【正文】 重慶理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 基于單片機(jī)的簡(jiǎn)易尋跡機(jī)器人設(shè)計(jì) 目錄 摘 要 ............................................................. I ABSTRACT ............................................................ II ............................................................... 1 課題背景 ....................................................... 1 國(guó)內(nèi)外的研究現(xiàn)狀分析 ........................................... 1 課題研究的目的和意義 ........................................... 2 ....................................................... 3 循跡原理 ....................................................... 3 系統(tǒng)總體框圖 ................................................... 3 軌跡檢測(cè)模塊 ................................................... 4 傳感器模塊 .................................................. 4 檢測(cè)放大器方案 .............................................. 4 MCU 控制模塊 .................................................... 6 電機(jī)及驅(qū)動(dòng)模塊 ................................................. 7 轉(zhuǎn)向和動(dòng)力 .................................................. 7 電動(dòng)機(jī)模塊 .................................................. 7 調(diào)速系統(tǒng) .................................................... 8 電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊 ................................................ 9 電源模塊 ....................................................... 9 顯示模塊 ...................................................... 10 系統(tǒng)工作原理 .................................................. 10 .......................................................... 11 電源模塊設(shè)計(jì) .................................................. 11 智能車(chē)電源設(shè)計(jì)要點(diǎn) ......................................... 11 低壓差穩(wěn)壓芯片 LM2940 簡(jiǎn)介 ................................. 11 單片機(jī)最小系統(tǒng)設(shè)計(jì) ............................................ 12 前向通道設(shè)計(jì) .................................................. 14 后向通道設(shè)計(jì) .................................................. 20 后向通道簡(jiǎn)介 .............................................. 20 后輪電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊設(shè)計(jì) ...................................... 21 .......................................................... 25 系統(tǒng)總體流程圖 ................................................ 25 PWM 調(diào)速簡(jiǎn)介以及實(shí)現(xiàn) ........................................... 26 程序的模塊化設(shè)計(jì) .............................................. 27 小車(chē)循跡原理流程圖 ......................................... 27 定時(shí)器中斷程序流程圖 ....................................... 29 部分程序設(shè)計(jì) ............................................... 30 重慶理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 基于單片機(jī)的簡(jiǎn)易尋跡機(jī)器人設(shè)計(jì) ................................................ 33 PROTEUS 軟件仿真結(jié)果 ............................................ 33 仿真結(jié)果分析 .................................................. 35 ............................................................ 36 致 謝 ............................................................ 37 參考文獻(xiàn) ............................................................ 38 附 件 ............................................................ 39 文獻(xiàn)綜述 ............................................................ 45 重慶理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 基于單片機(jī)的簡(jiǎn)易尋跡機(jī)器人設(shè)計(jì) I 摘 要 智能車(chē)輛 作為現(xiàn)代社會(huì)的新產(chǎn)物， 以及在智能車(chē)輛基礎(chǔ)上開(kāi) 發(fā) 出來(lái)的產(chǎn)品已成為自動(dòng)化物流運(yùn)輸、柔性生產(chǎn)組織等系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備，智能小車(chē)的研究和開(kāi)發(fā)正成為廣泛關(guān)注的焦點(diǎn)。 本設(shè)計(jì)是 一種基于 單片機(jī)控制的簡(jiǎn)易自動(dòng)尋跡小車(chē) 系統(tǒng) ，系統(tǒng)的設(shè)計(jì)主要分為總體方案設(shè)計(jì)、 硬 件 和軟件 設(shè)計(jì) ， 其中每一部分均采用模塊化設(shè)計(jì)原則 ， 使得設(shè)計(jì)易讀、易修改、易擴(kuò)充 。 該 設(shè)計(jì)重點(diǎn)介紹循跡小車(chē)如何解決軌跡檢測(cè)和路線(xiàn)跟隨問(wèn)題。系統(tǒng) 以 AT89C51為 控制核心 ， 利用 定時(shí)器 T0通過(guò)定時(shí)器中斷 產(chǎn)生 PWM 波 形，通過(guò)調(diào)整占空比 控制小車(chē)速度 和轉(zhuǎn)向 。利用紅外光電傳感器 ST188 對(duì)路面 黑色軌跡進(jìn)行檢測(cè) ， 并將路面檢測(cè)信號(hào)反饋給單片機(jī) ， 單片機(jī)對(duì)采集到的信號(hào)予以分析判斷 ， 及時(shí)控制左右輪 電機(jī) 的轉(zhuǎn)速 以調(diào)整小車(chē)轉(zhuǎn)向 ， 從而使小車(chē)能夠沿著 環(huán)形 黑色軌跡自動(dòng)行駛 ， 達(dá)到自動(dòng)尋跡 的目的 。 關(guān)鍵詞 ： 80C51 單片機(jī)、光電檢測(cè)器、 PWM 調(diào)速、電動(dòng)小車(chē) 重慶理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 基于單片機(jī)的簡(jiǎn)易尋跡機(jī)器人設(shè)計(jì) II Abstract Intelligent vehicle is a new product of modern society， and product development based on intelligent vehicle has bee a key equipment automation logistics transportation， flexible production anization system， research and development of intelligent vehicle is being the focus of attention. The design is a simple car auto tracing system based on singlechip microputer control， system design mainly includes design， as the scheme of hardware and software design， where each part adopts modular design makes the design principle， readable， easy to modify， extend. The design focuses on how to solve the problem of trajectory tracking car detection and route to follow problem. System uses AT89C51 as the control core， using the timer T0 timer interrupt through PWM waveform generation， by adjusting the duty cycle control vehicle speed and steering. For tracing using infrared photoelectric sensor ST188， and the pavement detection signals back to the SCM， SCM to analysis signal collected， timely control left and right wheel motor speed to adjust the car steering， so that the car can along the ring shaped black trajectory automatically， to achieve the purpose of automatic tracing. keyword: 80C51 microcontroller， photoelectric detector， PWM speed， electric car 重慶理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 基于單片機(jī)的簡(jiǎn) 易尋跡機(jī)器人設(shè)計(jì) 1 論 課題背景 目前 ， 在企業(yè)生產(chǎn)技術(shù)不斷提高、對(duì)自動(dòng)化技術(shù)要求不斷加深的環(huán)境下，智能車(chē)輛以及在智能車(chē)輛基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)出來(lái)的產(chǎn)品已成為自動(dòng)化物流運(yùn)輸、柔性生產(chǎn)組織等系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備。世界上許多國(guó)家都在積極進(jìn)行智能車(chē)輛的研究和開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)。智能車(chē)輛也叫無(wú)人車(chē) 輛，是一個(gè)集環(huán)境感知、規(guī)劃決策和多等級(jí)輔助駕駛等功能于一體的綜合系統(tǒng)。它具有道路障礙自動(dòng)識(shí)別、自動(dòng)報(bào)警、自動(dòng)制動(dòng)、自動(dòng)保持安全距離、車(chē)速和巡航控制等功能。智能車(chē)輛的主要特點(diǎn)是在復(fù)雜的道路情況下，能自動(dòng)地操縱和駕駛車(chē)輛繞開(kāi)障礙物并沿著預(yù)定的道路 (軌跡 )行進(jìn)。 智能車(chē)輛在原有車(chē)輛系統(tǒng)的基礎(chǔ)上增加了一些智能化技術(shù)設(shè)備 : 1) 計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)，主要完成對(duì)來(lái)自攝像機(jī)所獲取的圖像的預(yù)處理、增強(qiáng)、分析、識(shí)別等工作 。 2) 攝像機(jī)，用來(lái)獲得道路圖像信息 。 3) 傳感器設(shè)備，車(chē)速傳感器用來(lái)獲得當(dāng)前車(chē)速，障礙物傳感器用來(lái)獲得前方、側(cè)方、后方障 礙物等信息。 智能車(chē)輛作為移動(dòng)機(jī)器人的一個(gè)重要分支正 得到越來(lái)越多的關(guān)注。 國(guó)內(nèi)外的研究現(xiàn)狀分析 智能化作為現(xiàn)代社會(huì)的新產(chǎn)物，是以后的發(fā)展方向，他可以按照預(yù)先設(shè)定的模式在一個(gè)特定的環(huán)境里自動(dòng)的運(yùn)作，無(wú)需人為管理，便可以完成預(yù)期所要達(dá)到的或是更高的目標(biāo)。同遙控小車(chē)不同，遙控小車(chē)需要人為控制轉(zhuǎn)向、啟停和進(jìn)退，比較先進(jìn)的遙控車(chē)還能控制其速度，而智能小車(chē)，則可以通過(guò)計(jì)算機(jī)編程來(lái)實(shí)現(xiàn)其對(duì)行駛方向、啟停以及速度的控制，無(wú)需人工干預(yù)，是一個(gè)集環(huán)境感知、規(guī)劃決策，自動(dòng)行駛等功能于一體的綜合系統(tǒng)，它集中地運(yùn)用了計(jì)算機(jī)、傳 感、信息、通信、導(dǎo)航、人工智能及自動(dòng)控制等技術(shù)，是典型的高新技術(shù)綜合體。 國(guó)外智能車(chē)輛的研究歷史較長(zhǎng) 。它的發(fā)展歷程大體可以分成三個(gè)階段： 第一階段 20世紀(jì) 50年代是智能車(chē)輛研究的初始階段。 1954年美國(guó) Barrett Electronics 公司研究開(kāi)發(fā)了世界上第一臺(tái)自主引導(dǎo)車(chē)系統(tǒng) AGVS（ Automated Guided Vehicle System）。 第二階段 從 80年代中后期開(kāi)始，世界主要發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)智能車(chē)輛開(kāi)展了卓有成效的研究。在歐洲，普羅米修斯項(xiàng)目開(kāi)始在這個(gè)領(lǐng)域的探索。在美洲，美國(guó)成重慶理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 基于單