基于51单片机的循迹避障小车的设计.doc

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1、. . 清 华 大 学本 科 生 毕 业 论 文 题 目: 基于51单片机的循迹避障小车的设计 专业班级： 电子信息工程2012级02班 学 号：学生：指导教师：论文完成日期:年月 重声 明本人的毕业论文是在指导老师的指导下独立撰写并完成的。毕业论文没有剽窃、抄袭、造假等违反学术道德、学术规和侵权行为，如果有此现象发生，本人愿意承当由此产生的各种后果，直至法律责任；并可通过网络承受公众的查询。特此重声明。毕业论文作者(签名)：年月日34 / 37目 录1 绪论31.1 课题研究的背景31.2 课题研究的意义51.3 课题研究的主要容62 系统方案确定与主要元件的选择72.1 系统方案确定72.

2、2 主要模块的选择73 系统硬件部分设计113.1 主控器AT89C51113.2 复位电路133.3 时钟电路133.4 寻迹模块143.5 避障模块153.6 H桥电机驱动163.7 电源模块174 系统软件部分设计194.1 系统使用的软件简介194.2 软件调试平台194.3 系统程序流程设计215 系统仿真实现266 调试结果分析27完毕语28附录29附录1 元件清单29附录2 程序代码29参考文献33致 34. . 基于51单片机的循迹避障小车的设计专业：电子信息工程 班级：*班 * 指导老师：*摘 要智能作为现代社会的新产物，是以后的发展方向，他可以按照预先设定的模式在一个特定的

3、环境里自动的运作，无需人为管理，便可以完成预期所要达到的或是更高的目标。本设计通过实时检测各个模块传感器的输入信号，利用红外对管检测黑线实现寻迹,通过光电传感器实现避障，采用存储空间较大的AT89C51作为主控制芯片，小车电机驱动采用L298N芯片，根据置的程序分别控制小车左右两个直流电机运转，实现小车自动识别路线，能较有效的控制其在碰上障碍物时能转弯角度与寻迹行驶。设计采用对比选择，模块独立，综合处理的研究方法。通过翻阅大量的相关文献资料，分析整理出有关信息，在此基础上列出不同的解决方案，结合实际情况对比方案优劣选出最优方案进行设计。最后将各个调试成功的模块结合到小车的车体上，结合程序，通过

4、单片机的控制，将各模块有效整合在一起，达到所预期的目标，完成最终设计与制作，能使小车在一定的环境中智能化运转。本设计结构简单，较容易实现，在一定程度上表达了智能化的科技。同时小车可以作为玩具的发展对象，为中国玩具市场技术含量的缺乏进行一定的弥补，实现经济收益，形成商业价值。关键词：智能小车；AT89C51；光电传感器；L298NDesign of Car for Automatic Tracking and Obstacle AvoidanceBased on AT89C51 Microchip ComputerSpeciality : Electronic Information Scien

5、ce and Technology Class:1202Author:Tutor:AbstractAs 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,e

6、ven higher goal.The design of each module through the input signal real-time detection sensor, the detection line to realize tracing by using infrared, photoelectric sensor to achieve obstacle avoidance, use large storage space AT89C51 as the main control chip, motor vehicle driver using L298N chip,

7、 respectively, to control the car about two DC motor with built-in procedures, to achieve automatic car identification route, can the hit obstacles can turn angle and tracing running effectively controlled. Using methods of contrast selection, module independence, integrated treatment; consulting a

8、large number of related literature and data; and listing differnet solution; according to practical situation and choose the best scheme to design.And then,debugging and checking every single module, getting the correct signal output. Finally, combining program, conforming every module efficientlyto

9、 make it work. The design has simple structure easy realization to a certain extent intelligent technology.This car can be used as a model of development of toy, to make up the deficiency of technical content in the chinese toy market,to realize economic profit and to form commercial value.Keywords:

10、 Smart car; AT89C51; Photoelectric sensor; L298N.1 绪论1.1 课题研究的背景从工业革命开始，人们就开始了机器人的研究发展，近一个世纪机器人在机械领域，电力电子，冶金，交通，航空航天，国防事业等多方面得到了迅猛的发展。智能化机器人的不断发展，使得人们的生活方式也得到了不断的改善。人们在不断探讨、改造、认识自然的过程中，制造能替代人劳动的机器一直是人类的梦想1。目前，在不断改进生产技术，不断提高自动化技术的环境下，智能车的发展得到了空前的发展，且已在众多行业中得到广泛应用，智能车与相关产品的开发已日渐成熟。而且，在世界经济多元化的环境下，很多国家

11、都在积极开展研究和开发智能车。在二十世纪高新技术不断发展的时代，移动机器人是成为机器人技术的一个重要分支。从1966年开始，斯坦福研究院Nils Nilssen和charles Rosen等人经过年的研究，终于开发出一种自主式的移动机器人，且完成了机器人系统的自主推理、规划和控制。自此时以来，从无到有的移动机器人产生了，伴随着智能车数量的不断增加，移动机器人越来越受到人们的关注，且人类的生活水平也得到了一个提升。智能小车国外研究现状:世界各国在智能微型车领域进行了很多研究，己经应用多个领域，在探测和军事领域使用特别多。近年来，我国也开展了很多研究工作，以满足不同用途的需要。世界各国开发、研制星

12、球探测车系统己经有了多年的历史。美国和前联是从20世纪60年代末期开始进行月球表面探测任务的。美国曾在1966-1968年间，向月球成功发射了两次无人巡游探测器。1997年，由美国JPL(全称JetPropulsionLaboratory，美国太空总署喷气推进实验室)研制的Sojourner号探测车登上了火星。它验证了小型火星车的性能，并完成了一系列技术试验。2004年1月，美国的“勇气号”和“机遇号”火星探测车再度登陆火星。前联在1959-1976年间，总共成功发射了两个月球探测车。2014年7月24日,记者从百度证实，百度已启动无人驾驶汽车研发计划。根据规划，该无人驾驶汽车可自动识别交通指

13、示牌和行车信息，具备雷达、相机、全球卫星导航等电子设施，并安装同步传感器。车主只要向导航系统输入目的地，汽车即可自动行驶，前往目的地。在行驶过程中，汽车会通过传感设备上传路况信息，在大量数据基础上进行实时定位分析，从而判断行驶方向和速度。百度方面证实，百度已经将视觉、听觉等识别技术应用在无人汽车系统研发中，负责该项目的是百度深度学习研究院。2014年12月21日，谷歌宣布，其首款成型的无人驾驶原型车制造完毕，将会在2015年正式进行路测。此次推出的原型车外型上并无太大差别，只是细节上有一些变动，车顶上用于检测路况的激光扫描系统更加精细，新车还装上了车灯。这辆无人驾驶车将再次装上刹车踏板和油门，

14、毕竟按照加州汽车管理局的规定，当自动驾驶汽车行驶在公共道路上时，必须有驾驶者在驾驶座上以便随时接过汽车的控制权。单片机的应用领域越来越广泛，无论是在生活，生产上，单片机无处不在。ATMEL公司的AT89S51单片机可以广泛应用于计算机外部设备、工业实时控制、仪器仪表、通讯设备、家用电器等各个领域。AT89S51可以说是单片机领域的主流产品，其应用如此广泛，所以有必要去学习和应用该单片机，以满足实际产品开发的需要，也是适应社会智能化、自动化的趋势。一个拥有感知环境、规划决策、自动驾驶等功能的综合系统，构成了今天的智能车。它集中地运用了计算机、传感、信息、通信、导航与自动控制等技术2，是典型的高新

15、技术综合体。在原有车辆系统的基础上，智能车添加了一些高新智能技术设备，如1）用于完成来自外部传感器所获取的道路信息的预处理、分析、识别等工作的计算机处理系统;2）传感器，用来获得道路实时状况信息的智能车眼睛;随着微电子技术的不断发展，单片机不但集成程度越来越高，已可以在一块芯片上同时集成CPU、存储器、定时器计数器、并行和串行接口、AD 转换器、DA 转换器等多种电路，而且体积越来越小，功耗越来越低，这就很容易将计算机技术与测量控制技术结合，组成智能化测量控制系统3。这种技术促使机器人技术也有了突飞猛进的发展，目前的机器人技术发展异常迅速，已经出现了各种各式的用于各种用途的机器人了，机器人的设计与制造已经不是很高难度的事情了，已经具有普与性了。通过构建智能小车系统，培养设计并实现自动控制系统的能力。在实践的过程中，熟悉以单片机为核心控制芯片，设计小车的检测、驱动和显示等外围电路，采用算法实现小车的智能控制。灵活的运用所学的相关学科的理论知识，结合实际电路设计的具体实现方法，达到理论和实际的统一。在此过程中，加深对理论