基于單片機的智能小車設(shè)計(紅外避障)

單片機系統(tǒng)課程設(shè)計時間：2021.03.05創(chuàng)作：歐陽理智能小車（避障及循跡）的設(shè)計學(xué)院:班級:姓名:學(xué)號:同組成員:指導(dǎo)老師:日期:歐陽陽理創(chuàng)編 歐陽陽理創(chuàng)編 2021.03.04歐陽陽理創(chuàng)編 歐陽陽理創(chuàng)編 2021.03.04摘要智能作為現(xiàn)代社會的新生產(chǎn)物，是未來的發(fā)展的一個重要方向，它可以按照預(yù)定的模式在特定的環(huán)境里自動的運作，無需人為管理，便可以完成預(yù)期目標。本設(shè)計主要體現(xiàn)多功能小車的智能模式，設(shè)計中的理論方案、分析方法及特色與創(chuàng)新點等對智能化機器人，智能家用電器等自動半自動機器人的設(shè)計與普及有一定的參考意義。整個智能小車設(shè)計主要以單片機為控制核心，通過紅外遙控實現(xiàn)小車前后左右的移動，以及對小車功能模式的轉(zhuǎn)換；通過紅外傳感器，實現(xiàn)小車的避障功能和循跡功能。設(shè)計采用對比選擇，模塊獨立，綜合處理的研究方法。結(jié)合實際情況對比方案優(yōu)劣選出最優(yōu)方案進行設(shè)計。從紅外遙控，紅外循跡和避障，都嚴格按照科學(xué)嚴謹態(tài)度完成。通過調(diào)試檢測各模塊，得到正確的信號輸出，實現(xiàn)其應(yīng)有的功能。最后將各個調(diào)試成功的模塊結(jié)合到小車的車體上，結(jié)合程序，通過單片機的控制，將各模塊有效整合在一起，達到所預(yù)期的目標，完成最終設(shè)計與制作，能使小車在一定的環(huán)境中智能化運轉(zhuǎn)。關(guān)鍵詞：智能小車避障循跡遙控ABSTRACTSmartasanewproductofmodernsociety,itisanimportantdirectionoffuturedevelopment,itcanbeaccordingtothepredeterminedpatterninaspecificenvironmentofautomaticoperation,withouthumanmanagement,canachieveexpectedgoal.Thisdesignmainlyreflectsthemulti-functioncarintelligentmode,thetheoryinthedesignofscheme,analysismethodandspecialfeaturesandinnovationpointofintelligentrobot,intelligenthomeappliancessuchasthedesignofautomaticsemi-automaticrobotandpopularityhavecertainreferencesignificance.Thesmartcardesignmainlybythesinglechipprocessorasthecore,throughinfraredremotecontroltorealizethecarmovingaround,aswellastothecarfunctionmodeconversion;Throughtheinfraredsensor,achievethefunctionofcarobstacleavoidanceandtrackingfunction.IndependentdesignUSEScontrasttochoose,module,integratedprocessingmethods.Combinedwithactualsituationcomparingschemetodesignandchoosetheoptimalsolution.Fromtheinfraredremotecontrol,infraredtrackingandobstacleavoidance,areinstrictaccordancewiththescientificrigorousattitudetocomplete.Throughdebuggingtestmodule,getthecorrectoutputsignal,realizeitsfunction.Finallycombinethemodulesofvariousdebuggingsuccessoncarbody,combinedwiththeprogram,throughthesingle-chipmicrocomputercontrol,toeffectivelyintegratevariousmodulestogether,achievetheexpectedgoals,completethefinaldesignandproduction,canmakethecarintelligentoperationinacertainenvironment.Keywords:intelligentcaravoidancetrackingcontrol第一章緒論1設(shè)計的背景和意義1智能小車的發(fā)展現(xiàn)狀2該設(shè)計的主要內(nèi)容和目的4第二章系統(tǒng)總體方案設(shè)計與論證5系統(tǒng)的總體方案設(shè)計5主控系統(tǒng)6電機驅(qū)動模塊6循跡模塊6顯示模塊6第三章系統(tǒng)硬件電路設(shè)計7主控模塊的電路設(shè)計7AT89S52單片機的簡介7紅外避障模塊的電路設(shè)計9LM393雙電壓比較器集成電路9紅外對管工作原理11紅外避障電路圖及工作原理12紅外循跡電路的設(shè)計13第四章系統(tǒng)軟件設(shè)計154.1主程序15第五章總結(jié)24附錄1程序清單25附錄2硬件原理圖3435附錄 3 實物圖35第一章緒論設(shè)計的背景和意義隨著電子技術(shù)、計算機技術(shù)和制造技術(shù)的飛速發(fā)展，數(shù)碼相機、DVD、洗衣機、汽車等消費類產(chǎn)品越來越呈現(xiàn)光機電一體化、智能化、小型化等趨勢。各種智能化小車在市場玩具中也占一個很大的比例。根據(jù)美國玩具協(xié)會的調(diào)查統(tǒng)計，近年來全球玩具銷量增幅與全球平均GDP增幅大致相當(dāng)。而全球玩具市場的內(nèi)在結(jié)構(gòu)比重卻發(fā)生了重大改變：傳統(tǒng)玩具的市場比重正在逐步縮水，高科技含量的電子玩具則蒸蒸日上。美國玩具市場的高科技電子玩具的年銷售額2004年交2003年增長52%，而傳統(tǒng)玩具的年銷售額僅增長3%。英國玩具零售商協(xié)會選出的2001圣誕節(jié)最受歡迎的十大玩具中，有7款玩具配有電子元件。從這些數(shù)字可以看出，高科技含量的電子互動式玩具已經(jīng)成為玩家行業(yè)發(fā)展的主流。如今知識工程、計算機科學(xué)、機電一體化和工業(yè)一體化等許多領(lǐng)域都在討論智能系統(tǒng)，人們要求系統(tǒng)變得越來越智能化。顯然傳統(tǒng)的控制觀念是無法滿足人們的需求，而智能控制與這些傳統(tǒng)的控制有機的結(jié)合起來取長補短，提高整體的優(yōu)勢更好的滿足人們的需求。隨著人工智能技術(shù)、計算機技術(shù)、自動控制技術(shù)的迅速發(fā)展，智能控制必將迎來它的發(fā)展新時代。計算機控制與電子技術(shù)融合為電子設(shè)備智能化開辟了廣闊前景。因此，遙控加智能的技術(shù)研究、應(yīng)用都是非常有意義而且有很高市場價值的。智能小車的發(fā)展現(xiàn)狀隨著汽車工業(yè)的迅速發(fā)展，關(guān)于汽車的研究也就越來越受人關(guān)注。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?？梢娖溲芯恳饬x很大。智歐陽陽理創(chuàng)編 歐陽陽理創(chuàng)編 2021.03.04能小車是一個集環(huán)境感知、規(guī)劃決策、自動駕駛等功能于一體的綜合系統(tǒng)。它集中的運用了計算機、傳感器、信息。通信、導(dǎo)航、人工智能及自動控制等技術(shù)，是典型的高新技術(shù)綜合體。一.國外智能車設(shè)計競賽⑴美國的智能車大賽美國國防部與院校、企業(yè)和發(fā)明家聯(lián)合開展，全球領(lǐng)先的智能汽車競賽。2007年11月，美國第三屆智能汽車大賽在加州維克托維爾舉行。本屆智能汽車比賽的目標是對未來科學(xué)家的激勵。大學(xué)、企業(yè)和發(fā)明家們期望制造出通過洛杉磯和拉斯維加斯間荒地、行程160km的自主控制汽車。參賽汽車的車頂上有旋轉(zhuǎn)的激光器，兩邊有轉(zhuǎn)動的照相機，完全由電腦控制，利用衛(wèi)星導(dǎo)航、攝像、雷達和激光，人工智能系統(tǒng)可判斷出汽車的位置和去向，隨后將指令傳輸?shù)截撠?zé)駕駛車輛的系統(tǒng)，絲毫不受人的干涉，用傳感器策劃和選擇路線。參賽的無人駕駛智能汽車沿著附近公路飛奔。（2）韓國大學(xué)生智能車大賽韓國漢陽大學(xué)汽車控制實驗室在飛思卡爾半導(dǎo)體公司資助下舉辦，以HCS12單片機為核心的大學(xué)生智能模型汽車競賽。組委會提供一個標準的汽車模型、直流電機和可充電式電池，參賽隊伍要制作一個能夠自主識別路線的智能車，在專門設(shè)計的跑道上自動識別道路行駛，誰最快跑完全程而沒有沖出跑道并且技術(shù)報告評分較高，誰就是獲勝者。二.國內(nèi)智能車輛競賽現(xiàn)狀研究⑴競賽的起源2005年11月，中國教育部高等學(xué)校自動化專業(yè)指導(dǎo)分委員會與飛思卡爾半導(dǎo)體公司簽署了雙方長期合作協(xié)議書。協(xié)議書規(guī)定從2006年起，飛思卡爾將至少連續(xù)5年協(xié)辦“飛思卡爾”杯全國大學(xué)生智能汽車邀請賽，提供參賽隊的標準硬、軟件技術(shù)平臺和競賽優(yōu)勝者獎金,并為主辦單位提供一定的競賽組織經(jīng)費,我國智能車競賽由此開始.（2）智能車競賽的地位教育部：與老牌的數(shù)學(xué)建模、電子設(shè)計、機械設(shè)計、結(jié)構(gòu)設(shè)計等四大競賽并列，被認定為國家教育部正式承認的五大大學(xué)生競賽項目.各高校：清華、交大、科大等名校均參加，最投入為北京科大，每年均舉行校內(nèi)賽（09年規(guī)模為79支隊伍）.校內(nèi)：綜合類競賽（A類）僅3種，分別為智能汽車、機器人、挑戰(zhàn)杯。（3）競賽歷史歐陽陽理創(chuàng)編 2021.03.04——第一屆邀請賽2006年8月20日至21日在清華大學(xué)進行，共有來自全國57所高校的112支參賽隊參加。賽道中只有直道和彎道，沒有上下坡。從賽車尋跡技術(shù)方案來看，賽道檢測方式也大體分為紅外發(fā)射/接受管檢測方式和CCD/CMOS攝像頭檢測方式兩類。攝像頭方案的成績普遍好于紅外傳感器方案。（4）競賽歷史一一第二屆，賽區(qū)+總決賽擴大到全國具有以自動化專業(yè)為主的理工類高等本科學(xué)校約300余所。采取賽區(qū)和全國總決賽結(jié)合的形式。全國分為5個賽區(qū)，總決賽在上海交大舉行?？倹Q賽中出現(xiàn)上下坡的限制，比賽變得復(fù)雜了。小車的平均速度較比上年有了顯著的提高，采用攝像頭方案的成績更加明顯（決賽前十名的隊伍全為攝像頭隊伍）。同比韓國的智能車大賽，我們的競賽成績已經(jīng)超過了韓國。（5）競賽歷史一一第三屆，賽區(qū)+總決賽第三屆智能車大賽在東北大學(xué)舉行，有551支代表隊伍參加了分區(qū)賽，104支隊伍參加了總決賽。第三屆比賽保留了前兩屆的要求，同時又增加了跑完全部路程起跑線在3米內(nèi)停車的限制，對起跑線的識別又提出了嚴格的要求。與前兩屆攝像頭與光電同條件參加比賽不同，本次競賽分為光電與攝像頭兩個賽題組。（6）競賽歷史一一第四屆，賽區(qū)+總決賽第四屆智能車總決賽在北京科技大學(xué)舉行，有780支代表隊伍參加了分區(qū)賽，120支隊伍參加了總決賽。第四屆比賽保留了前三屆的要求，同時又增加了窄道、更復(fù)雜的背景、三角形標識識別等更具有難度的內(nèi)容。增加了創(chuàng)意組，共有10個隊經(jīng)過初選進入復(fù)賽。（7）競賽的發(fā)展一第五屆，更具難度增加電磁組，擴大創(chuàng)意組規(guī)模；賽道變窄，提高小車控制難度；措施更嚴密。該設(shè)計的主要內(nèi)容和目的智能小車主要由由四大組成部分：紅外避障部分、紅外循跡部分、執(zhí)行部分、CPU。智能小車要實現(xiàn)循跡識別路線，避障后退并選擇其他前進路線。該設(shè)計主要通過對系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計，軟件設(shè)計和程序的編寫，然后通過后期軟硬件調(diào)試達到設(shè)計目的，使其具有上述歐陽陽理創(chuàng)編 2021.03.04第二章系統(tǒng)總體方案設(shè)計與論證2.1系統(tǒng)的總體方案設(shè)計該系統(tǒng)以AT89S5彈片機為核心的控制電路，采用模塊化的設(shè)計方案，利用紅外遙控器代替開關(guān)按鍵控制小的啟動和停止，能夠輕松自如的實現(xiàn)小車的啟動停止、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)和前進后退等功能，假如我們希望小車運行到黑線上來檢測是否有循跡功能，就可以用遙控器控制小車行駛到有黑線的地方，當(dāng)小車遇到有黑線時，會自動啟動循跡功能模塊，讓小車沿黑線跑，遇到障礙物時會后退并選擇其他路線躲避障礙物。每個模塊都是相互獨立又相互協(xié)調(diào)配合，實現(xiàn)了小車的智能控制。系統(tǒng)控制框圖如圖2.1所示：》AT89S52電機驅(qū)動模塊循跡模塊紅外避障模塊紅外遙控模塊紅外接收模塊》AT89S52電機驅(qū)動模塊循跡模塊紅外避障模塊紅外遙控模塊紅外接收模塊顯示模塊 V圖2.1系統(tǒng)控制框圖2.2主控系統(tǒng)我們采用單片機作為整個系統(tǒng)的核心，通過其控制行進中的小車，以實現(xiàn)其既定的性能指標。充分分析我們的系統(tǒng)，其關(guān)鍵在于實現(xiàn)小車的自動控制，而在這一點上，單片機就顯現(xiàn)出來它的優(yōu)勢——控制簡單、方便、快捷。這樣一來，單片機就可以充分發(fā)揮其資源豐富、有較為強大的控制功能及可位尋址操作功能、價格低廉等優(yōu)點。所以，我們選定了人189552單片機作為本設(shè)計的主控裝置。電機驅(qū)動模塊采用功率三極管作為功率放大器的輸出控制直流電機。線性型驅(qū)動的電路結(jié)構(gòu)和原理簡單，加速能力強，采用由達林頓管組成的H型橋式電路。用單片機控制達林頓管使之工作在占空比可調(diào)的開關(guān)狀態(tài)下，精確調(diào)整電動機轉(zhuǎn)速。這種電路由于工作在管子的飽和截止模式下，效率非常高，H型橋式電路保證了簡單的實現(xiàn)轉(zhuǎn)速和方向的控制，電子管的開關(guān)速度很快，穩(wěn)定性也極強，是一因此選用L9110。這種調(diào)速方式有調(diào)速特性優(yōu)良、調(diào)整平滑、調(diào)速范圍廣、過載能力大，能承受頻繁的負載沖擊，還可以實現(xiàn)頻繁的無級快速啟動、制動和反轉(zhuǎn)等優(yōu)點。循跡模塊采用兩只紅外對管，分別置于小車車身左右兩側(cè)，根據(jù)兩只對管接受到白線與黑線的情況來控制小車轉(zhuǎn)向來調(diào)整車向。顯示模塊常用的數(shù)碼顯示器件主要有LED數(shù)碼顯管和LCD液晶顯示器?？紤]實用性最終選擇了561^&0.56英寸一位共陽紅色數(shù)碼管，實用性強且價格低廉。歐陽陽理創(chuàng)編 歐陽陽理創(chuàng)編 2021.03.04歐陽陽理創(chuàng)編 歐陽陽理創(chuàng)編 2021.03.04歐陽陽理創(chuàng)編 歐陽陽理創(chuàng)編 2021.03.04歐陽陽理創(chuàng)編 2021.03.04第三章系統(tǒng)硬件電路設(shè)計主控模塊的電路設(shè)計AT89S52單片機的簡介AT89C52是一個低電壓，高性能CMOS8位單片機，片內(nèi)含8kbytes的可反復(fù)擦寫的Flash只讀程序存儲器和256bytes的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器(RAM)，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)生產(chǎn)，兼容標準MCS-51指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用8位中央處理器和Flash存儲單元，AT89C52單片機在電子行業(yè)中有著廣泛的應(yīng)用。AT89C52有40個引腳，32個外部雙向輸入/輸出(I/O)端口，同時內(nèi)含2個外中斷口，3個16位可編程定時計數(shù)器,2個全雙工串行通信口，2個讀寫口線，AT89C52可以按照常規(guī)方法進行編程，也可以在線編程。其將通用的微處理器和Flash存儲器結(jié)合在一起，特別是可反復(fù)擦寫的Flash存儲器可有效地降低開發(fā)成本。AT89C52有PDIP、PQFP/TQFP及PLCC等三種封裝形式，以適應(yīng)不同產(chǎn)品的需求。引腳圖如圖3.1(T2)P1.0匚□VCC140(T2EXJP1.1匚239□PD.BCADO)戶1支匚3鴕IPD.t(ADI)F1.3E4□PD.2CAD2)F1.4匚53Q□PD.3(AD3)iMCSI)Fl.iE3究□PD.4CAC4)(MISO)P1.6匚7JPD.5(AD5)(SCK)P1.7C833□PD.S(AD6)Ftsrrcg32□PD.7(AD7)(RXD)P3.0匚1031jeSvpp(TXD)F-3.1匚11事口口乩EFRQG(INTDJP3.2匚122D□PSEM(1NH)P3.3匚我2BJP2.7tA15)(TD)P3.4匚1427□P2.0(A14)(T1)P3.5匚15za□pz.s(Aia);F3匚10NS：^Z：.FE..7匚17上□P2.3(A11}XTAl_2E的23□P2.3CAIO)XTAL1匚1022ZIPZI㈣ON口匚出211圖3.1AT89S52引腳圖AT89C52為8位通用微處理器，采用工業(yè)標準的C51內(nèi)核，在內(nèi)部功能及管腳排布上與通用的8xc52相同，其主要用于會聚調(diào)整時的功能控制。功能包括對會聚主IC內(nèi)部寄存器、數(shù)據(jù)RAM及外部接口等功能部件的初始化，會聚調(diào)整控制，會聚測試圖控制，紅外遙控信號IR的接收解碼及與主板CPU通信等。主要管腳有:XTAL1（19腳）和XTAL2（18腳）為振蕩器輸入輸出端口，外接12MHz晶振。RST/Vpd（9腳）為復(fù)位輸入端口，外接電阻電容組成的復(fù)位電路。VCC（40腳）和VSS（20腳）為供電端口，分別接+5V電源的正負端。P0~P3為可編程通用I/O腳，其功能用途由軟件定義，在本設(shè)計中，P0端口（32?39腳）被定義為N1功能控制端口，分別與N1的相應(yīng)功能管腳相連接，13腳定義為邛輸入端，10腳和11腳定義為I2C總線控制端口，分別連接N1的SDAS（18腳）和SCLS（19腳）端口，12腳、27腳及28腳定義為握手信號功能端口，連接主板CPU的相應(yīng)功能端，用于當(dāng)前制式的檢測及會聚調(diào)整狀態(tài)進入的控制功能。

紅外避障模塊的電路設(shè)計LM393雙電壓比較器集成電路圖3.2.1-1LM393LM393是高增益，寬頻帶器件，像大多數(shù)比較器一樣，如果輸出端到輸入端有寄生電容而產(chǎn)生耦合，則很容易產(chǎn)生振蕩。這種現(xiàn)象僅僅出現(xiàn)在當(dāng)比較器改變狀態(tài)時，輸出電壓過渡的間隙，電源加旁路濾波并不能解決這個問題，標準PC板的設(shè)計對減小輸入-輸出寄生電容耦合是有助的。減小輸入電阻至小于10K將減小反饋信號，而且增加甚至很小的正反饋量（滯回1.0?10mV）能導(dǎo)致快速轉(zhuǎn)換,使得不可能產(chǎn)生由于寄生電容引起的振蕩，除非利用滯后，否則直接插入式（集成電路板integratedcircuit，縮寫：IC）并在引腳上加上電阻將引起輸入-輸出在很短的轉(zhuǎn)換周期內(nèi)振蕩，如果輸入信號是脈沖波形，并且上升和下降時間相當(dāng)快，則滯回將不需要。PINCONNECTIONSOutputAU

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GndEr0回-E1蜀113OutputsInputsB(TopView)圖3.2.1-2特點：歐陽陽理創(chuàng)編 歐陽陽理創(chuàng)編 2021.03.04歐陽陽理創(chuàng)編 2021.03.04工作溫度范圍：0°C―+70°CSVHC(高度關(guān)注物質(zhì))：NoSVHC(18-Jun-2010)器件標號：393工作電源電壓范圍寬，單電源、雙電源均可工作，單電源：2?36V,雙電源：土1?±18V；消耗電流小，ICC=0.8mA；輸入失調(diào)電壓小，VIO=±2mV；共模輸入電壓范圍寬，VIC=0?VCCT.5V；輸出與TTL,DTL,MOS,CMOS等兼容；輸出可以用開路集電極連接“或”門；表面安裝器件:表面安裝功能：輸出負載電阻能銜接在可允許電源電壓范圍內(nèi)的任何電源電壓上，不受Vcc端電壓值的限制，輸出部分的陷電流被可能得到的驅(qū)動和器件的B值所限制.當(dāng)達到極限電流(16mA)時，輸出晶體管將退出而且輸出電壓將很快上升。輸出飽和電壓被輸出晶體管大約60ohm的YSAT限制。當(dāng)負載電流很小時，輸出晶體管的低失調(diào)電壓(約1.0mV)允許輸出箝位在零電平。紅外對管工作原理圖3.2.2-1圖3.2.2-2歐陽陽理創(chuàng)編 2021.03.04上圖中，紅外光電管有兩種，一種是無色透明的LED,此為發(fā)射管，它通電后能夠產(chǎn)生人眼不可見紅外光，另一部分為黑色的接收部分，它內(nèi)部的電阻會隨著接收到紅外光的多少而變化。無論是一體式還是分離式，其檢測原理都相同，由于黑色吸光，當(dāng)紅外發(fā)射管照射在黑色物體上時反射回來的光就較少，接收管接收到的紅外光就較少，表現(xiàn)為電阻大，通過外接電路就可以讀出檢測的狀態(tài)；同理，當(dāng)照射在白色表面時發(fā)射的紅外線就比較多，表現(xiàn)為接收管的電阻較小，此時通過外接電路就可以讀出另外一種狀態(tài)，如用電平的高低來描述上面兩種現(xiàn)象就會出現(xiàn)高低電平之分，也就是會出現(xiàn)所謂的0和1兩種狀態(tài)，此時再將此送到單片機的I/O口，單片機就可以判斷是黑白路面，進而完成相應(yīng)的功能，如循跡、避障等。紅外避障電路圖及工作原理圖3.2.3-1歐陽陽理創(chuàng)編 歐陽陽理創(chuàng)編 2021.03.04歐陽陽理創(chuàng)編 歐陽陽理創(chuàng)編 2021.03.04tEc圖3.2.3-2tEc圖3.2.3-2特點：該傳感器模塊對環(huán)境光線適應(yīng)能力強，其具有一對紅外線發(fā)射與接收管，發(fā)射管發(fā)射出一定頻率的紅外線，當(dāng)檢測方向遇到障礙物（反射面）時，紅外線反射回來被接收管接收，經(jīng)過比較器電路處理之后，停止一段時間并后退，有效距離范圍2?4cm,工作電壓為3.3V-5V。該傳感器的探測距離可以通過電位器調(diào)節(jié)、具有干擾小、便于裝配、使用方便等特點。1、當(dāng)模塊檢測到前方障礙物信號時，前方側(cè)位紅色指示燈點亮電平，同時OUT端口持續(xù)輸出低電平信號,該模塊檢測距離2?4cm。2、傳感器主動紅外線反射探測,因此目標的反射率和形狀是探測距離的關(guān)鍵。其中黑色探測距離最小,白色最大;小面積物體距離小,大面積距離大。3、傳感器模塊輸出端口OUT可直接與單片機IO口連接即可，也可以直接驅(qū)動一個5V繼電器；連接方式：VCC-VCC;GND-GND;OUT-IO4、比較器采用LM393,工作穩(wěn)定；5、可采用3-5V直流電源對模塊進行供電。3.3紅外循跡電路的設(shè)計圖3.3-1 圖3.3-2圖3.3-3原理與避障基本一致，LM393為內(nèi)部集成了四路比較器的集成電路。因為內(nèi)部的四個比較電路完全相同，這里僅以一路比較電路進行舉例。如圖4所示為單路比較器組成的紅外檢測電路圖，比較器有兩個輸入端和一個輸出端，兩個輸入端一個稱為同輸入端，用“+”號表示，另一個稱為反相輸入端，用“－”表示。用作比較兩個電路時，任意一個輸入端加一個固定電壓作參考電壓（也叫門限電壓），另一端則直接接需要比較的信號電壓。當(dāng)“+”端電壓高于“－”端電壓時，輸出正電源電壓，當(dāng)“－”端電壓高于“+”端電壓時，輸出負電源電壓（注意，此處所說的正電源電壓和負電源電壓是指接比較正負極的電壓。第四章系統(tǒng)軟件設(shè)計4.1主程序避障系統(tǒng)主程序#include<REGX52.H>//包含51單片機相關(guān)的頭文件sbitLeftLed=P2~0;//定義前方左側(cè)指示燈端口sbitRightLed=P0~7;//定義前方右側(cè)指示燈端口sbitFontLled=P「7;sbitLeftIR=P3"5;//定義前方左側(cè)紅外探頭端口sbitRightIR=P3"6;//定義前方右側(cè)紅外探頭端口sbitFontIR=P3"7;//定義前方正前方紅外探頭端口sbitM1A=P0"0;〃定義左側(cè)電機驅(qū)動A端sbitM1B=P01；〃定義左側(cè)電機驅(qū)動B端sbitM2A=P0"2;〃定義右側(cè)電機驅(qū)動A端sbitM2B=P0"3;〃定義右側(cè)電機驅(qū)動B端sbitB1=P0"4;//定義語音識識別傳感器端口sbitSB1=P0"6;//定義蜂鳴器端口voidtingzhi(){M1A=0; //將M1電機A端初始化為0M1B=0; //將M1電機B端初始化為0M2A=0; //將M2電機A端初始化為0M2B=0;}voidqianjin(){M1A=1;M1B=0;M2A=1;M2B=0;}voidhoutui()歐陽陽理創(chuàng)編 歐陽陽理創(chuàng)編 2021.03.04M1A=0;M1B=1;M2A=0;M2B=1;}voidzuozhuan(){M1A=1;M1B=0;M2A=0;M2B=1;}voidyouzhuan(){M1A=0;M1B=1;M2A=1;M2B=0;}voiddelay_nus(unsignedinti)//延時：i>=12,i的最小延時單12us{i=i/10;while(--i);}voiddelay_nms(unsignedintn)//延時nms{n=n+1;while(--n)delay_nus(900); 〃延時1ms,同時進行補償}voidControlCar(unsignedcharConType) //定義電機控制子程序{tingzhi();//判斷用戶設(shè)定電機形式2021.03.04歐陽陽理創(chuàng)編switch(ConType)//判斷用戶設(shè)定電機形式2021.03.04歐陽陽理創(chuàng)編//前進{qianjin();break;}//后退{houtui();break;}//左轉(zhuǎn){zuozhuan();break;}//右轉(zhuǎn){youzhuan();break;}case8://停止{tingzhi();break;}}}voidmain(){bitRunFlag=0;//RunShow=0;ControlCar(8);while(1)//判斷用戶是否選擇形式1//判斷用戶是否選擇形式2//M2電機反轉(zhuǎn)//判斷用戶是否選擇形式3//判斷用戶是否選擇形式1//判斷用戶是否選擇形式2//M2電機反轉(zhuǎn)//判斷用戶是否選擇形式3//M2電機正轉(zhuǎn)//判斷用戶是否選擇形式4//M1電機正轉(zhuǎn)〃M2電機反轉(zhuǎn)//判斷用戶是否選擇形式8//退出當(dāng)前選擇//主程序入口//定義小車運行標志位//初始化顯示狀態(tài)//初始化小車運行狀態(tài)//程序主循環(huán)2021.03.04Start:LeftLed=LeftIR;Start:LeftLed=LeftIR;狀態(tài)RightLed=RightIR;狀態(tài)FontLled=FontIR;SB1=FontIR;if(FontIR==0){ControlCar(8);//前方右側(cè)指示燈指示出前方右側(cè)紅外探頭/如/果前面避障傳感器檢測到障礙物delay_nms(300); 〃停止300Msdelay_nms(300); 〃停止300Ms防止電機反相電壓沖擊導(dǎo)致系統(tǒng)復(fù)位ControlCar(2);//后退delay_nms(1000); //后退1500MsControlCar(3);//delay_nms(1800);gotoNextRun;}if(FontIR==1){//右側(cè)沒有信號時,開始向左轉(zhuǎn)一定的角度//右側(cè)沒有信號時,開始向左轉(zhuǎn)一定的角度delay_nms(10);gotoNextRun;gotostart;NextRun:ControlCar(1);}循跡程序#include<REGX52.H>//包含51單片機相關(guān)的頭文件sbitLeftLed=P2~0; //定義前方左側(cè)指示燈端口sbitRightLed=P0~7; 〃定義前方右側(cè)指示燈端口sbitFontLled=P「0;sbitLeftIR=P3”5; 〃定義前方左側(cè)紅外探頭端口sbitRightIR=P3”6; 〃定義前方右側(cè)紅外探頭端口歐陽陽理創(chuàng)編 2021.03.04歐陽陽理創(chuàng)編 歐陽陽理創(chuàng)編 2021.03.04歐陽陽理創(chuàng)編 歐陽陽理創(chuàng)編 2021.03.04sbitFontIR=P3"7;//定義前方正前方紅外探頭端口sbitM1A=P00;〃定義左側(cè)電機驅(qū)動A端sbitM1B=P01;〃定義左側(cè)電機驅(qū)動B端sbitM2A=P02;〃定義右側(cè)電機驅(qū)動A端sbitM2B=P03;〃定義右側(cè)電機驅(qū)動B端sbitB1=P0"4;//定義語音識識別傳感器端口sbitSB1=P06;//定義蜂鳴器端口void{tingzhi()M1A=0; //將M1電機A端初始化為0M1B=0; //將M1電機B端初始化為0M2A=0; //將M2電機A端初始化為0M2B=0;}voidqianjin(){M1A=1;M1B=0;M2A=1;M2B=0;}voidhoutui(){M1A=0;M1B=1;M2A=0;M2B=1;}voidzuozhuan(){M1A=0;M1B=1;M2A=1;M2B=0;

voidyouzhuan(){M1A=1;M1B=0;M2A=0;M2B=1;}voiddelay_nus(unsignedinti)//延時：i>=12,i的最小延時單12us{i=i/10;while(--i);}voiddelay_nms(unsignedintn)//延時nms{n=n+1;while(--n)delay_nus(900);〃延時1ms,同時進行補償}voidControlCar(unsignedcharConType){tingzhi();switch(ConType){case1：//前進{qianjin();break;}case2：//后退{houtui();break;}case3：//左轉(zhuǎn)//定義電機控制子程序//判斷用戶設(shè)定電機形式//判斷用戶是否選擇形式1//判斷用戶是否選擇形式2//M2電機反轉(zhuǎn)//判斷用戶是否選擇形式3zuozhuan();zuozhuan();break;}case4://右轉(zhuǎn){youzhuan();break;}case8://停止{tingzhi();break;}}}voidmain(){bitRunFlag=0;//RunShow=0;ControlCar(8);while(1){Start:LeftLed=LeftIR;狀態(tài)RightLed=RightIR;狀態(tài)FontLled=FontIR;SB1=LeftIR;〃M2電機正轉(zhuǎn)//判斷用戶是否選擇形式4//M1電機正轉(zhuǎn)//M2電機反轉(zhuǎn)//判斷用戶是否選擇形式8//退出當(dāng)前選擇//主程序入口//定義小車運行標志位//初始化顯示狀態(tài)//初始化小車運行狀態(tài)//程序主循環(huán)//前方左側(cè)指示燈指示出前方左側(cè)紅外探頭//前方右側(cè)指示燈指示出前方右側(cè)紅外探頭/三/個紅外檢測到黑線，就前進/三/個紅外檢測到黑線，就前進//左側(cè)沒有信號時，開始向右轉(zhuǎn)一定的角度if(LeftIR==0&&RightIR==0){ControlCar(1);delay_nms(10);gotoNextRun;}if(LeftIR==0&&RightIR==1){ControlCar(3);//右側(cè)沒有信號時,開始向左轉(zhuǎn)一定的角度ControlCar(3);//右側(cè)沒有信號時,開始向左轉(zhuǎn)一定的角度delay_nms(10);gotoNextRun;}if(LeftIR==1&&RightIR==0){ControlCar(4);//右側(cè)沒有信號時,開始向左轉(zhuǎn)一定的角度delay_nms(10);gotoNextRun;}gotoStart;NextRun:ControlCar(8);歐陽陽理創(chuàng)編 歐陽陽理創(chuàng)編 2021.03.04歐陽陽理創(chuàng)編 歐陽陽理創(chuàng)編 2021.03.04第五章總結(jié)通過此次課程設(shè)計，使我更加扎實的掌握了有關(guān)智能小車設(shè)計方面的知識，在設(shè)計過程中雖然遇到了一些問題，但經(jīng)過一次又一次的思考，一遍又一遍的檢查終于找出了原因所在，也暴露出了前期我在單片機這方面的知識欠缺和經(jīng)驗不足。實踐出真知，通過親自動手制作，使我們掌握的知識不再是紙上談兵，而是通過自己的雙手去實踐。在課程設(shè)計過程中，我們不斷發(fā)現(xiàn)錯誤，不斷改正，不斷領(lǐng)悟，不斷獲齲最終的檢測調(diào)試環(huán)節(jié)，本身就是在踐行“過而能改，善莫大焉”的知行觀。這次課程設(shè)計終于順利完成了，在設(shè)計中遇到了很多問題，最后在老師的指導(dǎo)下，終于游逆而解。在今后社會的發(fā)展和學(xué)習(xí)實踐過程中，一定要不懈努力，不能遇到問題就想到要退縮，一定要不厭其煩的發(fā)現(xiàn)問題所在，然后一一進行解決，只有這樣，才能成功的做成想做的事，才能在今后的道路上劈荊斬棘，而不是知難而退，那樣永遠不可能收獲成功，收獲喜悅，也永遠不可能得到社會及他人對你的認可。參考文獻[1]楊永輝.《現(xiàn)代電子技術(shù)》J].智能小車的多傳感器數(shù)據(jù)融合.2005[2]何立民.《單片機與嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用》J].基于HCS12的小車智能控制系統(tǒng)設(shè)計.2007[3]譚浩強.《C程序設(shè)計》.北京：清華大學(xué)出版社，2005,7[4]張立.《電子世界》J].電動小車的循跡.2004[5]武慶生，仇梅.單片機原理與應(yīng)用（M）.電子科技大學(xué)出版，1998,12[6]徐科軍.傳感器與檢測技術(shù)[M].電子工業(yè)出版社，2007[7]劉瑞新.單片機原理及應(yīng)用教程.機械工業(yè)出版社，2003,7[8]劉湘濤，江世明.單片機原理與應(yīng)用[M].電子工業(yè)出版社,2006[9]何立民.單片機初級教程[M].北京航空航天大學(xué)出版社，1999[10]熊建云.Protel99SE.北京：機械工業(yè)出版社，2007鄭郁正．單片機原理及應(yīng)用.四川大學(xué)出版杜，2003盧靜，陳非凡，張高飛等.基于單片機的無刷直流電動機控制系統(tǒng)設(shè)計.北京機械工業(yè)學(xué)院學(xué)報，2002,10[13]張燕，曾光宇.光電式傳感器的應(yīng)用與發(fā)展[J].科技情報開發(fā)與經(jīng)濟，2007

附錄1程序清單#include<REGX52.H>//包含51單片機相關(guān)的頭文件#include<intrins.h>sbitLeftLed=P2~0;//定義前方左側(cè)指示燈端口sbitsbitRightLed=P0~7;FontLled=P「7;//定義前方右側(cè)指示燈端口sbitLeftIR=P3"5;//定義前方左側(cè)紅外探頭端口sbitRightIR=P3"6;//定義前方右側(cè)紅外探頭端口sbitFontIR=P3"7;//定義前方正前方紅外探頭端口sbitM1A=P0"0;〃定義左側(cè)電機驅(qū)動A端sbitM1B=P01；〃定義左側(cè)電機驅(qū)動B端sbitM2A=P0"2;〃定義右側(cè)電機驅(qū)動A端sbitM2B=P0"3;〃定義右側(cè)電機驅(qū)動B端sbitB1=P0"4;//定義語音識識別傳感器端口sbitSB1=P0"6;//定義蜂鳴器端口sbitIRIN=P3"3;//定義紅外接收端口unsignedcharcodeLedShowData[]={0x03,0x9F,0x25,0x0D,0x99,//定義數(shù)碼管顯示數(shù)據(jù)0x49,0x41,0x1F,0x01,0x19};//0,1,2,3,4,5,6,7,8,9unsigned char codeRecvData[]={0x19,0x46,0x15,0x43,0x44,0x40,0x0D,0x0E,0x00,0x0F};//定義閃動頻率計數(shù)變量//定義指示燈使能位//定義數(shù)碼管顯示端口//定義閃動頻率計數(shù)變量//定義指示燈使能位//定義數(shù)碼管顯示端口//將M1電機A端初始化為0//將M1電機B端初始化為0

//將M2電機A端初始化為0#defineShowPortP2unsignedchartemp=1;voidtingzhi(){M1A=0;M1B=0;M2A=0;M2B=0;}voidqianjin(){M1A=1;M1B=0;M2A=1;M2B=0;}voidhoutui(){M1A=0;M1B=1;M2A=0;M2B=1;}voidzuozhuan(){M1A=0;M1B=1;M2A=1;M2B=0;}voidyouzhuan(){M1A=1;M1B=0;M2A=0;M2B=1;}voidDelay1ms(unsignedinti){unsignedcharj,k;do{j=10;do{k=50;do{_nop_();}while(--k);}while(--j);}while(--i);}voiddelay_nus(unsignedinti)〃延時：i>=12,i的最小延時單12us{i=i/10;while(--i);}voiddelay_nms(unsignedintn)//延時nms{n=n+1;while(--n)delay_nus(900);}voiddelayms(unsigned{〃延時1ms,同時進行補償charx)〃0.14mS延時程序unsignedchari;while(x--){for(i=0;i<13;}}voidDelay(){//定義臨時變量//延時時間循環(huán)i++){}〃14mS延時//定義延時子程序unsignedintDelayTime=30000;while(DelayTime--);return;}voidControlCar(unsignedcharConType){tingzhi();switch(ConType){//定義延時時間變量//開始進行延時循環(huán)//子程序返回//定義電機控制子程序//判斷用戶設(shè)定電機形式case1://前進//判斷用戶是否選擇形式1{//tingzhi();致系統(tǒng)復(fù)位//Delay1ms(50);//進入前進之前先停止一段時間防止電機反向電壓沖擊主板導(dǎo)LeftLed=0;qianjin();break;}case2://后退{//tingzhi();致系統(tǒng)復(fù)位//Delay1ms(50);LeftLed=1;//判斷用戶是否選擇形式2//進入后退之前先停止一段時間防止電機反向電壓沖擊主板導(dǎo)houtui();//M電機反轉(zhuǎn)break;}case3://左轉(zhuǎn)//判斷用戶是否選擇形式3{//tingzhi();//進入左轉(zhuǎn)之前先停止一段時間防止電機反向電壓沖擊主板導(dǎo)致系〃電機正轉(zhuǎn)//M2〃電機正轉(zhuǎn)//M2電機反轉(zhuǎn)//判斷用戶是否選擇形式8//退出當(dāng)前選擇//定義電機控制子程序(紅外遙控單//判斷用戶設(shè)定電機形式//判斷用戶是否選擇形式1先停止一段時間防止電機反向電壓沖擊主板導(dǎo)致//判斷用戶是否選擇形式2先停止一段時間防止電機反向電壓沖擊主板導(dǎo)致//電機反轉(zhuǎn)統(tǒng)復(fù)位//Delay1ms(50);zuozhuan(); 〃M2電機正轉(zhuǎn)break;}case4://右轉(zhuǎn) //判斷用戶是否選擇形式4{//tingzhi();//進入右轉(zhuǎn)之前先停止一段時間防止電機反向電壓沖擊主板導(dǎo)致系統(tǒng)復(fù)位//Delay1ms(50);youzhuan();break;}case8://停止{tingzhi();break;}}}voidControlCar_yaokong(unsignedcharConType)獨設(shè)置一個switchcase語句){tingzhi();switch(ConType){//前進{tingzhi();//進入前進之前系統(tǒng)復(fù)位Delay1ms(150);LeftLed=0;qianjin();break;}//后退{tingzhi(); //進入后退之前系統(tǒng)復(fù)位Delay1ms(150);LeftLed=1;houtui();

break;}//左轉(zhuǎn) //判斷用戶是否選擇形式3{tingzhi();//進入左轉(zhuǎn)之前先停止一段時間防止電機反向電壓沖擊主板導(dǎo)致系統(tǒng)復(fù)位Delay1ms(150);zuozhuan(); 〃M2電機正轉(zhuǎn)break;}//右轉(zhuǎn) //判斷用戶是否選擇形式4{tingzhi();//進入右轉(zhuǎn)之前先停止一段時間防止電機反向電壓沖擊主板導(dǎo)致系統(tǒng)復(fù)位Delay1ms(150);youzhuan(); 〃M1電機正轉(zhuǎn)〃M2電機反轉(zhuǎn)break;}case8://停止{tingzhi();break;}}}voidRobot_Avoidance(){LeftLed=LeftIR;狀態(tài)RightLed=RightIR;狀態(tài)FontLled=FontIR;SB1=FontIR;if(FontIR==0){ControlCar(8);delay_nms(300); 〃停止300MsControlCar(2);//后退delay_nms(1000); //后退1500MsControlCar(3);//delay_nms(1800);//判斷用戶是否選擇形式8//退出當(dāng)前選擇//判斷用戶是否選擇形式8//退出當(dāng)前選擇//機器人避障子程序//前方左側(cè)指示燈指示出前方左側(cè)紅外探頭//前方右側(cè)指示燈指示出前方右側(cè)紅外探頭/如/果前面避障傳感器檢測到障礙物//停止防止電機反相電壓沖擊導(dǎo)致系統(tǒng)復(fù)位{ControlCar(1);delay_nms(10);}ControlCar(1);}//機器人循跡子程序voidRobot_Traction(){LeftLed=LeftIR;狀態(tài)RightLed=RightIR;狀態(tài)FontLled=FontIR;SB1=LeftIR;if(LeftIR==0&&RightIR==0){ControlCar(1);delay_nms(10);}elseif(LeftIR==0&&RightIR==1){ControlCar(3);delay_nms(10);}elseif(LeftIR==1&&RightIR==0){ControlCar(4);delay_nms(10);}ControlCar(8);}voidmain(){bitRunFlag=0;LedFlash=3000;//EX1=1;IT1=1;發(fā)類型EA=1;ControlCar(8);while(1)//右側(cè)沒有信號時,開始向左