【正文】 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） I 基于 51 單片機(jī) 的智能小車研究 摘 要 80C51 單片機(jī)是一款八位單片機(jī)，他的易用性和多功能性受到了廣大使用者的好評(píng)。本系統(tǒng)采用 80C51 單片機(jī)為控制核心，主要完成了超聲波檢測(cè)避障模塊，反射式紅外光電檢測(cè)黑白跑道模塊，里程檢測(cè)模塊， LED 顯示模塊，電機(jī)驅(qū)動(dòng)等模塊的設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì) 采用左右獨(dú)立的傳動(dòng)模式行駛， 利用超聲波傳感器，檢測(cè)道路上的障礙，控制電動(dòng)小汽車的自動(dòng)避障； 采用 PWM 技術(shù)實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的 快慢 調(diào)速 行駛以及自動(dòng)停車；并由測(cè)速與顯示 模塊自動(dòng)記錄時(shí)間、里程和速度；并可通過 光電、紅外 、 傳感器 實(shí)現(xiàn) 自動(dòng)尋跡和尋光功能。最后， 通過 匯編語言編程控制 51單片機(jī)系統(tǒng)來決策智能車的行駛狀態(tài)。 整個(gè)系統(tǒng)的電路結(jié)構(gòu)簡單，可靠性能高。實(shí)驗(yàn)測(cè)試結(jié)果滿足要求，本文著重介紹了該系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)方法及測(cè)試結(jié)果分析。 關(guān)鍵詞： 80C51 單片機(jī) ， 光電檢測(cè)器 ， PWM 調(diào)速 ， 電動(dòng)小車 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） II Design An Intelligent Car Based on 51SCM ABSTRACT Eight 80C51 microcontroller is a microcontroller, and his ease of use and versatility by the majority of users praise. This system uses the 80C51 microcontroller as the control center, the main obstacle avoidance ultrasonic testing pleted module, reflective black and white infrared photo detector track modules, distance detection module, LED display module, motor drive and other modules. Designed with the independent transmission model is about driving, the use of ultrasonic sensors to detect obstacles on the road to control the electric car39。s automatic obstacle avoidance。 with PWM speed control technology to achieve the speed of the motor vehicle and auto parking。 by the speed and the display module automatically record time, distance and speed。 and through optical, infrared, sensors automatically tracing and search light function. Finally, the microcontroller assembly language programming control system 51 to decisionmaking Smart car driving state. Simple circuit structure of the system reliability can be high. The test results meet the requirements, this article focuses on the hardware of the system design and test result analysis. KEY WORDS: 80C51 microcontroller, light electricity detector, PWM speed adjusting, Electricity motive small car 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） III 目 錄 前 言 ....................................................................................................... 1 第 1 章 系統(tǒng)整體設(shè)計(jì) ............................................................................ 2 直流調(diào)速系統(tǒng) ............................................................................ 2 檢測(cè)系統(tǒng) .................................................................................... 3 顯示電路 .................................................................................... 9 系統(tǒng)原理圖 ................................................................................ 9 第 2 章 硬件設(shè)計(jì) ...................................................................................11 80C51 單片機(jī)硬件結(jié)構(gòu) ............................................................11 最小應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì) .................................................................. 12 前向通道設(shè)計(jì) .......................................................................... 14 后向通道設(shè)計(jì) .......................................................................... 17 顯示電路設(shè)計(jì) .......................................................................... 20 第 3 章 軟件設(shè)計(jì) .................................................................................. 24 主程序設(shè)計(jì) .............................................................................. 24 顯示子程序設(shè)計(jì) ...................................................................... 28 避障子程序設(shè)計(jì) ...................................................................... 29 軟件抗干擾技術(shù) ...................................................................... 31 “看門狗”技術(shù) ...................................................................... 32 可編程邏輯器件 ...................................................................... 34 第 4 章 測(cè)試數(shù)據(jù)、測(cè)試結(jié)果分析 ..................................................... 35 測(cè)試方法與儀器 ...................................................................... 35 測(cè)試數(shù)據(jù)及測(cè)試結(jié)果分析 ..................................................... 35 結(jié) 論 ....................................................................................................... 36 謝 辭 ....................................................................................................... 37 參考文獻(xiàn) ................................................................................................. 38 附 錄 硬件原理圖 ................................................................................ 39 外文資料翻譯 ........................................................................................ 40 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 1 前 言 我設(shè)計(jì)的題目是電動(dòng)智能小車，隨著社會(huì)的發(fā)展汽車行業(yè)越來越與人們的日常生活密切相關(guān)，全國電子大賽和省內(nèi)電子大賽幾乎每次都有智能小車這方面的題目，全國各高校也都很重視該題目的研究。可見其研究意義很大。本設(shè)計(jì)就是在這樣的背景下提出的，指導(dǎo)教師已經(jīng)有充分的準(zhǔn)備。本題目是結(jié)合科研項(xiàng)目而確定的設(shè)計(jì)類課題。設(shè)計(jì)的智能電動(dòng)小車應(yīng)該能夠?qū)崟r(shí)顯示時(shí)間、速度、里程，具有自動(dòng)尋跡、尋光、避障功能，可程控行駛速度、準(zhǔn)確定位停車。 根據(jù)題目的要求，確定如下方案：在現(xiàn)有玩具電動(dòng)車的基礎(chǔ)上，加裝光 電、紅外線、超聲波傳感器及金屬探測(cè)器，實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)車的速度、位置、運(yùn)行狀況的實(shí)時(shí)測(cè)量，并將測(cè)量數(shù)據(jù)傳送至單片機(jī)進(jìn)行處理，然后由單片機(jī)根據(jù)所檢測(cè)的各種數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)車的智能控制。 本次設(shè)計(jì)采用的是 MCS51系列的 80C51 單片機(jī) 以 80C51 為控制核心，利用超聲波傳感器檢測(cè)道路上的障礙，控制電動(dòng)小汽車的自動(dòng)避障，快慢速行駛，以及自動(dòng)停車，并可以自動(dòng)記錄時(shí)間、里程和速度，自動(dòng)尋跡和尋光功能。 80C51 是一款八位單片機(jī)，它的易用性和多功能性受到了廣大使用者的好評(píng)，它是第三代單片機(jī)的代表。 本設(shè)計(jì)采用了新芯片 EM78P458 作為顯示驅(qū)動(dòng)器，用兩片 4 位八段數(shù)碼管 gem4561ae 作為顯示器，并具有雙重功能，在小車行駛時(shí)其中一片顯示年月，另一片顯示時(shí)﹑分。采用紅外測(cè)距儀檢測(cè)行車距離，采用直流電機(jī)控制小車的前行后退，利用超聲波障礙檢測(cè)，利用其特性超聲波是一種在彈性介質(zhì)中的機(jī)械振蕩，其頻率超過 20KHZ，分橫向振蕩和縱向振蕩兩種，超聲波可以在氣體﹑液體及固體中傳播，其傳播速度不同。 最后的整體電路圖用畫圖軟件 Protel 99 SE 來畫，我在此設(shè)計(jì)中對(duì)此軟件有了更多的了解，對(duì)此軟件的應(yīng)用也更加熟練，整個(gè)電路圖都是我一人完成，我 感覺這個(gè)畫圖軟件真的是很有用我很有必要熟練掌握此軟件的應(yīng)用，會(huì)對(duì)以后的工作學(xué)習(xí)有很大幫助的。 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2 第 1 章 系統(tǒng)整體設(shè)計(jì) 直流調(diào)速系統(tǒng) 方案一：串電阻調(diào)速系統(tǒng)。 方案二：靜止可控整流器 ,簡稱 VM 系統(tǒng)。 方案三：脈寬調(diào)速系統(tǒng)。 旋轉(zhuǎn)變流系統(tǒng)由交流發(fā)電機(jī)拖動(dòng)直流電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)變流，由發(fā)電機(jī)給需要調(diào)速的直流電動(dòng)機(jī)供電，調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流即可改變其輸出電壓，從而調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。改變勵(lì)磁電流的方向則輸出電壓的極性和電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)向都隨著改變，所以 GM 系統(tǒng)的可逆運(yùn)行是很容易實(shí)現(xiàn)的。該系統(tǒng)需要旋轉(zhuǎn)變流機(jī)組，至少 包含兩臺(tái)與調(diào)速電動(dòng)機(jī)容量相當(dāng)?shù)男D(zhuǎn)電機(jī)，還要一臺(tái)勵(lì)磁發(fā)電機(jī)，設(shè)備多、體積大、費(fèi)用高、效率低、維護(hù)不方便等缺點(diǎn)，且技術(shù)落后，因此擱置不用 [2]。 VM 系統(tǒng)是當(dāng)今直流調(diào)速系統(tǒng)的主要形式。它可以是單相、三相或更多相數(shù)，半波、全波、半控、全控等類型，可實(shí)現(xiàn)平滑調(diào)速。 VM 系統(tǒng)的缺點(diǎn)是晶閘管的單向?qū)щ娦?，它不允許電流反向，給系統(tǒng)的可逆運(yùn)行造成困難。它的另一個(gè)缺點(diǎn)是運(yùn)行條件要求高，維護(hù)運(yùn)行麻煩。最后，當(dāng)系統(tǒng)處于低速運(yùn)行時(shí)，系統(tǒng)的功率因數(shù)很低，并產(chǎn)生較大的諧波電流危害附近的用電設(shè)備。 采用晶閘管的直流斬波器基本原理與整 流電路不同的是，在這里晶閘管不受相位控制，而是工作在開關(guān)狀態(tài)。當(dāng)晶閘管被觸發(fā)導(dǎo)通時(shí)，電源電壓加到電動(dòng)機(jī)上，當(dāng)晶閘管關(guān)斷時(shí)，直流電源與電動(dòng)機(jī)斷開，電動(dòng)機(jī)經(jīng)二極管續(xù)流，兩端電壓接近于零。脈沖寬度調(diào)制（ Pulse Width Modulation）