【正文】 基于 80C51 單片機的智能小車設計 3 2 總體 方案 設計 整體方案 的 設計思 想 利用 超聲波檢測 模塊 檢測道路前面的障礙物，然后把回響信號交給單片機處理，如果前面有障礙物，單片機的引腳會輸出兩個高電平信號 控制 小車剎車，當距離接近到一定程度以后控制小車向左轉(zhuǎn)，與此同時繼續(xù)檢測障礙物。程序中 T0定時器采用中斷的方式 控制 PWM信號的頻率 ,T1 定時器采用查詢的方式控制 PWM信號的占空比 。小車能夠顯示距障礙物的距離。 智能小車系統(tǒng)的設計采用了模塊化的設計方法，電路結(jié)構(gòu)簡單，調(diào)試方便，有很大的擴展空間，稍加改動便可應用于實際生產(chǎn)生活中，也可作為高校學生以及廣大機器人愛好者學習研究使用。 課題的目的和意義 本題目設計的是具有自動避障功能的智能小車，其設計思想與一些日常生活迫切需要的 智能 機器人類似。 本設計與實際相結(jié)合，現(xiàn)實意義很強！智能的技術(shù)研究、應用 也 都是非常有意義而且有很高的市場價值的。 本次 設計的智能小車應該能夠 調(diào)節(jié) 速度，具有自動避障功能，可 以記錄 行駛速度、 顯示小車與前面障礙物的距離 。與普遍意義上的機器人相比智能小車制作成本低廉，電路結(jié)構(gòu)簡單，程序調(diào)試方便，具有很強的趣味性，為此其深受廣大機器人愛好者以及高校學生的喜愛。 關(guān)鍵詞 ： 智能小車；單片機；超聲波 檢測 ； PWM 調(diào)速 基于 80C51 單片機的智能小車設計 II Abstract As a new product of modern society, intelligence is the trend in future development. It can work in some specific environment according to the mode which sets in advance. Dispensing with behavior adjustment management,but it can achieve the expected， even higher goal. Smart car is a means through programming specific tasks to plete the iniaturi zation of the robot, it has produced lowcost, circuit structure is simple and conveni ent debugging. Because of its highly interesting, intelligent robot car enthusiasts, as well as by the broad masses of college students love. This system regards the request of the topic, adopting 80C51 for controlling core, super sonic sensor for test the hinder. It can run in a high and a low speed or stop automatically. It also can record the time, distance and the speed automatically and the construction of whole system is simple, the function is dependable. Experiment test result basically satisfy the request, this text emphasizes introduced the hardware system designs and the write of program. Key words： smart car； single chip puter； ultrasound detector； PWM speed adjusting 基于 80C51 單片機的智能小車設計 III 目 錄 1 引言 ………………………………………… …………………………………… (1) 課題背景 ………………………………………… … ………………… .……… (1) 課題的目的和意義 … ……………………………… … ………………… .…… (1) 設計要求 ………………… … ……………………… … ……………… .……… (1) 2 總體方案設計 ……………………………… ………………… ……… .… ..…… .(3) 整體方案的設計思想 ………………… ………… ……… … ……… ..………… (3) 總體設計框圖 ……………………………… …… ………………… .………… (3) 各模塊分析選擇 ……………………………………… ……… ……… .… .…… (3) 小車部分分析 ………………………………………… … ……… ..………… (3) 控制芯片的分析選擇 …………… ……… ……………………… .………… (4) 電機驅(qū)動模塊的分析與選擇 ………………………………… ..…………… (5) 避障模塊的分析與選擇 …………………………………… .… .…………… (5) 電源分析與選擇 …………………………………… … ……… ..…………… (6) 智能小 車最后方案 ………………………………… .………… .…………… (6) 3系統(tǒng)單元電路的設計 ……………………………………………… ..…………… (7) 單片機最小系統(tǒng)的設計 ……………… ……………………………… .……… (7) STC89C52 單片機基本結(jié)構(gòu)簡介 ………… …………… …………………… (7) 單片機時鐘震蕩電路 …………………………………………… ...……… (10) 單片機復位電路 …………………… ………… ……… ...………………… (10) 顯示模塊的設計 ……… …………………………………… ...……………… (12) 電機驅(qū)動電路的設計 …………………………………… ...… ………… …… (13) 智能小車驅(qū)動電機的要求 ……………………………… … ……………… (13) 直流電機調(diào)速原理 …………………… …………… ……… … …………… (14) L298N雙 H橋直流電機驅(qū)動芯片簡介 ……………………… ..…………… (15) HC— SR04 超聲波測距模塊 ………………………………… …… ...… ……… (18) 模塊特點 ………………… … …………………………………… … ……… (18) 主要技術(shù)參數(shù) ……………………………………………………… … …… (19) 模塊 實物圖 ………………………… ………………………………… … … (19) 基于 80C51 單片機的智能小車設計 IV 基本工作原理 …………………… … …………………… … ……………… (19) 超聲波測距模塊與單片機相連的接線方法 ……………… … …………… (20) 超聲波時序圖 ………………………………………… ...……… … .…… … (20) 超聲波測距原理及系統(tǒng)組成 ……………… …… …… … .……………… (21) 超聲波檢測電路 ……………………… …………… …… … ……………… (21) 速度檢測模塊 ………………………………………………………………… (22) 電源模塊的設計 …………………………………… ………… … ...………… (27) 4 軟件設計 …………………………… ……… ………………… … ...…………… (25) 系統(tǒng)主程序流程圖 ………………………………………………… ...……… (25) 顯示子程序設計及流程圖 ………………………… ………………… ...… … (26) 測距子程序設計與流程 ……………………………………………………… (27) 按鍵改變占空比程序設計 …………………………………………………… (28) 5“看門狗”技術(shù) ……………………………………… .…………………… …… (30) 6 軟件的簡單介紹 …………… ..……………………… ..………… … ...……… .(32) Keil 軟件簡介 ……………………… …… ...……………………………… … (32) STC_ISP_V480 的簡介 …………………… ...………………………… ……… (32) 7 總結(jié) …………………………………………… ...……………………………… (34) 致 謝 ……………………………………………… … .…………………………… (35) 參考文獻 ……………………………… ……………… ...…………………… …… (36) 附錄 A 作品實物圖 ……………………………………………………………… (37) 附錄 B 總程序 …………………………………………………………………… (37) 基于 80C51 單片機的智能小車設計 1 1 引言 課題背景 隨著電子技術(shù)的不斷發(fā)展人們發(fā)明了各式各樣的具有感知，決策，行動和交互能力的機器人 。整個系統(tǒng)的電路結(jié)構(gòu)簡單，可靠性能高。由于具有很強的趣味性，智能小車深受廣大機器人愛好者以及高校學生的喜愛?；?80C51 單片機的智能小車設計 I 摘 要 智能作為現(xiàn)代社會的新產(chǎn)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。 智能小車是一種能夠通過編程手段完成特定任務的小型化機器人，它具有制作成本低廉，電路結(jié)構(gòu)簡單，程序調(diào)試方便等優(yōu)點。 本系統(tǒng)以設計題目的要求為目的，采用 80C51 單片機為控制核心，利用超聲波傳感器檢測道路上的障礙，控制電動小汽車的自動避障，快慢速行駛，以及自動停車，并可以自動記錄時 間、里程和速度。實驗測試結(jié)果 基本 滿足要求，本文著重介紹了該系統(tǒng)的硬件設計方法及 軟件的編寫 。 智能小車可以理解為機器人的一種特例，它是一種能夠通過編程手段完成特定任務的小型化機器人。全國大學生電子設計競賽每年都設有智能小車類的題目，由此可見國家對高校機器人研究工作的重視程度。 根據(jù)題目的要求，確定 了 如下方案：在現(xiàn)有玩具電動車的基礎上，加裝光電、紅外 線，實現(xiàn)對電動車的速度、運行狀況的實時測量，并將測量數(shù)據(jù)傳送至單片機進行處理，然后由單片機根據(jù)所檢測的各種數(shù)據(jù)實現(xiàn)對電動車的智能控制。隨著電子技術(shù)、計算機技術(shù)和制造技術(shù)的飛速發(fā)展，智能控制必將迎來它的發(fā)展新時代。由于采用了超聲波傳感器，它不受光照強弱和能見度的影響，能耗低，靈敏度高，即使在較復雜 的環(huán)境內(nèi)也可以工作。 設計要求 本設計要求采用單片機為控制核心 ,利用超聲波傳感器檢測道路上的障礙 ,控制電動小汽車的自動避障 ,快、慢速行駛 ,以及自動停車 ,并可以自動記錄時間、基于 80C51 單片機的智能小車設計 2 里程和速度。使用 51單片機的輸出端口產(chǎn)生四路占空比可調(diào)的 PWM 信號 ,驅(qū)動四輪兩路智能小車的軟件實現(xiàn)方法。并通過單片機自帶的串行口接收主機傳輸過來的控制智能小車運動方向和速度 (即占空比 )的信號 , 方便、及時、可靠、簡潔地控制智能小車的運動狀態(tài)。當然小車啟動的時候就要 求開始顯示小車與前面障礙物的距離。在小車上加裝光電傳感器以后，小車后輪每轉(zhuǎn)過一圈，就計一個脈沖，通過記錄單位時間內(nèi)的脈沖數(shù)就可以算出小車的速度。 該 玩具電動車價格低廉，有 完整的驅(qū)動、傳動和控制單元，其中傳動裝置是我們所需的， 克服 了自己設計制作 STC89C52 單 片 機 電源模塊 顯示模塊 檢測避障 模塊 驅(qū) 動模塊 看門狗電路 調(diào)速模塊 基于 80C51 單片機的智能小車設計 4 小車 時 周期較長 的缺點 。同時， 該 玩具電動車 裝有兩個電機，分別控制小車的前后兩組輪子， 轉(zhuǎn)向依靠前輪電機帶動前輪轉(zhuǎn)向完成，精度低 。 可以 完成 前進、后退 、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)、左后轉(zhuǎn)、右后轉(zhuǎn)等動作 滿足本次設計的要求?？紤]到利用玩具電動小車做車架開發(fā)周期短，可留夠充分的時間用于系 統(tǒng)調(diào)試，且硬件上的不足 可以通過 優(yōu)良的算法來彌補 。 因此 采用 STC89C52 單片機作為主控制器 ， STC89C52 是一個超低功耗，和標準 51 系列單片機相比較具有運算速度 快，抗干擾能力強，支持 ISP 在線編程，片內(nèi)含 8k 空間的可反復擦寫 1000 次的 Flash 只讀存儲器，具有 256 bytes 的隨基于 80C51 單片機的智能小車設計 5 機存取數(shù)據(jù)存儲器（ RAM）， 32個 I/O 口， 3個 16位可編程定時計數(shù)器。 且在運用過程中 STC89C52 的 精確度和運算速度也都完全符合系統(tǒng)的要求。 在選用驅(qū)動芯片的過程 中，剛開始我考慮了與小車配套的 傳統(tǒng)