【導(dǎo)讀】本畢業(yè)設(shè)計(jì)是以AT89C52RC為核心的智能小車的設(shè)計(jì)。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)。該設(shè)計(jì)是結(jié)合科研項(xiàng)目而確定的設(shè)計(jì)類課題。這個(gè)檢測系統(tǒng)采用了。器檢測道跑道軌跡，控制電動(dòng)小汽車自動(dòng)尋跡，以及自動(dòng)停車?？蓪?shí)現(xiàn)簡單的聲控功能、報(bào)警功能?？梢允褂眉t外遙控小車，整個(gè)。系統(tǒng)的電路設(shè)計(jì)具有結(jié)構(gòu)簡單，可靠性能高，智能化程度高，低功耗等特點(diǎn)。

　　

【正文】 )()(1 )()( ZGZD ZGZD? 湖南科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 31 由此可以得到數(shù)字控制器為 D(Z)= )](1)[( (z) zZG ?? ? 或 D(Z)= φe(z)G(Z)φ(z)1? 5 開發(fā)流程 開發(fā)流程是在硬件設(shè)計(jì)與軟件設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上展開的，主要是把硬件與軟件結(jié)合起來。經(jīng)過編譯、環(huán)境下載調(diào)試、單片機(jī)資源劃分。 編譯環(huán)境 （一） Keil C51 介紹 Keil for C51 是美國 Keil Software 公司出品的 C 語言軟件開發(fā)系統(tǒng)，與匯編相比， C 語言在功能上、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護(hù)性上有明顯的優(yōu)勢，因而易學(xué)易用。 Keil C51 軟件提供豐富的庫函數(shù)和功能強(qiáng)大的集成開發(fā)調(diào)試工具，全 Windows 界面。另外重要的一點(diǎn)，只要看一下編 譯后生成的匯編代碼，就能體會(huì)到 Keil for C51 生成的目標(biāo)代碼效率非常之高，多數(shù)語句生成的匯編代碼很緊湊，容易理解。在開發(fā)大型軟件時(shí)更能體現(xiàn)高級(jí)語言的優(yōu)勢。下面詳細(xì)介紹 Keil for C51 開發(fā)系統(tǒng)各部分功能和使用。 C51開發(fā)中除必要的硬件外，同樣離不開軟件，我們寫的源程序要變?yōu)?C51 可以執(zhí)行的機(jī)器碼有兩種方法，一種是手工匯編，另一種是機(jī)器匯編，目前已極少使用手工匯編的方法了。隨著 C51 開發(fā)技術(shù)的不斷發(fā)展，從普遍使用匯編語言到逐漸使用高級(jí)語言開發(fā)，單片機(jī)的開發(fā)軟件也在不斷發(fā)展，Keil 軟件 除了致力于 單片機(jī)的編程開發(fā)平臺(tái)外，還針對(duì) 目前最流行 C51 開發(fā) 項(xiàng)目出品了 Keil for 51 軟件 平臺(tái)以及支持在線調(diào)試的串口燒寫。 從近年來各仿真機(jī)廠商紛紛宣布全面支持 Keil 即可看出。 Keil 提供了包括 C編譯器、宏匯編、連接器、庫管理和一個(gè)功能強(qiáng)大的仿真調(diào)試器等在內(nèi)的完整開發(fā)方案，通過一個(gè)集成開發(fā)環(huán)境（ uVision2）將這些部份組合在一起。 KeilC51 mVision2 集成開發(fā)環(huán)境是 KeiSoftwre， lnc/KeilElektronikGmbH 開發(fā)的基于 80C51 內(nèi)核的微處理器軟件開發(fā)平臺(tái)，內(nèi)以多種符合當(dāng)前工 業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的開發(fā)工具，可以完成從工和建立、管理，編譯，連接，目標(biāo)代碼的生成，軟件訪真，硬件訪真等完整的開發(fā)流和。尤其 C 編譯工具在產(chǎn)生代碼的準(zhǔn)確性和效率性達(dá)到了較高的水平，而可以附加靈活的控制選項(xiàng)。 KeilC 51 集成開發(fā)環(huán)境的主要環(huán)境的主要功能是以下幾點(diǎn)： 湖南科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 32 （ 1） mVision2 for WindowsTM：是一個(gè)集成開發(fā)環(huán)境，它將項(xiàng)目管理，源代碼編輯和程序調(diào)試等組合在一個(gè)功能強(qiáng)大的 Z1環(huán)境中。 （ 2） C51 國際標(biāo)準(zhǔn)優(yōu)化 C 交叉編譯器：從 C 源代碼產(chǎn)生可重定位的口標(biāo)模塊。 （ 3） A51 宏匯編器：從 80C51 匯編冤代 碼產(chǎn)生可重定位的口標(biāo)模塊。 （ 4） BL51 連接 /定位器：組合由 C51 和 A51 產(chǎn)生的可重定位的目標(biāo)模塊，生成絕對(duì)目標(biāo)模塊。 （ 5） LIB51 庫管理器：從口際模塊生成連接器可以使用的庫文件。 （ 6） OH51 目標(biāo)文件至 HEX 格式的轉(zhuǎn)換器：從絕對(duì)目標(biāo)模塊生成 IntelHEX 文件。 （ 7） RTX51實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)：簡化了復(fù)雜的實(shí)時(shí)應(yīng)用軟件項(xiàng)口的設(shè)計(jì)。 這個(gè)工具套件足為專業(yè)軟件開發(fā)人員設(shè)計(jì)的，但任何層次的編程人員都可以使用，并獲得 80C51 微控制器的部分應(yīng)用。 （二） Keil C51 集成工具和用途 mVision2 支持所有的 Keil80C51 的工具軟件，包括 C51 編譯器、宏匯編器、連接器 /定位器和目標(biāo)文件至 Hex 格式轉(zhuǎn)換器， mVision2 可以自動(dòng)完成便宜、匯編、連接程序的操作。 （ 1） C51 便宜器和 ASI 匯編器 由 mVision21DE 創(chuàng)建的潭文件，可以被 C51 便宜器或 A51 匯編器處理，生成可重定位的 object 文件。 KeilC51 以直接支持 80C51 結(jié)構(gòu)的特性。 KeilA51 宏匯編器支持 80C51 及其派聲系列的怕有指令集。 （ 2） LIB51 庫管理器 BL51 庫管理器可以從由匯編器和便宜器創(chuàng)建的目標(biāo)文件建立 目標(biāo)庫。這些庫是按規(guī)定格式排列的目標(biāo)模塊，可在以后被連接器所使用。當(dāng)連接器處理一個(gè)庫時(shí)，僅僅使用了庫中程序使用的目標(biāo)模塊而不是全部加以引用。 （ 3） BLSI 連接器 /定位器 BL51 連接器使用從庫中提取出來的目標(biāo)模塊和便宜器，匯編器生成的目標(biāo)模塊，創(chuàng)建一個(gè)絕對(duì)地址目標(biāo)模塊。絕對(duì)地址目標(biāo)文件或模塊包括不可重定位的代碼和數(shù)據(jù)，所有的代碼和數(shù)據(jù)都被個(gè)在具體的存儲(chǔ)器單元中。 （ 4） mVision2 軟件調(diào)試器 mVision2 軟件調(diào)試器能十分理想地進(jìn)行快速，可靠的程序調(diào)節(jié)，調(diào)試器包括一個(gè)同速模擬器，您可以使用它模擬 整個(gè) 80C50 系統(tǒng)，包括片上外圍器件和外部器件，當(dāng)您從器件數(shù)據(jù)庫選擇時(shí)，這個(gè)器件的屬性會(huì)被自動(dòng)配置。 （ 5） mVision2 硬件調(diào)試器 mVision2 調(diào)試器響您提供廠幾種在實(shí)際目標(biāo)硬件上測試程序的方法。按MON51 目標(biāo)監(jiān)控器到您的目標(biāo)系統(tǒng)，并通過 monitor51 接口下在你的程序，使用高級(jí) GDI 接口，將 mVision2 調(diào)試同類似于 DP51S 單片機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)儀或者 TKS系列仿真器的硬件系統(tǒng)相連接，通過 mVision2 的人機(jī)交互環(huán)境指揮連接的硬 件湖南科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 33 完成仿真操作。 （ 6） RTX51 實(shí)時(shí)操作系統(tǒng) RTX51 實(shí) 時(shí)操作系統(tǒng)是針對(duì) 80C51 微控制器系列的一個(gè)多任務(wù)內(nèi)核。 RTX51實(shí)時(shí)內(nèi)核簡化廠需要對(duì)實(shí)時(shí)事件進(jìn)行反應(yīng)的復(fù)雜應(yīng)用的系統(tǒng)設(shè)計(jì)、編程和調(diào)試。這個(gè)內(nèi)核完全集成在 C51 編譯器中，使用非常簡單，任務(wù)描述表和操作系統(tǒng)的統(tǒng)一性由 BL51 連接器 /定位器自動(dòng)進(jìn)行控制。 此外 Vision2 還只有極強(qiáng)的軟件環(huán)境，友好的操作界面和簡單快捷的操作方法，主要表現(xiàn)在以下幾點(diǎn)：（ 1）豐富的菜單欄；（ 2）可以快色選擇命令按鈕的工具欄；（ 3）一些源代碼文件窗口；（ 4）對(duì)話框窗口；（ 5）直觀明了的信息顯示窗口。 下載調(diào)試 下載調(diào)試工具有 很多，本次設(shè)計(jì)用的下載器為 STC_ISP_V483，這類下載器兼容 AT， STC 系列的單片機(jī)下載程序。下面詳細(xì)介紹下載過程。 首先在下載之前必須在 Keil C51 中生成可下載文件 .HEX 與 .BIN 文件。 打開下載器主界面如圖 14 步驟一： Select Mcu Type 選擇單片機(jī)型號(hào) 步驟二： Open File 打開文件（ Keil C51 中生成可下載文件 .HEX 與 .BIN 文件） 步驟三： Select COM Port,Max Baud/選擇串行口，最高波特率 步驟四：設(shè)置本框和右下方 ?選項(xiàng) ‘中的選項(xiàng) 步 驟五：下載 注意：在步驟三中選擇正確的 COM 口，特別注意的是步驟五先點(diǎn)擊下載，再給單片機(jī)上電，這是單片機(jī)的冷啟動(dòng)。 單片機(jī)的 I/O 分配 以 AT89C52RC 為主芯片。 40 腳的 DIP 封裝使它擁有 32 個(gè)完全 IO 端口，通過這些端口加以信號(hào)輸入電路，控制電路，執(zhí)行電路共同完成尋跡小車。, 分別通過 LG9110 電機(jī)驅(qū)動(dòng)來驅(qū)動(dòng)電機(jī) 1 和電機(jī) 2。由電機(jī)的湖南科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 34 正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)來完成小車的前進(jìn)，后退，左轉(zhuǎn)，右轉(zhuǎn)。小車行走時(shí)會(huì)通過, 的紅外接收探頭來進(jìn)行檢測。當(dāng)走 出跑道時(shí)， , 或 將收到一個(gè)電平信號(hào)，此電平信號(hào)將通過相應(yīng)端口傳送入主芯片中，主芯片通過內(nèi)部代碼完成小車的尋跡操作。同時(shí) 與 的信號(hào)狀態(tài)將通過 和 顯示出來。在小車的左轉(zhuǎn)，右轉(zhuǎn)，后退的過程，可以通過觀看以 和 為指示等的運(yùn)行狀態(tài)。 圖 15 程序下載軟件界面 湖南科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 35 1 62 53 84 7l911010uFC1V3 V4220R110KRX11V6 V5V1 V215KR8220R615KR5220R315KR4D1D212Z1 30pFC7 30pFC810KR15 10uFC61 62 53 84 7l9110MM1MM210KRX1210KRX1310KRX1410KRX18C2104C3104RST9EA1011121314151617XTAL218XTAL119GND202122232425262728PSEN29ALE303233343536373839VCC40AT89S51R14T28550560R7560R2BT1S3 圖 16 部分硬件原理圖 6 功能與調(diào)試 1 當(dāng)燒寫入程序狀態(tài)指示燈程序時(shí)小車的 8 個(gè)狀態(tài)指示燈一起閃爍，完成實(shí)驗(yàn)效果較好 2 當(dāng)燒寫入流水燈演示程序時(shí)小車的程序指示燈依次實(shí)現(xiàn)從 左向右閃爍，從右向左閃爍，從倆邊向中間閃爍，從中間向倆邊閃爍。 3 當(dāng)燒寫數(shù)碼管顯示程序時(shí)數(shù)碼管上的數(shù)字依次顯示數(shù)字 4 當(dāng)燒寫數(shù)碼管與流水燈程序時(shí)開機(jī)就可以看見數(shù)碼管數(shù)字依次顯示 流水燈湖南科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 36 依次實(shí)現(xiàn)從左向右閃爍，從右向左閃爍，從倆邊向中間閃爍，從中間向倆邊閃爍。 5 當(dāng)燒寫話筒識(shí)別功能時(shí)小車可以實(shí)現(xiàn)通過話筒感應(yīng)外界干擾 當(dāng)在話筒上方有響聲出現(xiàn)時(shí)小車前段的兩個(gè)狀態(tài)指示燈通過閃爍可以實(shí)現(xiàn)話筒識(shí)別功能。 6 當(dāng)給小車燒寫光敏電阻程序時(shí)通過刺激光敏電阻可以聽到小車滴滴的報(bào)警聲。 7 當(dāng)給小車燒寫循跡程序時(shí) ，小車 能夠按照鋪好的黑色路線行走。較好的實(shí)現(xiàn)循跡功能。但是循跡的路線和角度 ，必須通過大量的實(shí)驗(yàn)總結(jié)出最佳的循跡路線和角度。 實(shí)物制作應(yīng)注意的問題 電容有正負(fù)極之分，長正短負(fù)； 二極管有正負(fù)極之分，長正短負(fù)； 話筒有正負(fù)之分，負(fù)極與外殼相連； 蜂鳴器有正負(fù)之分，長正短負(fù)； 三極管按照電路板封裝焊接； 集成電路即芯片，安裝時(shí)要注意對(duì)應(yīng) 數(shù)碼管焊接時(shí)注意數(shù)碼管上的小數(shù)點(diǎn)要與電路板封裝上的小數(shù)點(diǎn)對(duì)應(yīng)。 電池采用南孚電池或其他高性能電池。 湖南科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 37 結(jié)論 加入了高新技術(shù)的智能循跡小車產(chǎn)品越來越多， 使得智能循跡小車的發(fā)展呈現(xiàn)多循跡小車作為現(xiàn)代玩具產(chǎn)業(yè)的核心的一部分，更需要不斷應(yīng)用現(xiàn)代先進(jìn)的技術(shù)開發(fā)出更新穎的產(chǎn)品。本設(shè)計(jì)主要是把傳統(tǒng)智能循跡小車系統(tǒng)和可編程電子器件結(jié)合起來設(shè)計(jì)智能循跡小車系統(tǒng)，并通過人工智能算法實(shí)現(xiàn)一定的智能化的方法。論文介紹了該設(shè)計(jì)的總體思想和一些用到的基本的原理及系統(tǒng)的硬件、軟件設(shè)計(jì)。 通過一個(gè)多月的畢業(yè)設(shè)計(jì) ,從理論和實(shí)踐都證實(shí)了智能小車的研制與設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)的可行性。設(shè)計(jì)中首先根據(jù)單片機(jī)原理設(shè)計(jì)出單片機(jī)系統(tǒng)，此系統(tǒng)的建立給后繼的智能小車的設(shè)計(jì)奠定了很大的基礎(chǔ)。由于單片機(jī)技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟， 因此單片機(jī)系統(tǒng)的建立是可行的。 尋跡檢測單元的核心部件選擇了紅外探頭傳感器。紅外探頭傳感器具有精度高、成本低、體積小、接口簡單等優(yōu)點(diǎn)；另外再加上 AT89C52RC 單片機(jī)與電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片的結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了智能小車的尋跡功能。 現(xiàn)將本文主要工作總結(jié)如下： （ 1）本設(shè)計(jì)使用模塊化的設(shè)計(jì)方法。各個(gè)功能在硬件和軟件的設(shè)計(jì)上都實(shí)現(xiàn)了模塊化。各個(gè)功能部件同時(shí)存在，小車在運(yùn)行的過程中只有一個(gè)功能模塊發(fā)揮作用，其余功能處屏敝狀態(tài)；在各個(gè)功能之間可通過人工切換。 （ 2）本設(shè)計(jì)的創(chuàng)新之處在于把一個(gè)人工智能算法（ A*算法）引入小車的設(shè)計(jì)中，實(shí)現(xiàn)控制小車的作用。這只是一個(gè)簡單的智能算法，但有這樣的基礎(chǔ)之后，就可以把更多的智能算法用于玩具的開發(fā)，這也是小車智能化的一個(gè)重要方法。 （ 3）系統(tǒng)經(jīng)過測試，雖然存在著一定的問題，但能夠?qū)崿F(xiàn)小車的循跡功能、尋光功能，基本上能實(shí)現(xiàn)小車的路徑規(guī)劃功能。 該智能玩具小車系統(tǒng)還存在一些不完善和需要改進(jìn)的地方，可以有以下幾處需要改進(jìn)和完善： （ 1）在小車尋找最短路徑的功能中，雖然通過 A 星算法能夠找到并標(biāo)示出最短路徑中的一條，但小車在根據(jù)這條路徑從起點(diǎn)到終點(diǎn)的過程中，由于路面磨擦不同等因素的影響，小車不能 按預(yù)定的角度旋轉(zhuǎn)。在這種情況下可以增加舵機(jī)，控制舵機(jī)來達(dá)到智能玩具車按照預(yù)定角度轉(zhuǎn)向的功能。 （ 2）小車所行走的區(qū)域有可能并不是一個(gè)表格，但在程序中已經(jīng)將該區(qū)域簡為了一張表格并固定地存放在了程序中，這樣如果想改變區(qū)域中障礙物的位置必須改在程序中改變存放的表格，即一個(gè)二維數(shù)組?？梢愿倪M(jìn)為：用一個(gè)攝象頭把小車所要行走的區(qū)域拍攝下來然后經(jīng)過圖像的處理，把區(qū)域變成一張表格，再用一個(gè)二維數(shù)組來表示這張表格