【正文】 ........................................... 14 超聲波發(fā)射電路設(shè)計(jì) .............................................................................. 15 超聲波接收電路設(shè)計(jì) .............................................................................. 15 紅外尋跡模塊 ................................................................................................. 16 蜂鳴器報(bào)警驅(qū)動(dòng)電路 ...................................................................................... 17 數(shù)碼管顯示電路 ............................................................................................. 17 系統(tǒng)整體電路 ................................................................................................. 18 第四章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) ................................................................................................... 19 Proteus仿真軟件 ........................................................................................... 19 Keil for C51 ................................................................................................. 20 軟件程序 ........................................................................................................ 21 主程序設(shè)計(jì)框圖 ..................................................................................... 22 驅(qū)動(dòng)程序框圖 ........................................................................................ 22 循跡程序框圖 ........................................................................................ 23 避障程序框圖 ........................................................................................ 23 參考文獻(xiàn) ........................................................................................................................ 24 致 謝 ........................................................................................................................... 25 附 件 ............................................................................................................................. 26 1 前 言 隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，自動(dòng)化技術(shù)和智能化技術(shù)越來(lái)越普 遍，許多高科技也廣泛用于機(jī)器人和智能玩具小車(chē)的制造領(lǐng)域，使得智能多功能機(jī)器人的樣式也越來(lái)越多。 智能小車(chē)是一個(gè)集成體，包含許多種高新技術(shù)，涉及到許多科學(xué)知識(shí)和當(dāng)今最前沿的高新技術(shù)，比如：傳感和智能控制等，目的是來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)境變量的感應(yīng)和智能運(yùn)行等操作。廣泛應(yīng)用于軍事和科研，為保障道路及交通的安全提供了新途徑。隨著工業(yè)電子自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展，智能機(jī)器人已被廣泛用于工業(yè)生產(chǎn)，像焊接、醫(yī)療、挖掘、噴涂等各大領(lǐng)域。人類(lèi)的一些繁重勞動(dòng)逐漸被工業(yè)機(jī)器人所代替，從而大幅度的提高了生產(chǎn)效率，另一方面也減輕了人類(lèi)的勞動(dòng)強(qiáng)度。電動(dòng) 智能小車(chē)就是模擬 robot 的運(yùn)作來(lái)實(shí)現(xiàn)自身的各種功能。 2 第一章 緒論 課題研究的背景和意義 隨著世界各國(guó)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，人們?cè)絹?lái)越關(guān)注對(duì)汽車(chē)的研究。省內(nèi)以及全國(guó)電子設(shè)計(jì)大賽基本每次都會(huì)有關(guān)于智能小車(chē)的設(shè)計(jì)，而且全國(guó)大部分高等院校也非常重視對(duì)該課題的探索與研究。由此可見(jiàn)，對(duì)該課題的研究意義是多么的重大，我們這次畢業(yè)設(shè)計(jì)就是在這樣的背景下提出來(lái)的，這是一個(gè)結(jié)合科研項(xiàng)目而確定的設(shè)計(jì)類(lèi)課題。 根據(jù)指導(dǎo)老師的要求，利用 proteus 仿真軟件以及 keil 編程 軟件來(lái)仿真電動(dòng)智能小車(chē)的自動(dòng)尋跡、避障以及測(cè)距等功能。這種設(shè)計(jì)能實(shí)時(shí)精確的控制電動(dòng)智能小車(chē)的運(yùn)行狀態(tài)，而且操作靈活，精確度高，在較大程度上符合了系統(tǒng)的各項(xiàng)設(shè)計(jì)指標(biāo)。本次設(shè)計(jì)采用 AT89C51 單片機(jī)作為整體控制的核心，通過(guò)超聲波傳感器來(lái)監(jiān)測(cè)前進(jìn)道路上的障礙，以便實(shí)現(xiàn)電動(dòng)智能小車(chē)的智能躲避障礙的功能。AT89C51 是一款 8 位單片機(jī)，它為許多嵌入式控制體系提供了靈活性，并且受到了廣大使用者的一致好評(píng)。 課題研究?jī)?nèi)容 （ 1）學(xué)習(xí)掌握單片機(jī)程序的匯編以及各引腳接線功能的具體應(yīng)用； （ 2）根據(jù)設(shè)計(jì)要求選取恰當(dāng) 的傳感器，并編寫(xiě)控制系統(tǒng)的程序； （ 3）對(duì)程序不斷地進(jìn)行調(diào)試，制定最終的方案，分析并畫(huà)出電路原理圖； （ 4）通過(guò)分析硬件電路，運(yùn)用仿真軟件進(jìn)行模擬仿真。 此次畢設(shè)過(guò)程中我們重點(diǎn)探討的難題是：選取合適的傳感器，硬件電路的構(gòu)思和分析以及系統(tǒng)程序的匯編和調(diào)試。 3 第二章 總體方案設(shè)計(jì) 本次畢設(shè)用的是直流減速電機(jī)，控制電機(jī)驅(qū)動(dòng)部分用的是電機(jī)專(zhuān)用的驅(qū)動(dòng)芯片 L298N,用 AT89C51 單片機(jī)作為系統(tǒng)控制的核心，通過(guò)超聲波傳感器和反射式紅外光電傳感器分別實(shí)現(xiàn)小車(chē)的測(cè)距以及自動(dòng)循跡功能。 主控 系統(tǒng) 方案 1：運(yùn)用各種各樣的數(shù)字型模擬電路來(lái)完成智能小車(chē)的控制系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)小車(chē)的智能循跡、避障、以及它的智能調(diào)速和聲光報(bào)警等功能。但這種電路的設(shè)計(jì)比較復(fù)雜，操作不方便，難以處理小車(chē)的各種信號(hào)，不利于實(shí)現(xiàn)小車(chē)的智能化控制。 方案 2：小車(chē)的主控系統(tǒng)用 AT89C51 單片機(jī)。這種利用軟件來(lái)控制系統(tǒng)以解決紛繁復(fù)雜的硬件電路設(shè)計(jì)，能較大程度的簡(jiǎn)化硬件系統(tǒng)，有利于小車(chē)各部分功能的完美實(shí)現(xiàn)。 經(jīng)過(guò)詳細(xì)的比較，我們最終選用方案 2作為小車(chē)的主控系統(tǒng)。該方案操作簡(jiǎn)單，完全符合此次畢設(shè)的各項(xiàng)需求。 小車(chē)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) 方案 1： 采用我們自己搭建的三極管電路作為電動(dòng)智能小車(chē)的直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊。三極管電路構(gòu)建起來(lái)是非常簡(jiǎn)單的，而且操作也十分的方便。 方案 2：小車(chē)直流電動(dòng)機(jī)的動(dòng)力元件采用 NL298 專(zhuān)用芯片。這個(gè)模塊自帶較大的帶載驅(qū)動(dòng)能力，驅(qū)動(dòng)端子的供電值 Vs 在 5~35V 之間，而且本身也自帶了3V,5V 的輸出端口。 因?yàn)樵谛≤?chē)的實(shí)際設(shè)計(jì)過(guò)程中，我們要對(duì)小車(chē)的各個(gè)模塊提供不同的電壓值，因此選用方案 2。電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊的電路為“ H橋式驅(qū)動(dòng)電路”（如圖 1）。 系 統(tǒng)框圖 本次畢設(shè)選取 89C51 單片機(jī)對(duì)電動(dòng)智能小車(chē)進(jìn)行智能化的操作，在小車(chē)駛過(guò)預(yù)先設(shè)定好的黑線開(kāi)始點(diǎn)時(shí)，通過(guò)單片機(jī)控制小車(chē)上的光電傳感器和超聲波傳感器來(lái)實(shí)現(xiàn)其循跡、測(cè)距避障功能。在小車(chē)行駛過(guò)程中，通過(guò) PWM調(diào)速系統(tǒng)提高小 4 車(chē)的系統(tǒng)動(dòng)靜態(tài)性能。 小車(chē)部分主要由外部電源、電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、超聲波模塊、 89C51 單片機(jī)最小系統(tǒng)、顯示電路、紅外躲避障礙模塊以及蜂鳴器報(bào)警系統(tǒng)組成。 圖 2 為智能小車(chē)的系統(tǒng)框圖。 圖 1 橋式驅(qū)動(dòng)電路 圖 2 小車(chē)系統(tǒng)框圖 系統(tǒng)原理圖 采用 AT89C51 單 片機(jī)對(duì)簡(jiǎn)易的電動(dòng)智能小車(chē)進(jìn)行智能控制。開(kāi)始的時(shí)候由手動(dòng)對(duì)小車(chē)進(jìn)行啟動(dòng)，并復(fù)位，當(dāng)小車(chē)經(jīng)過(guò)預(yù)先設(shè)定好的開(kāi)始點(diǎn)黑線時(shí)，由超聲波傳感器和光電傳感器進(jìn)行路線勘察，通過(guò)單片機(jī)主控系統(tǒng)來(lái)控制小車(chē)?yán)?8段管顯示電路記數(shù)并實(shí)現(xiàn)小車(chē)的躲避障礙和控制速度等功能；通過(guò)超聲波以及紅外傳感器對(duì)道路進(jìn)行檢測(cè)以完成小車(chē)的自動(dòng)循跡避障操作。在小車(chē)前進(jìn)的過(guò)程中，使用 PWM 調(diào)速技術(shù)，來(lái)使系統(tǒng)的整體動(dòng)靜態(tài)性能有所提高。 系統(tǒng)原理圖 如圖 3。 顯示電路 紅外 循跡 模塊 蜂鳴器 89C51 單片機(jī)最小系統(tǒng) 電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊 超聲波模塊 外部電源 5 圖 3 系統(tǒng)原理圖 6 第三章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 單片機(jī)硬件結(jié)構(gòu) 單片機(jī)的選擇 衡量一個(gè)設(shè)計(jì)能否完成設(shè)計(jì)任務(wù)的關(guān)鍵就在于是否能正確得選擇系統(tǒng)的核心部件，然而在本次設(shè)計(jì)中系統(tǒng)的控制核心就是單片機(jī)，所以我們能否正確的選取單片機(jī)就顯得十分關(guān)鍵?，F(xiàn)在單片機(jī)的種類(lèi)繁多，而且它們都有各自的功能特點(diǎn)，所以選擇一個(gè)合適的單片機(jī)可以最大程度的簡(jiǎn)化操作以完成設(shè)計(jì)任務(wù)。我們?cè)谶x取單片機(jī)的時(shí)候要全方面考慮以下幾