.5 电机驱动模块移动系统采用L298N电机驱动器驱动电机。
系统采用四个电机分别驱动四个主动轮，可以获得大的功率和速度，通过改变输入L298N驱动板的使能端的方波脉冲的占空比实现对减速电机的速度和转向调节，达到速度可调，噪声小，满足自动跟随小车的设计要求[3]。
基于STC89C52单片机智能小车设计
五、分析与总结
通过本次设计，我们成功地基于STC89C52单片机实现了一款智能避障小车。 实验结果表明，小车具有较稳定的避障功能和较高的准确性。小车具有较快的反 应速度和响应能力，能够在短时间内对障碍物做出判断和反应。这些优点使得基 于STC89C52单片机的智能避障小车具有广泛的应用前景，例如在无人驾驶车辆、 智能机器人等领域中都具有潜在的应用价值。
二、智能避障小车设计
智能避障小车的设计主要包括以下几个方面：
1、传感器设计：传感器是实现避障功能的关键部件，主要包括红外线传感 器、超声波传感器等。本次设计采用红外线传感器，具有对色彩和材质不敏感、 反应速度快等优点。
2、电路设计：电路部分主要包括电源电路、驱动电路和传感器接口电路等。 其中，驱动电路采用L298N芯片，可以同时驱动两个电机，实现小车的前进、后 退和转向。
总之，本次设计不仅提高了我们对STC89C52单片机和智能避障技术的理解与 应用能力；而且拓宽了我们的知识视野，增强了对领域的认识和理解。希望通过 后续的研究和实践，能够使基于STC89C52单片机的智能避障小车更加完善，并得 到更广泛的应用。
感谢观看
输入输出处理程序：根据传感器的输入信号，控制小车的运动状态，同时将 小车的运动状态和障碍物距离等信息输出到LCD显示屏上。
三、智能控制
1、实现小车的智能控制，我们采用了模糊控制算法。该算法可以根据小车 的运动状态和障碍物距离等信息，自动调整小车的运动轨迹和速度，使其能够更 加灵活地避开障碍物。
3、程序设计：程序部分是实现避障功能的核心，主要包括传感器数据采集、 数据处理和电机控制等。
三、算法实现
智能避障小车的算法实现主要包括以下步骤：
1、传感器数据采集：通过红外线传感器采集小车前方的障碍物信息，并将 采集到的数据进行处理。
_基于52单片机的智能循迹小车的设计与制作-精品
基于52单片机的智能循迹小车的设计与制作谭世伟07081201 张云07081223哈尔滨工程大学信息与通信工程学院 070812班摘要：以自主设计的底盘为基础，以直流减速电机及其控制电路为驱动，以AT89S52单片机为控制核心，以红外对管为探测系统，加以外围电路组成的智能小车在特定的程序下实现走“8”字及循迹的功能；基于阿克曼原理设计的平面等腰梯形连杆机构及差速器能够实现小车的完美转向；基于52单片机、光耦、L298、稳压器7805的控制电路能够实现对直流减速电机与舵机的整体控制；电路部分与机械部分的有机结合在特定程序下经过多次调试便能实现上述功能。
关键词：AT89S52；L298；直流电机；平面等腰梯形连杆机构；红外放射式原理引言：随着控制技术及计算机技术的发展，智能车系统将在未来工业生产和日常生活中扮演重要的角色，是以后的发展方向。
智能小车的巡线功能在生产生活中都有着广泛的用途。
例如：可以用在大的生产车间的物流系统中，按照预先设定的路线来传输货物；可以用在赛车比赛中能够按照轨道行驶，从而更加安全；还可以用在导航系统中等等。
国内高校间年年举办的机器人大赛大多选择以小车为载体来实现特定功能，小车这种简单而又常见的玩具得到了越来越多的。
随着大学期间知识的积累，所学的东西完全可以在程控小车这个项目上得到实现。
本次设计的简易智能小车采用AT89S52单片机为小车的检测和控制核心，辅以L298、光耦、7805等器件构成的外围电路能够实现对直流减速电机与舵机的控制。
随着编程语言的导入，及多次的调试，小车便能实现走“8”字的功能。
在此基础上安装红外对管组成的探测系统，可以把反馈的信号送入单片机，使单片机按照预定的工作模式控制小车沿着设置的黑线行驶，便完成了循迹的功能。
本设计结构简单，较容易实现，但具有高度的智能化、人性化，一定程度上体现了智能化。
1.设计任务要求：用已有器件设计一个简易智能小车，其行驶路线满足要求。
基于51单单片机的自动循迹小车
学号毕业设计（论文）基于单片机的自动循迹小车的设计教学系：指导教师：专业班级：学生姓名：二〇一二年五月郑重声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。
除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包括任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。
本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。
本人签名：日期：目录摘要 (1)ABSTRACT (2)1 绪论 (3)1.1 研究背景 (3)1.2 自动循迹小车的国内外研究现状 (3)1.3 本课题设计的主要工作及结构安排 (4)2 自动循迹小车系统方案设计 (5)2.1 自动循迹小车基本原理 (5)2.2 总体方案设计 (5)2.2.1 系统总体方案的设计 (5)2.2.2 方案选择与论证 (5)3 系统硬件设计 (8)3.1 自动循迹小车硬件设计 (8)3.2 单片机控制器模块设计 (8)3.3 稳压电路模块 (10)3.4 电动机驱动模块 (12)3.5 循迹电路设计 (13)4 系统软件设计 (15)4.1 系统软件流程图 (15)4.2 程序设计 (16)4.2.1 计时程序设计 (16)4.2.2 主程序设计 (16)5 系统扩展 (18)5.1 避障功能扩展 (18)5.2 遥控功能扩展 (19)6 系统调试 (21)结束语 (23)参考文献 (24)附录A 总电路图 (25)附录B 仿真电路图 (26)附录C 小车实物图 (27)附录D 循迹避障遥控源程序 (28)摘要本设计是基于单片机控制的简易自动循迹小车，小车能够沿着宽约3CM的黑色轨迹行驶，能够非常流畅的转大于90°小于180°的弯道。
本设计包括电源模块、微处理器控制模块、循迹模块和电机驱动模块。
其中控制器模块以STC89C52单片机为控制核心，STC89C52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K系统可编程Flash存储器，以有机玻璃作为小车的车架，循迹模块是用RPR220光电传感器来检测小车的运动轨迹，电机驱动模块使用的是L298电机驱动芯片驱动2个直流减速电机。
单片机的智能小车的设计方案与制作
O 引言自工业革命以，随着电气发展，人类进入文明新阶段。
机器人已经广泛于工业、农业、服务业、军事、机械、交通、航天航空等领域。
智能机器人水平不断提，提劳动效率，减轻劳动强度。
机器人人类并肩作战，征服自然，改造自然地过程发挥着重作。
智能车集理论力学、机械结构、数字电路、模拟电路、传感器、单片机、控制理论算法等门学科体综合系统，其容涵盖机械、电子、自动控制原理、计算机、传感技术等个学科领域。
本文设计基于ATmagel6L智能车就求其从起跑线出发，然通过自身自动调整向角车速，使其自动沿着条黑色引线行驶。
1 智能车硬设计方案本智能车控制系统结构如图1所示。
其Atmegal6L单片机智能车控制模块，性能、功耗8位AVR微处理器，采先进 RISC结构，具有16K字节系统编程Flash512字节EEPROM。
工作于16 MHz时，其性能达16MIPS，并具有32个编程通I／0口于边界扫描JTAG接口，基本都能够满足设计求。
电路稳压模块输入12 V电压。
经过稳压电路得9 V、5 V两种电压，其9 V电压于电机驱动模块工作电压，5 V电压则于单片机工作。
图2所示RPR220光电传感模块电路图，光电传感由10个RPR220型光电管组成。
RPR220种体化反射型光电探测器，其发射器个砷化镓红发光二极管，而接收器则个灵敏度硅平面光电三极管。
L298N INPUT、OUTPUT两端口于提供稳定电压以使电机转动。
查看原图<图）1．1 光电传感模块图2所示本系统光电传感模块电路图。
寻线路径般刻白色平面3 cm黑线，车沿着黑线循径，当检测白线，即二极管发出光被白线反射回时，光电管三极管通，比较器6号端口输入电平，经过比较器，7号端口输出电平。
当检测黑线时，光被吸收，光强度减弱，光电管三极管不通，比较器6号端输入电平，7号端输出电平。
通过PC 端口电平(l0>反馈给单片机，经单片机处理于调整车头转向，以使黑线刚好10个光电探头间，从而使车平稳进。
智能小车跟随行驶系统的设计
智能小车跟随行驶系统的设计智能小车跟随行驶系统的设计是一项关键的技术，它可以使小车能够自动追踪并跟随前方的物体。
本文将探讨智能小车跟随行驶系统的设计方案，并介绍其原理和实现方法。
一、智能小车跟随行驶系统的原理智能小车跟随行驶系统的原理是利用各种传感器和控制器来感知和识别前方的物体，然后通过控制驱动系统实现跟随行驶。
其主要原理包括以下几个方面：1. 视觉感知：智能小车通过摄像头或激光雷达等传感器获取前方物体的图像或点云数据，并利用图像处理算法或深度学习模型进行目标检测和跟踪。
2. 距离测量：通过超声波传感器、红外线传感器或激光测距仪等设备，实时测量小车与前方物体之间的距离，并根据距离的变化控制小车的速度和方向。
3. 控制算法：根据前方物体的位置和速度信息，采用PID控制算法或模糊控制算法对小车的转向和速度进行调整，以实现跟随行驶。
二、智能小车跟随行驶系统的设计方案根据智能小车跟随行驶系统的原理，可以设计以下方案来实现该系统：1. 硬件设计：- 安装摄像头或激光雷达等传感器，用于采集前方物体的信息。
- 配置超声波传感器或激光测距仪，用于测量小车与前方物体之间的距离。
- 选择合适的驱动系统，如电机和舵机，用于控制小车的速度和方向。
2. 软件设计：- 开发图像处理算法或深度学习模型，用于目标检测和跟踪。
- 编写距离测量算法，实时获取小车与前方物体的距离数据。
- 设计PID控制算法或模糊控制算法，根据测量数据调整小车的行驶速度和转向角度。
三、智能小车跟随行驶系统的实现方法实现智能小车跟随行驶系统可以采用以下步骤：1. 硬件搭建：- 将摄像头或激光雷达等传感器安装在小车上，并连接到单片机或嵌入式系统。
- 将超声波传感器或激光测距仪安装在小车前方，用于测量距离。
- 连接并配置驱动系统，使其能够响应控制信号。
2. 软件实现：- 开发图像处理算法或深度学习模型，用于实时检测和跟踪前方物体。
- 编写距离测量算法，实时获取小车与前方物体之间的距离数据。
单片机循迹小车课程设计
循迹小车介绍:AT89C52单片机为循迹小车的检测和控制中心,实习小车的自动检测路径,正确循迹.系统通过I0口控制小车的前进及转向.循迹是小车在黑色地板上沿着白色线行驶,采用光电二极管进行信号采集,若光敏二极管检测到黑线时输出低电平,当有光时产生高电平,信号传送给单片机,来控制小车的转向,从而达到自动循迹的功能.一设计要求:(1)循迹:按预先设定的轨迹自动行驶.(2)完成单片机最小系统的设计.(3)完成外围应用电路的设计和实现.(4)完成软件对硬件的检测和调试.小车行驶路线图:发车区二循迹原理:循迹是小车在黑色地板上演着白线行走,采用光电探测器,系统电路发光二极管发出可见光照射到黑带时,光线被吸收,呈现高阻态,输出为低电平.当照射到白线时,光线被反射回来被光敏二极管检测到,其阻抗会减小,输出高电平.三系统模块方案的确定:1 光电传感器进行循迹2 采用AT89C52单片机作为主控制器3 L293D作为电机驱动芯片4 LED作动态显示四硬件系统的设计1单片机最小系统的设计:2 检测电路的设计:检测电路用红外发光管和高敏光电二极管将光信号转换成电信号.3 LED显示电路的设计:LED显示电路4 电机驱动电路的设计:采用L293D芯片, L293D通过内部逻辑生成使能信号,H桥电路的输入量可以用来设置马达的转向,使能信号可以用于脉宽的调整(pwm)电机驱动电路5 电源模块的设计:LM7805开关电压调节器是降压型电源管理单片机集成电路,能够输出3A的驱动电流同时具有良好的线性和负载调节特性.四软件系统的设计:1 系统程序流程图:图3.1系统程序流程图2 光电检测子程序:图3.2检测子程序流程图 3 驱动电机子程序:4 LED显示子程序:六系统程序清单:ORG 0HENY EQU P1.3ENZ EQU P1.6YQ EQU P1.7ZH EQU P1.5ZQ EQU P1.4YH EQU P1.2SL EQU 30HSH EQU 31HML EQU 32HKEY EQU 33HSED EQU P2.7AJMP MAINORG 03HAJMP INTT0ORG 0BHAJMP TT0ORG 13HAJMP INTT1MAIN:MOV SP,#67H JNB P0.4,DD1 AJMP YAODD1:AJMP DDYAO:MOV KEY,00H MOV P1,00HSETB ENZSETB ENYMOV P0,00HCLR P2.0INT:JB SED,$LCALL DELAYJB SED,INTMOV R5,#05HTT3:DJNZ R5,TT5AJMP EXIT1TT5:MOV DPL,#00HMOV DPH,#00HJNB SED,$TT6:NOPNOPNOPNOPINC DPTRJB SED,TT6MOV A,DPHCLR CSUBB A,KEYCLR CRRC AMOV KEY,AAJMP TT3TT7:MOV A,KEYSETB CRRC AMOV KEY,AAJMP TT3EXIT1: MOV A,KEYSWAP AANL A,#0FHCJNE A,#02H,DD2 SETB ZQLACALL DELAYCLRZQAJMP INTDD4: CJNE A,#04H,INT SETB ZHSETB YHLACALL DELAYCLR ZHCLR YHAJMP INT DELAY:MOV R7,#70LL:MOV R6,#50DJNZ R6,$DJNZ R7,LLRETDD: CLR AMOV SL,AMOV SH,AMOV ML,AMOV P1,#00HMOV TMOD,#01H MOV TL0,#0AFH MOV TH0,#03CH MOV R7,#20SETB ET0SETB EX0CLR EX1SETB IT0SETB IT1SETB EASETB ENZSETB ENYSETB ZQSETB YQSETB TR0PP:LCALL DISAJMP PPINTT0:PUSH ACCPUSH PSWJNB P3.1,LL1 JNB P3.0,LL2 AJMP EXITLL1:CLR ZQKK1:JNB P3.0,HOUJNB P3.0,LL2 AJMP EXITLL2:CLR YQJNB P3.1,HOU KK2:JNB P3.0,KK2SETB YQAJMP EXITHOU:MOV P1,#00HSETB ZHSETB YHCLR EX0SETB EX1AJMP EXIT INTT1:PUSH ACCPUSH PSWJNB P3.4,LL8 JNB P3.5,LL9 AJMP EXITLL8:CLR ZHKK3:JNB P3.4,$SETB ZHAJMP EXITLL9:CLR YHKK4:JNB,P3.5,$SETB YHAJMP EXIT EXIT:POP PSWPOP ACCRETIDEL:MOV R2,#5LL5:MOV R3,#80DJNZ R3,$DJNZ R2,LL5RETDEL1:MOV R4,#10 KK:MOV R5,#100LCALL DELDJNZ R5,$DJNZ R4,KKRETTT0:PUSH ACCPUSH PSWDJNZ R7,EXTMOV R7,#20INC SLMOV A,SLCJNE A,#10,EXT MOV SL,#00HINC SHMOV A,SHCJNE A,#6,EXT MOV SH,#00HINC SHMOV A,SHCJNE A,#6,EXT MOV SH,#00HINC MLMOV A,MLCJNE A,#10,EXT MOV ML,#00H EXT:MOV TL0,#0AFHMOV TH0,#3CHPOP PSWPOP ACCRETIDIS:MOV DPTR,#TABMOV A,SLMOVC A,@A+DPTR MOV P2,ACLR P0.2MOV A,SHMOVC A,@A+DPTR MOV P2,ACLR P0.1LCALL DELSETB P0.1MOV A,MLMOVC A,@A+DPTRMOV P2,ACLR P0.0LCALL DELSETB P0.0RETTAB: DB 0C0H,0F9H,0A4H,0B0H,99H,92H,82H,0F8H,80H,90HEND五参考文献:1 郭文川.MCS-51单片机原理.接口及应用.电子工业出版社,2012年2 宋文年.自动检测技术.北京:高等教育出版社,2004年3 杨素行.模拟电子技术简明教程.北京:高等教育出版社,2003年4 余孟尝.数字电子技术基础简明教程.北京:高等叫出版社5 211TC中国电子网6 万方数据资源统一服务系统。
基于单片机的自动循迹智能小车的设计
单片机课程设计报告书课题名称基于单片机的自动循迹智能小车的设计姓名谭志平学号081250133院系物理与电信工程系专业电子科学与技术指导教师肖卫初副教授2011年 6月10日一、设计任务及要求：本课程设计以ATmega16为核心，用L298N驱动两个减速电机，当产生信号驱动小车前进时，是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通过LM324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，让小车来实现前进、左转、右转、停车等基本功能。
本设计要求设计的模块主要有：单片机最小系统模块、传感器循迹模块、L298驱动直流电机模块、LCD12864液晶显示模块、电源模块等。
指导教师签名：2011年04月22日二、指导教师评语：指导教师签名：2011年6月16日三、成绩验收盖章2011年6 月16日基于单片机的自动循迹智能小车的设计谭志平（湖南城市学院物理与电信工程系电子科学与技术专业,益阳,413000）1设计目的本课程设计的主要目的是设计一智能循迹小车，通过设计把所学的知识运用到实践中，通过本次设计更好的掌握单片机的控制原理以及传感器的知识。
真正的做到学以致用。
2设计的主要内容和要求当前的电动小汽车基本上采取的是基于纯硬件电路的一种开环控制方法，或者是直线行使，或者是在遥控下作出前进、后退、转弯、停车等基本功能。
但是它们不能实现在某些特殊的场合下，我们需要能够自动控制的小型设备先采集到一些有用的信息的功能。
本设计正是在这种需要之下设计的一种智能的电动小车的自动控制系统。
它是以单片机ATmega16为控制核心，附以外围电路，在画有黑线的白纸“路面”上行使,由于黑线和白线对光线的反射系数不同,可根据接收到的反射光的强弱来判断“道路”——黑线。
判断信号可通过单片机控制驱动模块修正前进方向，以使其保持沿着黑线行进。
轨迹探测模块用5只光电开关。
通过检测5只光电开关的电平状态，来判断小车的运行状况，当小车有偏转时，做出相应的转向调整，直到中间的光电开关重新检测到黑线（即回到轨道）再恢复正向行驶等智能控制系统。
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基于单片机自动跟随小车的设计与制作
摘要：随着科学技术的发展，人们越来越需要一种能够解放双手，提高工作效率，自动搬运货物的系统。
本文介绍一种基于超声波定位、红外特定跟随及单片机控制的自动跟随小车。
该小车通过安装在前方的3个超声波传感器实时测距，监测小车与主人的位置信息，配合直射式红外发射及接收管，反馈给单片机来调整小车的动作和速度。
该系统结构设计简单，可靠性高，具有广泛的应用的价值。
关键词：超声波定位；红外收发管；特定跟随
0 引言
现有的移动跟随设备在对移动目标跟随方面不够灵活，基于STC89C51RC单片机、超声波传感器和直射式红外接受装置的自动跟随小车，应用的智能化自动跟随系统可以显著减少人工劳动量，提高工作效率。
自动跟随小车可以对移动目标进行特定跟随，可以应用于超市、宾馆、酒店等公共场合，也可以应用于各种运输物品的场所。
1 硬件结构设计
1.1 硬件总体设计
硬件整体设计包括控制系统和各类模块，由中心控制系统控制多个模块相互配合完成工作。
模块部分由超声波模
块、红外模块、电机驱动模块、避障模块、警报模块和电源模块组成。
跟随小车实物图如下图所示。
1.2 控制系统
为了实现对特定目标的自动跟随，小车以51单片机为控制核心，配合超声波定位模块、红外特定识别模块、避障模块实现特定跟随。
1.3 超声波模块
超声波模块采用T/R40-16超声波发射器，T/R40-16超声波发射器是外壳直径16cm，中心频率40khz的传感器。
超声波定位系统可以在一定范围内无接触定位，定位精度可达1cm[1-2]。
1.4 红外模块
红外模块采用TL9408直射式红外发射接收管，红外通信利用红外技术实现两点间转发，并采用PWM脉冲调制的方式，调制成一定频率的脉冲序列，经过接受管光脉冲向电信号的转化以及信号解调、滤波，最终解码为二进制。
1.5 电机驱动模块
移动系统采用L298N电机驱动器驱动电机。
系统采用四个电机分别驱动四个主动轮，可以获得大的功率和速度，通过改变输入L298N驱动板的使能端的方波脉冲的占空比实现对减速电机的速度和转向调节，达到速度可调，噪声小，满足自动跟随小车的设计要求[3]。
1.6 避障模块
3个传感器分布在小车后方，在50cm内检测到障碍物输出低电平，无障碍物输出高电平，以此用于判断后方的情况。
1.7 电源模块
供电系统采用两节3.6V锂电池，可提供7.2V的电压。
其中7.2V直接对电机驱动板供电，用L7805CV稳压芯片将电压稳压至单片机系统额定工作电压5V，为单片机最小系统及其外缘电路供电。
2 系统原理设计
2.1 控制系统设计
控制系统由STC89C51RC单片机最小系统及其外缘电路组成，控制小车在直射式红外发射与接收模块先接收到发射者提供红外波执行信号的情况下再执行超声波模块，当收到与滤波器相同频率的声波时，触发中断，并启动时钟发生器（定时器/计数器）进行超声波返回时间的计算，经过微处理器单片机进行相应的距离算法的计算以及根据超声波模块返回的电平数值进行方向判断，确定跟随目标具体位置，从而控制移动系统进行可编程的PWM调速进行特定目标跟踪[4]。
2.2 目标定位系统
定位系统由超声波模块和红外模块构成。
小车最前方中
轴线处设置一个超声波，以中轴线为参考点水平偏移6.5cm 左右偏置65度分别设置两个超声波，形成最大230度监测范围。
距中轴线左右2cm处，分别放置红外接收管在小车跟随目标的过程中，使用者携带红外发射管，当小车前端红外接收管接收到红外信号时，判断为“主人”，通过小车前端布置的3个超声波返回的距离，根据三点定位算法确定目标的位置，配合小车后端红外传感器的避障功能，利用PID算法驱动电机动作，实现对目标的跟随，由于反复比较小车与跟随目标的距离，准确的确定了目标的位置。
3 实验测试
3.1 整体运行测试
经过模拟环境运行测试，各个系统运行状态良好，能够完成对移动目标特定自动跟随、避障报警动作。
3.2 超声波转角范围测试
在室外空旷场地，温度大约为25°C环境下，对小车进行超声波转角范围测试表明：小车最前方中轴线位置设置的T/R40-16超声波发射器，以中轴线为参考点水平偏移6.5cm 左右偏置65度分别设置两个超声波发射器，可以形成最大230度监测范围，在对移动目标进行灵活捕捉和跟踪前提下，实现了最大程度范围监测。
4 结束语
本文介绍了以51单片机为控制核心的自动跟随小车，
结合超声波传感器测距，红外接受装置对目标特定识别和光电传感器避障，通过PID算法调节电机转速，实现了对特定目标的自动跟随，同时报警系统保证了小车的安全性。
本设计结构简单，易于实现，采用模块化设计，系统具有良好的独立性和扩展性，具有一定的实用价值。
参考文献：
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资助项目：哈尔滨理工大学大学生创新创业训练计划项目（2014CX0114）
作者简介：聂宪波（1994-），男，黑龙江依安人，本科，学生，研究方向：电子信息工程。