【正文】 武漢理工大學畢業(yè)設計（論文） 武漢理工大學 本科生畢業(yè)設計（論文）開題報告 目的及意義（含國內外的研究現狀分析） 隨著科學技術的飛速發(fā)展，人們對生活的要求越來越高，特別對電器或者交通工具的智能方面方面的要求，除此之外，隨著在企業(yè)中越來越追求工作效率和生產成本，迫切的要求以最低的成本生產出所需要的產品，正是在這種種的社會的條 件下，人們越來越重視機器智能方面的研究，在眾多的研究當中，交通工具的智能研究就是其中的一個熱點問題，而智能小車的研究就是一個很好的代表。 跟國外比起來，我國對智能小車研究相對要晚很多?，F在不僅僅是科學家對智能小車研究很關注，很多在校的大學生也對智能小車的研究比較關注，他們在學校期間學習很多與之相關的知識，同時做很多與之相關的實驗。 單片機系統(tǒng)是整個系統(tǒng)的核心部分， 它對各路傳感信號的采集、處理、分析及對各部分整體調整。 進度安排 第 1－ 3 周：查閱相關文獻資料，明確研究內容，了解研究所需 電子器件 。 第 12－ 14 周：完成并修改畢業(yè)論文。在整個小車避障硬件系統(tǒng)中，利用紅外對管檢測障礙物，判斷小車行駛的前方的路面情況，并以信號的形式將路面情況傳送給控制芯片 80c51 單片機，單片機處理接收到的信號，將處理后的信號傳輸給步進電機，控制步進電機的轉速和轉向，從而控制小車的速度和 行走的方向，實現小車的避障功能。 智能小車的研究意義 所謂的智能小車，就是集路面環(huán)境探測、衛(wèi)星導航、自動行駛和有自己的決策能力等功能為一體的小車，它綜合運用了計算機、通信、導航和自動化控制等技術。現在國內的很多電子設計大賽都有與智能小車相關的題目，在大賽中設計出來的這些小車能實現很多方面的功能，例如避障、循跡等。正因為智能小車的功能強大和比較實用，同時對智能小車的研究有很大的發(fā)展空間，所以智能小車的研究得到了國內外科學家的重點關注。雖然我國也投入了很大的人力和物力來研究智能小車，但是由于在研究的時間上比國外晚了很多，因而總體來說，在很多方面的技術研究跟國外比起來還是有很大的差距的，但是并不是所有的技術都比國外差，在某些技術方面上，國內的研究還是領先于世界的，例如清華大學研究的 THMRV 系列智能車，最高時速達到 150公里；一汽大眾和國防科技大學改造的紅旗小車，最高時速達 170 公里，平均時速達 130公里，同時具有超車功能，這些研究成果在全世界都是領先的。除此之外，在論文中還用軟件 proteus 和 keil 對整個系統(tǒng)進行了硬件、軟件的仿真，仿真結果表明本設計方案 利用紅外對管檢測障礙物，以 80c51 單片機為控制芯片，控制步進電機的轉速和轉向，從而控制小車的速度和行走的方向，能很好的實現小車的避障功能。障礙物檢測系統(tǒng)是整個小車避障硬件系統(tǒng)前端部分，是比較重要的一部分，不可缺少的。最常見的障礙物的檢測方法有紅外檢測、超聲波檢測和雷達檢測。在媒介中反射、折射、衍射、散射等的傳播規(guī)律，超聲波與可聽聲波沒有什么本質上的區(qū)別。 障礙 物檢測系統(tǒng)可以用超聲波傳感器來實現，超聲波傳感器的優(yōu)點是：反應速度靈敏，距離遠，受外界干擾小，缺點是：對天氣變化比較敏感，特別是雷雨天氣或大霧天氣。紅外線有熱效應，同時又有很強的穿透云霧的能力 。 紅外對管是 紅外發(fā)射管和紅外線接收管的合稱，是一種利用紅外線的開關管，接受管在接受和不接受紅外線時電阻發(fā)生明顯的變化，利用外圍電路可以輸出明顯變化高低電平，單片機能很好的識別這個變化的高低電平，從而就能很好的控制單片機的負載。 雷達檢測系統(tǒng) 雷達是用電磁波檢測物體的電子設備，發(fā)射電磁波對目標進行照射并接收其回波，由此獲得檢測物體的距離，速度的快慢，行走的方向等信息。雷達接收到的目標回波頻率與雷達發(fā)射頻率不同，兩 者的差值稱為多普勒頻率 。 由 80c51 單片機組成的最小系統(tǒng) 單片機 80c51 的簡介 微處理器用一片或少數幾片大規(guī)模集成 電路 組成的中央處理器 ， 能完成取 指令 、執(zhí)行 指令，以及與外界 存儲器 和邏輯部件交換信息等操作，是微型計算機的運算控制部分。 80c51 單片機屬于 MCS51 系列單片機 中的一個產品 ， 是 由 Intel公司開發(fā) 通用型單片機。 80c51單片機有很多特殊功能寄存器，包括累加器 ACC、乘法寄存器 B、程序狀態(tài)字 PSW、堆棧指針 SP、數據存儲器指針（低 8 位） DPL、數據存儲器指針（高 8 位） DPH、中斷允許控制器 IE、中斷優(yōu)先級控制器 IP、通道 0P0、通道 1P通道 2P2。 80c51 系列單片機給 8 位單片機注入了新的活力，為它的開發(fā)應用開拓了更廣泛的前景。 （ 2）時鐘電路 時鐘是時序的基礎，決定單片機的工作速度。 ①內部方式：在 XTAL1 和 XTAL2 端外接石英晶體作為定時元件，內部放大器自激振蕩，產生時鐘，電容 C1 和 C2 的作用是穩(wěn)定頻率和快速起振，晶振的振蕩頻率范圍為～ 12MHz， 80c51 系列單片機一般選擇晶振頻率為 的晶振，與晶振相接的兩個電容一般取 5～ 30pF，典型值為 30pF。外部方式的晶振連接電路圖如圖 23 所示。 ①上電自動復位：顧名思義，接上電源后單片機自動復位，電路不用外加按鈕，接上電源后，單片機自動的復位，將程序計數器 PC 和特殊功能寄存器 SFR 全部清零。 武漢理工大學畢業(yè)設計（論文） 8 圖 24 上電自動復位電路 ②手工復位：手動復位原理：在按鍵沒有按下的情況下，整個電路沒有通電，電容將電源跟復位引腳 RST 斷開，當按鈕按下的瞬間，因為電阻 Rk 比電阻 R 大得多，電源跟電阻 Rk 對電容充電，電容兩端變?yōu)楦唠娖?，單片機復位，按鍵松開后，電容放電，電容兩端的電壓慢慢減小，最終變?yōu)榈碗娖?，這是單片機復位完成。 單片機對從紅外接收管那里接收到的信號，進行分析，處理，把得到的結果傳送給步進電機，控制步進電機的轉速和轉向，從而實現小車的避障功能。 步進電機的結構 根據步進電機相數的不同，步進電機可分為四類：二相步進電機、三相步進電機、四相電機和五相步進電機。 步進電機的工作方式 以三相步進電機為例，根據每相通電通電順序的先后，三相步進電機有三種不同的工作 方式：三相單三拍、三相單雙六拍和三相雙三拍，每種工作方式都有正轉和反轉兩種不同的情況。 步進電機的工作原理 因為不同的步進電機的工作原理大同小異，因而以三相步進電機 為主要的分析對象。 /Zr*N,Zr 是轉子齒數， N 是一個周期運行的拍數。所以一個通電周期，轉子轉了 90176。因為步距角為 15176。 3 小車避障系統(tǒng)的硬件電路設計 前面已經對小車避障的整個硬件系統(tǒng)做了詳細的分析，對每部分所要用到的電子器件有了清楚的了解，下面就來對整個系統(tǒng) 的進行電路的設計、仿真。 Proteus 是世界上著名的 EDA 工具 (仿真軟件 )，從原理圖布圖、代碼調試到單片機與外圍電路協(xié)同仿真，一鍵切換到 PCB 設計，真正實現了從概念到產品的完整設計。元件的搜索非常智能，通過模糊的搜索可以快速的定位所需要的元件。理論上同一種儀器可以在一個電路中隨意的調用；除了現實存在的儀器武漢理工大學畢業(yè)設計（論文） 12 外， proteus 還提供了一個圖形顯示功能，可以將線路上變化的信號，以圖形的方式實時地顯示出來，其作用與示波器相似，但功能更多； proteus 提供了比較豐富的測試信號用于電路的測試。本次設計一共用到 3 對紅外對管，小車的左右兩側分別裝上一對，剩下的一對裝在小車的正中間，左右兩側的紅外對管分別檢測小車前進方向左右兩側的障礙物，中間的紅外對管檢測小車前方的障礙物。 單片機最小系統(tǒng)的電路設計 圖 35 單片機最小系統(tǒng) 上圖就是單片機最小系統(tǒng)的電路連接圖，其中 XTAL1 和 XTAL2 兩個引腳連接的是單片機的時鐘電路，在時鐘電路中，晶振為 ，電容 C 2 都是 30pF。武漢理工大學畢業(yè)設計（論文） 15 圖 36 HEX 文件的添加 圖 37 HEX 文件的添加 武漢理工大學畢業(yè)設計（論文） 16 4 軟件設計 前面已經用 proteus 軟件對硬件電路進行了仿真，接下來就對整個系統(tǒng)進行軟件仿真，軟件仿真所用的的軟件是 keil，下面的 keil 軟件和軟件設計過程一一進行描述。 Cx51 編譯器所提供的新的輸出文件格式（ OMF2），可以直接支持多達 16MB 的代碼空間和數據空間。 Cx51工具包的整體結構， uVision 與 Ishell 分別是 C51 for Windows 和 for Dos 的集成開發(fā)環(huán)境(IDE)，可以完成編輯、編譯、連接、調試、仿真等整個開發(fā)流程。 Keil軟件的優(yōu)點：人性化的編程界面使得編程變得比較簡單； keil 支持許多內部函數，內部函數產生再現嵌入代碼來完成庫函數，在線代碼與庫函數產生的代碼相比，執(zhí)行速度更快，效率也更高。下面分別對這兩種語言做一些簡單的介紹。于是匯編語言亦稱為符號語言。 它可以作為工作系統(tǒng)設計語言，編寫系統(tǒng) 應用程序 ，也可以作為應用程序設計語言，編寫不依賴計算機硬件的應用程序。 程序編寫 在硬件電路中，用到了三個紅外對管，分別裝在小車的左右兩邊和正中間，紅外接收模塊的輸出端口的接法如下：正中 間的紅外對管的輸出端口接單片機的 引腳，左邊的紅外對管的輸出端口接單片機的 引腳，右邊的紅外對管的輸出端口接單片機的 引腳，小車左輪的步進電機接單片機的 P3 口，右輪的步進電機接單片機的 P2 口。經過3 個月的時間，終于把畢業(yè)設計弄完了，在完成這個設計的過程中，遇到了很多困難，為了解決這些困難，除了積極向周圍的同學請 教之外，自己還在網上查找了很多與設計相關的資料，看了很多與之相關的書籍。CPLD 的數字 IC 設計方法．北京：航空航天大學出版社． [7] Aonym． AT89S52 Datasheet． USA:Atmel Inc,20xx [8] Filiyawan E., 20xx, ”Prototipe Pengendali Pagar Rumah BerbasisMikrokontroler AT89S51 dan Media Misscall”, Skripsi S1, Program StudiElektronika amp。非常感謝楊 老師老師，在修改畢業(yè)論文的過程中，他那種非常嚴謹的態(tài)度給我留下了很深的印象，給我上了很好的一課，他教會了我，無論是在學習還是工作當中，以嚴謹的態(tài)度來撰寫 文章是很重要的。 uchar temp。 void delay(unsigned int t) { unsigned int k。 for(i=0。 delay(5)。i++) { 武漢理工大學畢業(yè)設計（論文） 22 P3=FFW[i]。 for(i=8。 delay(5)。i++) { P2=FFW[i]。 switch(temp) { case 0x00: do { qianzou()。break。 case 0x04: do { turnleft()。 }while(temp!=0x03)。break。 } qianz