【正文】 重慶理工大學畢業(yè)設計 基于單片機的簡易尋跡機器人設計 目錄 摘 要 ............................................................. I ABSTRACT ............................................................ II ............................................................... 1 課題背景 ....................................................... 1 國內外的研究現(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 軌跡檢測模塊 ................................................... 4 傳感器模塊 .................................................. 4 檢測放大器方案 .............................................. 4 MCU 控制模塊 .................................................... 6 電機及驅動模塊 ................................................. 7 轉向和動力 .................................................. 7 電動機模塊 .................................................. 7 調速系統(tǒng) .................................................... 8 電機驅動模塊 ................................................ 9 電源模塊 ....................................................... 9 顯示模塊 ...................................................... 10 系統(tǒng)工作原理 .................................................. 10 .......................................................... 11 電源模塊設計 .................................................. 11 智能車電源設計要點 ......................................... 11 低壓差穩(wěn)壓芯片 LM2940 簡介 ................................. 11 單片機最小系統(tǒng)設計 ............................................ 12 前向通道設計 .................................................. 14 后向通道設計 .................................................. 20 后向通道簡介 .............................................. 20 后輪電機驅動模塊設計 ...................................... 21 .......................................................... 25 系統(tǒng)總體流程圖 ................................................ 25 PWM 調速簡介以及實現(xiàn) ........................................... 26 程序的模塊化設計 .............................................. 27 小車循跡原理流程圖 ......................................... 27 定時器中斷程序流程圖 ....................................... 29 部分程序設計 ............................................... 30 重慶理工大學畢業(yè)設計 基于單片機的簡易尋跡機器人設計 ................................................ 33 PROTEUS 軟件仿真結果 ............................................ 33 仿真結果分析 .................................................. 35 ............................................................ 36 致 謝 ............................................................ 37 參考文獻 ............................................................ 38 附 件 ............................................................ 39 文獻綜述 ............................................................ 45 重慶理工大學畢業(yè)設計 基于單片機的簡易尋跡機器人設計 I 摘 要 智能車輛 作為現(xiàn)代社會的新產物， 以及在智能車輛基礎上開 發(fā) 出來的產品已成為自動化物流運輸、柔性生產組織等系統(tǒng)的關鍵設備，智能小車的研究和開發(fā)正成為廣泛關注的焦點。 本設計是 一種基于 單片機控制的簡易自動尋跡小車 系統(tǒng) ，系統(tǒng)的設計主要分為總體方案設計、 硬 件 和軟件 設計 ， 其中每一部分均采用模塊化設計原則 ， 使得設計易讀、易修改、易擴充 。 該 設計重點介紹循跡小車如何解決軌跡檢測和路線跟隨問題。系統(tǒng) 以 AT89C51為 控制核心 ， 利用 定時器 T0通過定時器中斷 產生 PWM 波 形，通過調整占空比 控制小車速度 和轉向 。利用紅外光電傳感器 ST188 對路面 黑色軌跡進行檢測 ， 并將路面檢測信號反饋給單片機 ， 單片機對采集到的信號予以分析判斷 ， 及時控制左右輪 電機 的轉速 以調整小車轉向 ， 從而使小車能夠沿著 環(huán)形 黑色軌跡自動行駛 ， 達到自動尋跡 的目的 。 關鍵詞 ： 80C51 單片機、光電檢測器、 PWM 調速、電動小車 重慶理工大學畢業(yè)設計 基于單片機的簡易尋跡機器人設計 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 重慶理工大學畢業(yè)設計 基于單片機的簡 易尋跡機器人設計 1 論 課題背景 目前 ， 在企業(yè)生產技術不斷提高、對自動化技術要求不斷加深的環(huán)境下，智能車輛以及在智能車輛基礎上開發(fā)出來的產品已成為自動化物流運輸、柔性生產組織等系統(tǒng)的關鍵設備。世界上許多國家都在積極進行智能車輛的研究和開發(fā)設計。智能車輛也叫無人車 輛，是一個集環(huán)境感知、規(guī)劃決策和多等級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識別、自動報警、自動制動、自動保持安全距離、車速和巡航控制等功能。智能車輛的主要特點是在復雜的道路情況下，能自動地操縱和駕駛車輛繞開障礙物并沿著預定的道路 (軌跡 )行進。 智能車輛在原有車輛系統(tǒng)的基礎上增加了一些智能化技術設備 : 1) 計算機處理系統(tǒng)，主要完成對來自攝像機所獲取的圖像的預處理、增強、分析、識別等工作 。 2) 攝像機，用來獲得道路圖像信息 。 3) 傳感器設備，車速傳感器用來獲得當前車速，障礙物傳感器用來獲得前方、側方、后方障 礙物等信息。 智能車輛作為移動機器人的一個重要分支正 得到越來越多的關注。 國內外的研究現(xiàn)狀分析 智能化作為現(xiàn)代社會的新產物，是以后的發(fā)展方向，他可以按照預先設定的模式在一個特定的環(huán)境里自動的運作，無需人為管理，便可以完成預期所要達到的或是更高的目標。同遙控小車不同，遙控小車需要人為控制轉向、啟停和進退，比較先進的遙控車還能控制其速度，而智能小車，則可以通過計算機編程來實現(xiàn)其對行駛方向、啟停以及速度的控制，無需人工干預，是一個集環(huán)境感知、規(guī)劃決策，自動行駛等功能于一體的綜合系統(tǒng)，它集中地運用了計算機、傳 感、信息、通信、導航、人工智能及自動控制等技術，是典型的高新技術綜合體。 國外智能車輛的研究歷史較長 。它的發(fā)展歷程大體可以分成三個階段： 第一階段 20世紀 50年代是智能車輛研究的初始階段。 1954年美國 Barrett Electronics 公司研究開發(fā)了世界上第一臺自主引導車系統(tǒng) AGVS（ Automated Guided Vehicle System）。 第二階段 從 80年代中后期開始，世界主要發(fā)達國家對智能車輛開展了卓有成效的研究。在歐洲，普羅米修斯項目開始在這個領域的探索。在美洲，美國成重慶理工大學畢業(yè)設計 基于單