鄭州工業(yè)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)題 目：基于單片機(jī)的自動(dòng)避障小車(chē)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)指導(dǎo)教師： 張朝陽(yáng) 職稱(chēng)： 講師 學(xué)生姓名： 周紅宇 學(xué)號(hào)： 1102120515 專(zhuān) 業(yè)： 電氣工程及其自動(dòng)化 院 （系）： 機(jī)電工程學(xué)院 答辯日期： 年 月 日 2015年 月 日摘 要智能小車(chē)是一種能夠通過(guò)編程手段完成特定任務(wù)的小型化機(jī)器人，主要是在自動(dòng)化控制領(lǐng)域，它具有制作成本低，電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，程序調(diào)試方便等優(yōu)點(diǎn)，具有很強(qiáng)的趣味性。智能小車(chē)深受廣大機(jī)器人愛(ài)好者以及高校學(xué)生的喜愛(ài)。該設(shè)計(jì)利用單片機(jī)STC89C52RC作為主控芯片，該芯片是一種高速、低功耗、抗干擾能力強(qiáng)的芯片，其最高時(shí)鐘工作頻率為48MHz，用戶(hù)應(yīng)用程序空間為8K。能夠滿(mǎn)足程序空間需要。驅(qū)動(dòng)采用L298N驅(qū)動(dòng)芯片，它是一種雙全橋步進(jìn)電機(jī)專(zhuān)用芯片，通過(guò)對(duì)其輸入端的控制可以實(shí)現(xiàn)小車(chē)的啟動(dòng)、轉(zhuǎn)向、停止等動(dòng)作。為節(jié)省成本，小車(chē)由兩個(gè)直流減速電機(jī)加一個(gè)萬(wàn)向輪構(gòu)成，并采用后輪驅(qū)動(dòng)。采用了E18-D50NK紅外光電開(kāi)關(guān)組成的避障傳感器來(lái)避障。由于采用了6節(jié)干電池供電使系統(tǒng)的抗干擾性得到加強(qiáng)。充分利用STC89C52的系統(tǒng)資源，使智能小車(chē)完美的實(shí)現(xiàn)了障礙物檢測(cè)、避開(kāi)障礙物自動(dòng)巡航等功能。經(jīng)實(shí)踐驗(yàn)收測(cè)試，該智能小車(chē)的電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，調(diào)試方便，系統(tǒng)反映快速、靈活，設(shè)計(jì)方案正確、可行，各項(xiàng)指標(biāo)穩(wěn)定、可靠。本文首先介紹了智能車(chē)的發(fā)展前景，接著介紹了該課題設(shè)計(jì)構(gòu)想，各模塊電路的選擇及其電路工作原理，最后對(duì)該課題的設(shè)計(jì)過(guò)程進(jìn)行了總結(jié)與展望,并附帶各個(gè)模塊的電路原理圖和本設(shè)計(jì)實(shí)物圖及完整的C語(yǔ)言程序。關(guān)鍵詞：智能小車(chē) 單片機(jī) 避障 紅外線(xiàn)Abstract Smart car is a small robot to accomplish specific tasks by programming, mainly in the field of automation control, it has low production cost, simple circuit structure, debugging convenient, has the very strong interest. Smart car robot lovers as well as by the majority of College students. This design uses STC89C52RC micro controller as the main control chip, the chip is a chip of high speed, low power consumption, strong anti-interference ability, and the maximum clock frequency is 48MHz, the user application space for 8K. To meet the needs of the space program. Driven by the L298N drive chip, it is a kind of dual full bridge stepper motor dedicated chip, the input end of the control can realize the car start, stop, turn. In order to save costs, the car by two DC motor and a universal wheel, and the rear wheel drive. The obstacle avoidance sensor E18-D50NK infrared photoelectric switch to obstacle avoidance. Due to the adoption of the 6 battery supplies power to the anti-interference of the system has been strengthened. To make full use of the system resources of STC89C52, the perfect realization of the intelligent vehicle obstacle detection, obstacle avoidance automatic cruise function. Through the practice of acceptance testing, circuit structure of the smart car is simple, convenient debugging, the system to reflect the rapid, flexible, the design scheme is correct and feasible, stable, reliable indicators. This paper first introduces the development prospects of the smart car, and then introduces the design idea, working principle and circuit of each module circuit, the design process of the project are summarized and prospects, with each module circuit diagram and the design of the physical map and the integrity of the C language program.Keywords: Smart Cars Single-chip Obstacle Avoidance Infrared 目 錄1 緒論11.1 課題研究背景及意義11.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀11.3 單片機(jī)及直流電機(jī)的發(fā)展11.4 課題主要研究?jī)?nèi)容42 工作原理及總體設(shè)計(jì)52.1 工作原理52.2 總體設(shè)計(jì)53 硬件設(shè)計(jì)73.1 小車(chē)車(chē)體設(shè)計(jì)73.2 電源模塊73.3 電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊83.4 電機(jī)模塊93.5 檢測(cè)模塊93.6 最終方案94 硬件實(shí)現(xiàn)及單元電路設(shè)計(jì)114.1 主控制模塊114.2 單片機(jī)的復(fù)位電路與振蕩電路設(shè)計(jì)114.3 電源設(shè)計(jì)134.4 驅(qū)動(dòng)電路144.5 E18-D50NK光電開(kāi)關(guān)避障模塊154.6 紅外光電開(kāi)關(guān)傳感器的安裝174.7 小車(chē)車(chē)體總體設(shè)計(jì)175 軟件設(shè)計(jì)與仿真調(diào)試185.1 主程序流程185.2 Keil uVision3環(huán)境195.3 單片機(jī)程序燒寫(xiě)215.4 系統(tǒng)的安裝與調(diào)試22結(jié)束語(yǔ)24致 謝25參考文獻(xiàn)26附錄27附錄A 整體電路圖27附錄B 部分源程序28附錄C 小車(chē)實(shí)物圖321 緒論1.1 課題研究背景及意義隨著第一臺(tái)機(jī)器人的誕生，機(jī)器人的發(fā)展已經(jīng)涉及到航空、交通、國(guó)防等領(lǐng)域。近年來(lái)機(jī)器人的智能化水平不斷提高，也在改變著人們的生活方式。人們?cè)诓粩嗵接?、認(rèn)識(shí)和改變自然的過(guò)程中，制造能代替人力勞動(dòng)的機(jī)器一直是人類(lèi)的夢(mèng)想。智能避障電動(dòng)小車(chē)是一個(gè)運(yùn)用傳感器、單片機(jī)、電機(jī)驅(qū)動(dòng)等來(lái)實(shí)現(xiàn)環(huán)境感和自動(dòng)行駛為一體的高新技術(shù)綜合體，它在民用和科學(xué)研究等發(fā)面已獲得了廣泛應(yīng)用。當(dāng)前的電動(dòng)小汽車(chē)大部分是直線(xiàn)行駛，也有一部分是在遙控下實(shí)現(xiàn)前進(jìn)、后退、轉(zhuǎn)彎、停車(chē)等動(dòng)作。但這并不能滿(mǎn)足某些特殊場(chǎng)合下的要求。因此，本文設(shè)計(jì)了智能避障小車(chē)的控制系統(tǒng)。它的主要功能是探測(cè)前方是否有障礙物，如果有障礙物時(shí)，經(jīng)過(guò)判斷障礙物的位置，實(shí)現(xiàn)避障功能。智能是現(xiàn)代社會(huì)的標(biāo)志性產(chǎn)物，是以后的發(fā)展趨勢(shì)，它可以按照預(yù)先設(shè)定的模式在特定的環(huán)境里運(yùn)作，無(wú)需人為操作，便可以完成預(yù)期達(dá)到的目的。此設(shè)計(jì)主要體現(xiàn)小車(chē)的智能避障模式，設(shè)計(jì)中理論、分析方法及創(chuàng)新都可以為運(yùn)輸機(jī)器人、采礦機(jī)器人、家用清潔機(jī)器人等自動(dòng)半自動(dòng)機(jī)器人的設(shè)計(jì)提供一些依據(jù)。同時(shí)小車(chē)也是玩具的發(fā)展方向，為中國(guó)玩具市場(chǎng)技術(shù)含量的缺乏進(jìn)行一定的彌補(bǔ)，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)，形成商業(yè)價(jià)值。我國(guó)是一個(gè)世界大國(guó)，在高科技領(lǐng)域也應(yīng)占據(jù)一席之地，汽車(chē)的智能化是汽車(chē)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)，在這種情況下研究智能避障小車(chē)具有深遠(yuǎn)意義。本智能小車(chē)的前景就可用于未來(lái)的智能汽車(chē)上了，當(dāng)駕駛員因瞌睡或疏忽時(shí)這樣的智能汽車(chē)的設(shè)計(jì)就能體現(xiàn)出它的作用。如果汽車(chē)偏離車(chē)道或距離障礙物小于安全距離時(shí)，汽車(chē)就會(huì)發(fā)出報(bào)警，如果駕駛員沒(méi)有及時(shí)作出反應(yīng)，汽車(chē)就會(huì)自動(dòng)減速或停止。這樣的小車(chē)同樣可以用于月球探測(cè)的無(wú)人探月車(chē)，幫助我們傳達(dá)月球上的信息，讓我們更加的了解月球。該智能小車(chē)是機(jī)器人的典型代表。它有三大部分組成：傳感器檢測(cè)模塊、驅(qū)動(dòng)電路和單片機(jī)模塊。機(jī)器人要實(shí)現(xiàn)自動(dòng)避障功能，還可以發(fā)展循跡功能，感知引導(dǎo)物和障礙物?？梢詫?shí)現(xiàn)小車(chē)自動(dòng)識(shí)別路線(xiàn)，選擇正確的路線(xiàn)，還可以檢測(cè)到障礙物自動(dòng)躲避。1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，智能機(jī)器人在各方面的應(yīng)用也越來(lái)越廣泛。這是一個(gè)蓬勃發(fā)展而又有無(wú)限前景的技術(shù)產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域，在各方面都有很大的發(fā)展空間，它將會(huì)向著更高定位精度發(fā)展，隨著智能機(jī)器人技術(shù)的進(jìn)步，機(jī)器人將從具有單一的判斷功能發(fā)展到具有學(xué)習(xí)功能、創(chuàng)新能力的全智能化機(jī)器人。雖說(shuō)目前我們對(duì)智能機(jī)器人的研究尚處于探索階段，但是我們已經(jīng)取得了很多不凡成就。在70年代，斯坦福研究院研制出了名叫Shakey的自主智能機(jī)器人。目的是研究復(fù)雜環(huán)境下機(jī)器人的自主推理、規(guī)劃和控制能力。同時(shí)，首個(gè)步行機(jī)器人也研制成功，對(duì)此種機(jī)器人結(jié)構(gòu)的研究是為了解決機(jī)器人在不平整地理狀況下的運(yùn)動(dòng)問(wèn)題。在此基礎(chǔ)上，研制成功了多足步行機(jī)器人，其中最著名的是General Electric Quadruped的步行機(jī)器人。從80年代開(kāi)始美國(guó)國(guó)防高級(jí)研究計(jì)劃局專(zhuān)門(mén)立項(xiàng)制訂了地面無(wú)人作戰(zhàn)平臺(tái)戰(zhàn)略計(jì)劃。如DARPR的“戰(zhàn)略計(jì)算機(jī)”計(jì)劃中的自主地面車(chē)輛計(jì)劃。能源部制訂了為期十年的機(jī)器人和智能系統(tǒng)計(jì)劃，以及后來(lái)的空間機(jī)器人計(jì)劃。美國(guó)NASA研究的火星探測(cè)機(jī)器人于1997年登上了火星。為了在火星上進(jìn)行距離探測(cè)，又開(kāi)始了新一代樣機(jī)的研制，命名為Rocky7，并在Lavic湖的巖溶流上和干枯的湖床上進(jìn)行了成功的實(shí)驗(yàn)。美國(guó)的MDARS項(xiàng)目是在著名的保安機(jī)器人ROBART的基礎(chǔ)上建立的一個(gè)多智能機(jī)器人平臺(tái)，后來(lái)在指定地點(diǎn)執(zhí)行巡邏任務(wù)。德國(guó)研制了一種輪椅機(jī)器人，并在烏爾姆市中心車(chē)站的客流高峰期的環(huán)境中和1998年漢諾威工業(yè)商品展覽會(huì)大廳環(huán)境中進(jìn)行了超過(guò)36消失的考驗(yàn)，所表現(xiàn)出的性能是其它現(xiàn)存的輪椅機(jī)器人和智能機(jī)器人所不可比的。日本開(kāi)發(fā)出協(xié)助盲人行走的導(dǎo)盲機(jī)器人LZI.清華大學(xué)智能機(jī)器人于1994年通過(guò)鑒定，涉及到五個(gè)方面的關(guān)鍵技術(shù)：基于地圖的全局路徑規(guī)劃研究；基于傳感器信息的局部路徑規(guī)劃研究；路徑規(guī)劃的仿真技術(shù)研究；傳感器技術(shù)、信息融合技術(shù)研究；智能機(jī)器人的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)。另外，還有中國(guó)科學(xué)院沈陽(yáng)自動(dòng)化研究所的AGV和防爆機(jī)器人；中國(guó)科學(xué)院自動(dòng)化所自行設(shè)計(jì)制造的全方位智能機(jī)器人視覺(jué)導(dǎo)航系統(tǒng)；哈爾濱工業(yè)大學(xué)于1996年研制成功了導(dǎo)游機(jī)器人。1.3 單片機(jī)及直流電機(jī)的發(fā)展單片機(jī)是一種集成電路芯片，是采用超大規(guī)模集成電路技術(shù)把具有數(shù)據(jù)處理能力的中央處理器CPU、隨機(jī)存儲(chǔ)器RAM、只讀存儲(chǔ)器ROM、多種I/O口和中斷系統(tǒng)、定時(shí)器/計(jì)時(shí)器等共跟那個(gè)集成到一塊硅片上的一個(gè)小而完善的微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。從上世紀(jì)80年代的4位、8位單片機(jī)，發(fā)展到現(xiàn)在的300M的高速單片機(jī)。目前單片機(jī)已經(jīng)參與到我們生活的各個(gè)領(lǐng)域，很難找到哪個(gè)領(lǐng)域沒(méi)有單片機(jī)的影子。導(dǎo)彈的導(dǎo)航裝置，飛機(jī)上不同儀表的控制，計(jì)算機(jī)的通訊與數(shù)據(jù)傳輸，工業(yè)自動(dòng)化過(guò)程的控制和數(shù)據(jù)處理，各種IC卡，豪華汽車(chē)的安全系統(tǒng)，錄像機(jī)、攝像機(jī)、全自動(dòng)型洗衣機(jī)控制，以及程控玩具、電子寵物等等，這些都離不開(kāi)單片機(jī)。更不用說(shuō)自動(dòng)控制領(lǐng)域的機(jī)器人、智能儀表、醫(yī)療器械以及各種智能機(jī)械了。因此，單片機(jī)的學(xué)習(xí)、開(kāi)發(fā)與應(yīng)用將造就一批計(jì)算機(jī)應(yīng)用與智能化控制的高科技人才。單片機(jī)的誕生是計(jì)算機(jī)發(fā)展史上的又一個(gè)里程碑。近年來(lái)，隨著高科技技術(shù)的發(fā)展，以及市場(chǎng)對(duì)產(chǎn)品功能和性能的要求不斷提高，直流電動(dòng)機(jī)的應(yīng)用更加廣泛，尤其是在智能機(jī)器人中的應(yīng)用。而作為其核心單片機(jī)，正朝著多功能、高速度、低功耗、大存儲(chǔ)容量和強(qiáng)I/O功能等方向發(fā)展。隨著計(jì)算機(jī)功能的不斷完善，單片機(jī)已更加廣泛地應(yīng)用在各種領(lǐng)域的自動(dòng)化、智能化等方面，特別是在直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速控制系統(tǒng)中。單片機(jī)具有體積小、功能全、抗干擾能力強(qiáng)、可靠性高、結(jié)構(gòu)合理、指令豐富、控制功能強(qiáng)，造價(jià)低等優(yōu)點(diǎn)。所以選用單片機(jī)作為控制系統(tǒng)的核心。直流電機(jī)PWM控制系統(tǒng)的主要功能包括：對(duì)直流電機(jī)的加速、減速，能夠很方便的實(shí)現(xiàn)電機(jī)的智能控制。直流電機(jī)PWM控制模塊電路主要由STC89C52單片機(jī)的I/O端口、定時(shí)計(jì)數(shù)器、外部中斷擴(kuò)展等控制直流電機(jī)的加速、減速以及轉(zhuǎn)彎，并且可以調(diào)整電機(jī)的轉(zhuǎn)速。其間是通過(guò)STC89C52單片機(jī)產(chǎn)生脈寬可調(diào)的脈沖信號(hào)輸入到L298驅(qū)動(dòng)芯片來(lái)控制直流電機(jī)工作。早期直流傳動(dòng)控制由模擬分離器件構(gòu)成，由于模擬器件有其固有的缺點(diǎn)，如存在溫漂電壓、零漂電壓等，使得模擬直流傳動(dòng)的控制系統(tǒng)精度以及可靠性都比較低。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，微處理器已經(jīng)越來(lái)越多的應(yīng)用于直流傳動(dòng)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了全數(shù)字化控制。微處理器已數(shù)字信號(hào)工作，控制手段靈活方便，抗干擾能力強(qiáng)。所以，直流傳動(dòng)控制采用微處理器實(shí)現(xiàn)全數(shù)字化，使直流調(diào)速系統(tǒng)進(jìn)入一個(gè)嶄新的時(shí)代。隨著集成電路級(jí)超大規(guī)模集成電路制造工藝的發(fā)展，微處理器性?xún)r(jià)比越來(lái)越高。此外，由于電力電子技術(shù)的發(fā)展，制作工藝的提升，使得大功率電子器件的性能大大提高。使微處理器普遍用于控制電機(jī)成為可能，利用微處理器控制電機(jī)完成各種新的、高性能的控制策略，使電機(jī)的各種能力得到充分發(fā)揮，使電機(jī)的性能更符合工業(yè)生產(chǎn)使用要求，還促使了電機(jī)生產(chǎn)商研發(fā)出各種如步進(jìn)電機(jī)、無(wú)刷直流電機(jī)、開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)等便于控制且使用的新型電機(jī)。對(duì)于簡(jiǎn)單的微處理器控制電機(jī)，只需利用微處理器控制繼電器、電子開(kāi)關(guān)元器件，使電路開(kāi)通或關(guān)斷就可實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)的控制?，F(xiàn)在帶微處理器的可編程控制器已經(jīng)在各種機(jī)床設(shè)備和各種生產(chǎn)流水線(xiàn)中普遍應(yīng)用，通過(guò)對(duì)可編程控制器進(jìn)行編程就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)的自動(dòng)化控制。對(duì)于復(fù)雜的微處理器控制電機(jī)，則要利用微處理器控制電壓、電流、轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)角等，使電機(jī)按給定的指令工作。通過(guò)微處理器控制，可使電機(jī)的性能有很大的提高。交流電機(jī)，不論是異步電動(dòng)機(jī)還是同步電動(dòng)機(jī)，結(jié)構(gòu)都比直流電機(jī)簡(jiǎn)單，工作也比直流電機(jī)可靠，但在頻率恒定的電網(wǎng)上運(yùn)行時(shí)，它們的速度不能方便的調(diào)節(jié)。高性能的微處理器的實(shí)現(xiàn)，為采用新的控制理論和控制策略提供了良好的物質(zhì)基礎(chǔ)，使電機(jī)傳動(dòng)的自動(dòng)化程度大大提高。1.4 課題主要研究?jī)?nèi)容系統(tǒng)采用STC89C52單片機(jī)作為核心控制單元，小車(chē)車(chē)體前方的紅外線(xiàn)傳感器檢測(cè)前方障礙物，用于判斷是否需要轉(zhuǎn)彎，防止小車(chē)碰到障礙物。本設(shè)計(jì)題目為基于單片機(jī)的自動(dòng)避障小車(chē)設(shè)計(jì)，主要研究小車(chē)的避障功能，小車(chē)遇到障礙物時(shí)，當(dāng)距離障礙物大于25cm，PWM信號(hào)自增，驅(qū)動(dòng)電機(jī)加速，小車(chē)加速前進(jìn)，當(dāng)小于15cm時(shí)，PWM信號(hào)自減，驅(qū)動(dòng)電機(jī)減速，小車(chē)減速前進(jìn)，并且小車(chē)采取相應(yīng)的避障措施。這里探測(cè)裝置必不可少，因?yàn)榧t外在距離檢測(cè)方面的準(zhǔn)確定位。所以采用紅外線(xiàn)傳感器作為探測(cè)裝置。運(yùn)用單片機(jī)搭建控制電路，把紅外信號(hào)接到單片機(jī)上，通過(guò)單片機(jī)對(duì)信號(hào)的檢測(cè)和處理，控制外圍電路使小車(chē)轉(zhuǎn)向，來(lái)避開(kāi)障礙物。通過(guò)H橋驅(qū)動(dòng)電路來(lái)控制電機(jī)的轉(zhuǎn)向和前進(jìn)。 2 工作原理及總體設(shè)計(jì)2.1 工作原理在這里我們采用STC89C52作為控制電路，把兩個(gè)紅外信號(hào)接到單片機(jī)上，通過(guò)單片機(jī)對(duì)信號(hào)的接收和處理，控制外圍電路使小車(chē)轉(zhuǎn)向，來(lái)避開(kāi)障礙物。通過(guò)H橋驅(qū)動(dòng)電路來(lái)控制電機(jī)的轉(zhuǎn)向和前進(jìn)。通過(guò)為微控制芯片對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，處理速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿(mǎn)足小車(chē)的運(yùn)行和避障的需求。也可以通過(guò)編寫(xiě)不同的程序，增加模塊來(lái)增加小車(chē)的功能。本小車(chē)使用STC89C52單片機(jī)作為主控芯片，它通過(guò)紅外線(xiàn)傳感器獲知前方的障礙物情況，若不存在障礙物，小車(chē)直線(xiàn)前進(jìn)；若左前方發(fā)現(xiàn)障礙物，左前放的紅外傳感器將信號(hào)傳給單片機(jī)，單片機(jī)作出處理后控制小車(chē)向右轉(zhuǎn)彎以躲開(kāi)障礙物；若右前方發(fā)現(xiàn)障礙物，右前放的紅外傳感器將信號(hào)傳給單片機(jī)，單片機(jī)作出處理后控制小車(chē)向左轉(zhuǎn)彎以躲開(kāi)障礙物；若正前方發(fā)現(xiàn)障礙物，則兩個(gè)紅外傳感器將信號(hào)傳給單片機(jī)，單片機(jī)作出處理后控制小車(chē)倒車(chē)至合適距離后，通過(guò)傳感器傳來(lái)的信號(hào)決定轉(zhuǎn)彎方向，以躲開(kāi)障礙物。2.2 總體設(shè)計(jì)通過(guò)學(xué)習(xí)相關(guān)技術(shù)資料可了解到，紅外測(cè)模塊是系統(tǒng)的關(guān)鍵模塊之一，紅外檢測(cè)方案的好壞直接關(guān)系到整體性能的優(yōu)劣，因此確定紅外檢測(cè)方案是總體方案的關(guān)鍵。檢測(cè)使用的紅外傳感器是專(zhuān)業(yè)的紅外避障傳感器，當(dāng)有障礙物時(shí)，它能夠反映出電平高低的變化，而且更加廉價(jià)易得，適合簡(jiǎn)單的避障。系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方框圖如圖2-1所示。圖2-1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方框圖根據(jù)系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)，系統(tǒng)包括以下模塊：STC89C52主控模塊、L298N電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、電源模塊、紅外檢測(cè)模塊等。各模塊作用如下：STC89C52主控模塊，作為整個(gè)智能小車(chē)的“大腦”，將根據(jù)傳感器的信號(hào)，控制算法做出控制決策，驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)等完成對(duì)智能小車(chē)的控制。電源模塊，為整個(gè)系統(tǒng)提供合適而又穩(wěn)定的電源。紅外檢測(cè)模塊，檢測(cè)障礙信號(hào)，為單片機(jī)提供前方道路信息。電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊，驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)完成智能車(chē)的加減速和轉(zhuǎn)向控制。3 硬件設(shè)計(jì)3.1 小車(chē)車(chē)體設(shè)計(jì)小車(chē)的車(chē)體是整個(gè)智能小車(chē)的載體，在這個(gè)載體上，添加合適的控制單元以實(shí)現(xiàn)智能化，因此這個(gè)小車(chē)車(chē)體需要符合相關(guān)的設(shè)計(jì)要求。我們有以下兩種方案可以考慮：方案1：市場(chǎng)上存在很多不同型號(hào)的電動(dòng)玩具小車(chē)，這種小車(chē)都有完整的車(chē)體和車(chē)輪以及電機(jī)和驅(qū)動(dòng)電路。但是這種小車(chē)存在很多的缺點(diǎn)，由于是成品電動(dòng)玩具車(chē)，一般都是裝配緊湊，要想在其才車(chē)體上安裝用于檢測(cè)的傳感器十分困難。還有就是這種小車(chē)一般采用的都是前輪轉(zhuǎn)向后輪驅(qū)動(dòng)的模式，不能方便迅速的進(jìn)行原地90度或180度旋轉(zhuǎn)。而且這種電動(dòng)玩具車(chē)多為直流電機(jī)，力矩小，負(fù)載性能差，且不易調(diào)速，因此我們放棄了此方案。方案2：買(mǎi)現(xiàn)成的車(chē)模。經(jīng)過(guò)反復(fù)考慮論證，我們制定了買(mǎi)左右兩輪分別驅(qū)動(dòng)，后萬(wàn)向輪轉(zhuǎn)向的車(chē)模方案。即左右輪分別用兩個(gè)轉(zhuǎn)速和力矩基本完全相同的直流減速電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，后裝一個(gè)萬(wàn)向輪。這樣，當(dāng)兩個(gè)直流電機(jī)轉(zhuǎn)向相反同時(shí)轉(zhuǎn)速相同時(shí)就可以實(shí)現(xiàn)電動(dòng)車(chē)的原地旋轉(zhuǎn)，由此可以輕松的實(shí)現(xiàn)小車(chē)坐標(biāo)不變的90度和180度的轉(zhuǎn)彎。綜上考慮，本設(shè)計(jì)選擇方案2。3.2 電源模塊 本設(shè)計(jì)為避障小車(chē)的設(shè)計(jì)，由于小車(chē)需要獨(dú)立運(yùn)行進(jìn)行避障，因此系統(tǒng)采用電池供電，我們考慮了如下幾種方案為系統(tǒng)供電。 方案1：采用12V蓄電池為系統(tǒng)供電。蓄電池具有較強(qiáng)的電流驅(qū)動(dòng)能力以及穩(wěn)定的電壓輸出性能。但是蓄電池的體積過(guò)于龐大，在小型電動(dòng)車(chē)上使用極為不方便。因此我們放棄了此方案。 方案2：采用6節(jié)1.5 V干電池共9V做電源，經(jīng)過(guò)7805的電壓變換后為單片機(jī)，傳感器供電。經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證小車(chē)工作時(shí)，單片機(jī)、傳感器的工作電壓穩(wěn)定能夠滿(mǎn)足系統(tǒng)的要求，而且電池更換方便。綜上所述，本設(shè)計(jì)采用方案23.3 電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊 電機(jī)的驅(qū)動(dòng)模塊是小車(chē)運(yùn)行的基礎(chǔ)，也是小車(chē)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)避障的實(shí)現(xiàn)方法，因此合適的電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊就顯得尤為重要。我們有以下幾種方案可以考慮。 方案1： 利用繼電器控制電機(jī)，通過(guò)繼電器的開(kāi)關(guān)來(lái)切換小車(chē)的速度，此方案電路簡(jiǎn)單，但是其有嚴(yán)重缺點(diǎn)，就是繼電器的響應(yīng)時(shí)間較長(zhǎng)，不利于小車(chē)較為精準(zhǔn)的躲避障礙，且易損壞,壽命較短,可靠性不高。 方案2： 利用電阻或者電位器控制電機(jī)，電阻或電位器控制電機(jī)的電壓，進(jìn)而達(dá)到控制電機(jī)速度的目的。但是，數(shù)字電阻元器件成本較高，且電機(jī)的電流較大，采用分壓的方法會(huì)降低效率，而且是指操作困難。 方案3： 利用三極管控制電機(jī)，三極管控制電機(jī)的電路原理簡(jiǎn)單，而且加速性能強(qiáng)，利用功率三極管組成的H型橋式電路如下圖3-1所示。圖3-1 H型橋式電路 用單片機(jī)控制功率三極管在占空比可調(diào)的狀態(tài)下工作，精準(zhǔn)的對(duì)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)整。H型橋式電路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(jiǎn)單的實(shí)現(xiàn)電機(jī)轉(zhuǎn)速大小和運(yùn)行方向的控制，由于電子三極管的開(kāi)關(guān)速度很快，其穩(wěn)定性也極強(qiáng)，是被廣泛采用的 PWM調(diào)速技術(shù)?，F(xiàn)市面上有很多此種芯片，我選用了L298N，L298N是一個(gè)具有高電壓大電流的全橋驅(qū)動(dòng)芯片，該驅(qū)動(dòng)芯片的工作頻率較高，而且一枚芯片可以控制兩個(gè)直流電機(jī)的運(yùn)行，還具有控制使能端。利用該芯片作為電機(jī)驅(qū)動(dòng)，操作方便，穩(wěn)定性好，性能可靠?jī)?yōu)良。 因此本設(shè)計(jì)選用方案3。3.4 電機(jī)模塊本系統(tǒng)為智能自動(dòng)巡航電動(dòng)車(chē)，對(duì)于電動(dòng)車(chē)來(lái)說(shuō)，其驅(qū)動(dòng)輪電機(jī)的選擇就顯得十分重要。我們綜合考慮了一下兩種方案。 方案1： 采用步進(jìn)電機(jī)，步進(jìn)電機(jī)不能直接接到工頻交流或直流電源上工作，而必須使用專(zhuān)用的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器，它由脈沖發(fā)生控制單元、功率驅(qū)動(dòng)單元、保護(hù)單元等組成。驅(qū)動(dòng)單元與步進(jìn)電動(dòng)機(jī)直接耦合，也可理解成步進(jìn)電動(dòng)機(jī)微機(jī)控制器的功率接口。雖然步進(jìn)電機(jī)已被廣泛地應(yīng)用，但用好步進(jìn)電機(jī)實(shí)非易事，它涉及到機(jī)械、電機(jī)、電子及計(jì)算機(jī)等許多專(zhuān)業(yè)知識(shí)。且步進(jìn)電機(jī)輸出力矩低，轉(zhuǎn)速升高力矩會(huì)下降，在較高轉(zhuǎn)速時(shí)會(huì)急劇下降，其轉(zhuǎn)速較低，不適用于有特定速度要求的系統(tǒng)。綜合比較考慮，我們放棄了此方案。 方案2：采用直流減速電機(jī)。直流減速電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)力矩大，體積小，重量輕，裝配簡(jiǎn)單，使用方便。由于其內(nèi)部由高速電動(dòng)機(jī)提供原始動(dòng)力，帶動(dòng)變速（減速）齒輪組，可以產(chǎn)生大扭力。能夠較好的滿(mǎn)足系統(tǒng)的要求，因此本設(shè)計(jì)選擇此方案。3.5 檢測(cè)模塊檢測(cè)模塊，是小車(chē)自動(dòng)避障的“眼睛”，它的存在至關(guān)重要，它為單片機(jī)提供障礙信號(hào)，為小車(chē)的運(yùn)行提供參考數(shù)據(jù)。檢測(cè)的方法很多，比如超聲波檢測(cè)、紅外線(xiàn)檢測(cè)等，綜合考慮，紅外線(xiàn)線(xiàn)檢測(cè)更加實(shí)用，因此我們采用紅外線(xiàn)檢測(cè)，市場(chǎng)上有現(xiàn)成的紅外E18-D50NK光電開(kāi)關(guān)，完全符合我們本次設(shè)計(jì)的要求，且使用簡(jiǎn)單，因此我們采用這種紅外避障傳感器作為檢測(cè)模塊。3.6 最終方案 經(jīng)過(guò)反復(fù)論證，最終確定如下方案：1、車(chē)模用兩驅(qū)車(chē)模。2、采用STC89C52單片機(jī)作為主控制器。3、用6節(jié)干電池供電。4、用紅外E18-D50NK光電開(kāi)關(guān)進(jìn)行避障巡航。5、L298N作為直流電機(jī)的驅(qū)動(dòng)芯片。4 硬件實(shí)現(xiàn)及單元電路設(shè)計(jì)4.1 主控制模塊主控制最小系統(tǒng)電路圖如圖4-1所示：圖4-1 最小系統(tǒng)電路圖4.2 單片機(jī)的復(fù)位電路與振蕩電路設(shè)計(jì)本系統(tǒng)采用STC系統(tǒng)列單片機(jī)，相比其他系列單片機(jī)具有很多優(yōu)點(diǎn)。一般STC單片機(jī)資源比其他單片機(jī)要多，而且執(zhí)行速度快；STC系列單片機(jī)使用串口對(duì)單片機(jī)進(jìn)行燒寫(xiě)，下載程序較為方便；STC51單片機(jī)內(nèi)部集成了看門(mén)狗電路；且具有很強(qiáng)抗干擾能力。 單片機(jī)的置位和復(fù)位，都是為了把電路初始化到一個(gè)確定的狀態(tài)，一般來(lái)說(shuō)，單片機(jī)復(fù)位電路作用是把一個(gè)例如狀態(tài)機(jī)初始化到空狀態(tài)，而在單片機(jī)內(nèi)部，復(fù)位的時(shí)候單片機(jī)是把一些寄存器以及存儲(chǔ)設(shè)備裝入廠(chǎng)商預(yù)設(shè)的一個(gè)值。 單片機(jī)復(fù)位電路原理是在單片機(jī)的復(fù)位引腳RST上外接電阻和電容，實(shí)現(xiàn)上電復(fù)位。當(dāng)復(fù)位電平持續(xù)兩個(gè)機(jī)器周期以上時(shí)復(fù)位有效。復(fù)位電平的持續(xù)時(shí)間必須大于單片機(jī)的兩個(gè)機(jī)器周期。具體數(shù)值可以由RC電路計(jì)算出時(shí)間常數(shù)。 復(fù)位電路由上電復(fù)位和上電與按鍵均有效的復(fù)位兩種基本形式。上電復(fù)位要求接通電源后，單片機(jī)自動(dòng)實(shí)現(xiàn)復(fù)位操作。上電瞬間RST引腳獲得高電平，隨著電容器的充電，RST引腳的高電平將逐漸下降。RST引腳的高電平只要能保持足夠的時(shí)間（2個(gè)機(jī)器周期），單片機(jī)就可以進(jìn)行復(fù)位操作。上電與按鍵均有效復(fù)位其原理和上電復(fù)位基本相同，另外在單片機(jī)運(yùn)行期間，還可以利用按鍵完成復(fù)位操作。本系統(tǒng)采用上電與按鍵均有效的復(fù)位電路，如下圖4-2所示：圖4-2 復(fù)位電路 單片機(jī)系統(tǒng)里都有晶振，在單片機(jī)系統(tǒng)里晶振作用非常大，全程叫晶體振蕩器，他結(jié)合單片機(jī)內(nèi)部電路產(chǎn)生單片機(jī)所需的時(shí)鐘頻率，單片機(jī)晶振提供的時(shí)鐘頻率越高，單片機(jī)的運(yùn)行速度也就越快，單片機(jī)執(zhí)行的所有指令都要依賴(lài)于這種時(shí)鐘頻率。一般工作條件下，普通晶振頻率絕對(duì)精度一般可達(dá)百萬(wàn)分之五十。高級(jí)晶振頻率的精度更高。壓控振蕩器（VCO）可以在外加電壓的作用下于一定范圍內(nèi)調(diào)整頻率。晶振用一種能把電能和機(jī)械能相互轉(zhuǎn)化的晶體在共振的狀態(tài)下工作，以提供穩(wěn)定，精確的單頻振蕩。 單片機(jī)晶振是為了給系統(tǒng)提供基本的時(shí)鐘信號(hào)。一般情況下一個(gè)系統(tǒng)共用一個(gè)晶振，以便于各部分保持同步。在部分特殊情況下使用不同的晶振，但是要通過(guò)電子調(diào)整頻率的方法保持同步。 晶振通常與鎖相環(huán)電路配合使用，以提供系統(tǒng)所需的時(shí)鐘頻率。如果不同子系統(tǒng)需要不同頻率的時(shí)鐘信號(hào)，可以用與同一個(gè)晶振相連的不同鎖相環(huán)來(lái)提供。STC89C52使用11.0592MHz的晶體振蕩器作為振蕩源，由于單片機(jī)內(nèi)部帶有振蕩電路，所以外部只要連接一個(gè)晶振和兩個(gè)容量在15pF至50pF之間的電容即可，如圖4-3所示。圖4-3 振蕩電路 由于單片機(jī)P0口內(nèi)部不含上拉電阻，為高阻態(tài)，不能正常地輸出高/低電平，因而該組I/O口在使用時(shí)必須外接上拉電阻。4.3 電源設(shè)計(jì)電源部分的設(shè)計(jì)主要采用7805芯片，使用7805芯片搭建的電路的優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單、實(shí)用，7805三端穩(wěn)壓IC內(nèi)部電路具有過(guò)壓保護(hù)、過(guò)流保護(hù)、過(guò)熱保護(hù)功能，這使它的性能很穩(wěn)定。能夠?qū)崿F(xiàn)1A以上的輸出電流。器件具有良好的溫度系數(shù)，因此產(chǎn)品的應(yīng)用范圍很廣泛，而且價(jià)格便宜。并且完全能夠滿(mǎn)足壁障小車(chē)單片機(jī)控制系統(tǒng)和L298N芯片的邏輯供電的供電需要。 7805芯片有3個(gè)引腳，分別為輸入IN端、輸出OUT端和接地GND端，通常情況下可以提供1.5A的電流，在散熱足夠的情況下可以提供大于1.5A的電流。7805芯片的輸入電壓可以為9V、12V、15V不等，輸出電壓穩(wěn)定在5V，正負(fù)誤差不超過(guò)0.2V。7805芯片如圖4-4所示。 圖4-4 7805芯片基于這樣的情況再結(jié)合電機(jī)的工作電壓，選取了6節(jié)干電池9V作為7805的輸入電源，搭建的電源部分電路如下圖4-5所示：圖4-5 系統(tǒng)電源模塊電路圖4.4 驅(qū)動(dòng)電路電機(jī)驅(qū)動(dòng)一般采用H橋式驅(qū)動(dòng)電路，L298N內(nèi)部集成了H橋式驅(qū)動(dòng)電路，從而可以采用L298N電路來(lái)驅(qū)動(dòng)電機(jī)。通過(guò)單片機(jī)給予L298N電路PWM信號(hào)來(lái)控制小車(chē)的速度，起停。其引腳圖如圖4-6所示，驅(qū)動(dòng)電路原理圖如圖4-7所示。圖4-6 L298N芯片引腳圖圖4-7 驅(qū)動(dòng)電路原理圖4.5 E18-D50NK光電開(kāi)關(guān)避障模塊本系統(tǒng)對(duì)障礙物的檢測(cè)采用E18-D50NK型號(hào)的紅外傳感器，E18-D50NK傳感器是一種紅外線(xiàn)反射式接近開(kāi)關(guān)傳感器，用于物體的反射式檢測(cè)，該傳感器具有體積小，功耗低，應(yīng)用方便，穩(wěn)定可靠等優(yōu)點(diǎn)。輸出信號(hào)為數(shù)字量，不需要進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，可直接與單片機(jī)的I/O口相連，檢測(cè)到目標(biāo)時(shí)信號(hào)線(xiàn)輸出是低電平，正常狀態(tài)時(shí)為高電平，為能讓單片機(jī)正常檢測(cè)，在信號(hào)輸出端需外接一個(gè)1K上拉電阻。檢測(cè)距離可達(dá)50cm，距離可通過(guò)可調(diào)電位器調(diào)節(jié)。圖4-8 E18-D50NK光電開(kāi)關(guān)光電開(kāi)關(guān)E18-D50NK的技術(shù)參數(shù): 1、輸出電流 DC/SCR/繼電器 Control output：100mA/5V供電 2、消耗電流 DC<25mA 3、響應(yīng)時(shí)間 <2ms 4、指向角：15,有效距離3-50CM可調(diào) 5、檢測(cè)物體：透明或不透明體 6、工作環(huán)境溫度：-25+55 7、標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)物體：太陽(yáng)光10000LX以下 白熾燈3000LX以下 8、外殼材料：塑料電氣特性： U:5VDC I:100mA Sn:3-50CM尺寸： 直徑:17MM 傳感器長(zhǎng)度:45MM 引線(xiàn)長(zhǎng)度:45CM 其工作原理如圖4-9所示：圖4-9 光電開(kāi)關(guān)工作原理圖 E18-D50NK紅外光電開(kāi)關(guān)發(fā)射出紅外線(xiàn)，被物體阻斷或部分反射，E18-D50NK內(nèi)部紅外接收管接收到反射回來(lái)的紅外線(xiàn)，然后有一個(gè)由高到低的電壓變化，E18-D50NK內(nèi)部電壓比較器根據(jù)這個(gè)電壓的變化輸出數(shù)電信號(hào)給單片機(jī)處理。當(dāng)有光線(xiàn)反射回來(lái)時(shí)E18-D50NK信號(hào)腳輸出低電平。4.6 紅外光電開(kāi)關(guān)傳感器的安裝我們所設(shè)計(jì)的紅外光電傳感器在每一側(cè)都有一個(gè)，為了可以全面的檢測(cè)前方障礙物的實(shí)際情況，傳感器的安裝方向?yàn)槁韵蛲?5度。紅外光電傳感器的實(shí)物安裝圖如圖4-10所示：圖4-10 紅外光電傳感器安裝圖4.7 小車(chē)車(chē)體總體設(shè)計(jì)本系統(tǒng)共設(shè)計(jì)兩個(gè)減速電機(jī)，分別置于車(chē)體兩端控制左右車(chē)輪；后輪使用萬(wàn)向輪，維持車(chē)身平衡；E18-D50NK紅外光電開(kāi)關(guān)置于車(chē)體前方左右兩邊；電池盒置于主板下方。小車(chē)車(chē)體設(shè)計(jì)如圖4-11所示：圖4-11 小車(chē)整體設(shè)計(jì)圖5 軟件設(shè)計(jì)與仿真調(diào)試該方案的編程思路是先確定主程序，之后根據(jù)各硬件電路功能來(lái)設(shè)計(jì)子程序模塊，最后再將各模塊嵌入主程序中。這樣編程結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，由于子程序模塊與硬件電路一一對(duì)應(yīng)，所以調(diào)試起來(lái)十分方便。本設(shè)計(jì)軟件方框圖如圖5-1所示。圖5-1 軟件設(shè)計(jì)方框圖5.1 主程序流程微機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，除了系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)，大量的工作是根據(jù)各生產(chǎn)設(shè)計(jì)應(yīng)用的實(shí)際需要怎樣的對(duì)象。因此，軟件設(shè)計(jì)占據(jù)了計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的重要地位。 單片機(jī)中的程序是控制整個(gè)系統(tǒng)的最重要的一部分，所有的控制系統(tǒng)中，程序的重要性是毋庸置疑的，要想寫(xiě)出合理的正確的程序，首先要做的是成功設(shè)計(jì)出對(duì)應(yīng)生產(chǎn)設(shè)備的控制程序的流程圖，也只有有完善合理的流程圖后，后續(xù)的編寫(xiě)程序就會(huì)順利很多。此次設(shè)計(jì)的智能避障小車(chē)為簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)，經(jīng)我們多方設(shè)計(jì)，確定其主程序流程圖如圖5-2所示。圖5-2 系統(tǒng)流程圖5.2 Keil uVision3環(huán)境Keil軟件是眾多單片機(jī)應(yīng)用開(kāi)發(fā)的軟件之一，keil uVision3不僅支持許多品牌的單片機(jī)，還支持ARM的開(kāi)發(fā)，Keil uVision3內(nèi)嵌C編程器/匯編器/工程管理器/調(diào)試器等功能模塊，是一款穩(wěn)定可靠的開(kāi)發(fā)工具，適用于不同層次的用戶(hù)，能夠滿(mǎn)足從專(zhuān)業(yè)的應(yīng)用開(kāi)發(fā)工程師到初學(xué)嵌入式軟件開(kāi)發(fā)的學(xué)生的所有使用要求。類(lèi)似于8051的智能平臺(tái)將大幅度縮短開(kāi)發(fā)周期，各大半導(dǎo)體廠(chǎng)商的所有ARM型號(hào)將逐一得到全面支持。還增添了一些更具人性化的功能，使初學(xué)者易學(xué)易懂。Keil的使用第一步 單擊Keil uVision3圖標(biāo)，出現(xiàn)如圖5-3所示界面：圖5-3 Keil uVision3開(kāi)始界面第二步 新建工程1、 單擊“文件”菜單，在下拉菜單中“新建”中選擇“新建工程”。2、 選擇保存路徑，輸入工程名，點(diǎn)擊保存。保存后會(huì)彈出如下圖5-4所示的對(duì)話(huà)框，單擊Atmel選項(xiàng)，選擇下拉菜單的STC89C52,單擊確定。圖5-4 芯片選擇界面這時(shí)出現(xiàn)下面的對(duì)話(huà)框，單擊“否”選項(xiàng)。4、單擊“文件”菜單，選擇下拉菜單中的“新建”選項(xiàng)中的“新建文件”，然后單擊“文件”菜單下的“保存”，出現(xiàn)保存對(duì)話(huà)框，輸入“文件名.c”或“文件名.asm”單擊保存，注：如果用C語(yǔ)言編寫(xiě)程序文件的擴(kuò)展名是.c，如果用匯編語(yǔ)言編寫(xiě)程序文件的擴(kuò)展名是.asm。5、添加文件右擊Target 1菜單下Source Group1，選擇其下拉菜單中的Add Files-選項(xiàng)，這時(shí)會(huì)出現(xiàn)添加文件對(duì)話(huà)框，單擊“.c”文件，之后單擊“Add”，當(dāng)“Source Group1”文件前出現(xiàn)加號(hào)，說(shuō)明添加文件成功，然后單擊“Close”。6、 在空白處編輯程序，并編譯程序。編譯步驟如下：第一步 單擊Project下拉菜單的Translate選項(xiàng)；第二步 單擊Project下拉菜單的Build Target選項(xiàng)；第三步 單擊Project下拉菜單的Rebuild all target files選項(xiàng)。編譯完成之后，軟件的Output Window窗口會(huì)出現(xiàn)“0Error(s)，0Warning(s)”，說(shuō)明編譯成功。7、 生成HEX文件右擊Project Workspace窗口下的Target 1,單擊下拉菜單中的“Options for Target Target 1”，出現(xiàn)下面對(duì)話(huà)框，選中Output選項(xiàng)卡下的“Create HEX File”單擊確定。單擊確定后，再單擊Project下拉菜單的Rebuild all target files選項(xiàng)，“Output Window”會(huì)出現(xiàn)“Greating hex file form-”如圖所示，HEX文件成功生成。5.3 單片機(jī)程序燒寫(xiě)打開(kāi)STC下載軟件，此時(shí)出現(xiàn)如下圖5-5操作界面：圖5-5 程序燒寫(xiě)界面1、將單片機(jī)與計(jì)算機(jī)連接起來(lái)，打開(kāi)單片機(jī)電源；2、單擊STC-ISP.EXE圖標(biāo)，出現(xiàn)上圖對(duì)話(huà)框；3、在上圖“單片機(jī)型號(hào)”選擇與所使用單片機(jī)相同型號(hào)的單片機(jī)；4、在上圖“最高最低波特率”處選擇與程序相對(duì)應(yīng)的波特率，一般默認(rèn)的波特率為115200；5、打開(kāi)HEX文件，單擊上圖“打開(kāi)程序文件”選項(xiàng)，按照文件設(shè)置的保存路徑選用編譯成功的擴(kuò)展名為HEX的文件，打開(kāi)文件；6、單擊“下載/編程”按鈕，下載程序。5.4 系統(tǒng)的安裝與調(diào)試本設(shè)計(jì)的智能避障小車(chē)，一共分為四大模塊。分別是單片機(jī)主控模塊、電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、紅外檢測(cè)模塊和電源模塊。其中的電源模塊和紅外檢測(cè)模塊采用現(xiàn)成的實(shí)物，無(wú)需焊接。單片機(jī)主控模塊的電路部分相對(duì)簡(jiǎn)單，對(duì)于焊接只要多加練習(xí)就可以了，但單片機(jī)的電路系統(tǒng)出現(xiàn)一處錯(cuò)誤，就會(huì)對(duì)后來(lái)的檢測(cè)造成極大的不便，而且電路的交叉線(xiàn)較多，對(duì)于各種鋒利的引腳都要注意處理，防止刺破帶有包皮的導(dǎo)線(xiàn)，造成短路現(xiàn)象。在小車(chē)的測(cè)試中，首先將電機(jī)控制小程序燒錄入單片機(jī)，通電后測(cè)試控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn)以及停止均正常。說(shuō)明電機(jī)及驅(qū)動(dòng)電路無(wú)誤。然后在程序中加入避障子程序，在小車(chē)運(yùn)轉(zhuǎn)正常時(shí)，調(diào)節(jié)避障效果的靈敏度達(dá)到理想效果。在調(diào)試程序時(shí)，發(fā)現(xiàn)有的指令不正確，導(dǎo)致電路功能不能完全實(shí)現(xiàn)，另外軟件程序中的延時(shí)過(guò)長(zhǎng)或過(guò)短等類(lèi)似問(wèn)題，都可以通過(guò)調(diào)試來(lái)解決。最后測(cè)試出合理的正確的程序，燒入單片機(jī)后，組裝出整車(chē)，完成小車(chē)的實(shí)物制作和整車(chē)驗(yàn)收。結(jié)束語(yǔ)本智能小車(chē)電路在硬件上采用了E18-D50NK紅外光電開(kāi)關(guān)組成的避障傳感器來(lái)避障。由于采用了6節(jié)干電池供電使系統(tǒng)的抗干擾性得到加強(qiáng)。在軟件上，充分利用了STC89C52的系統(tǒng)資源，使智能小車(chē)完美的實(shí)現(xiàn)了障礙物檢測(cè)、避開(kāi)障礙物自動(dòng)巡航等功能。本設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，調(diào)試方便，系統(tǒng)反映快速靈活，硬件電路由可拆卸模塊拼接而成有很大的擴(kuò)展空間。經(jīng)實(shí)驗(yàn)測(cè)試，該智能小車(chē)設(shè)計(jì)方案正確、可行，各項(xiàng)指標(biāo)穩(wěn)定、可靠。雖然智能小車(chē)系統(tǒng)有很多優(yōu)點(diǎn)，但在設(shè)計(jì)當(dāng)中也存在著一些不足。由于紅外光電開(kāi)關(guān)有檢測(cè)死角，對(duì)很小的障礙物難以檢測(cè)出來(lái)，所以在使用中需要注意障礙物大小。通過(guò)這次對(duì)作品的制作，使我學(xué)到許多東西，不管軟件方面還是硬件方面都需要掌握，還有合作協(xié)調(diào)方面，動(dòng)手能力，調(diào)試時(shí)候注意的事項(xiàng)，都有著很大的要求，使我收獲頗大。致 謝歷時(shí)幾個(gè)月的畢業(yè)設(shè)計(jì)已經(jīng)結(jié)束。通過(guò)自己不斷的努力以及老師的耐心指導(dǎo)和熱情幫助，本設(shè)計(jì)已經(jīng)完成。在這段時(shí)間里，老師嚴(yán)禁的治學(xué)態(tài)度和熱忱的工作作風(fēng)令我十分欽佩，他的指導(dǎo)使我受益匪淺。俗話(huà)說(shuō)興趣是最好的老師，在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)中我深深的體會(huì)到了興趣所帶給我的動(dòng)力。我們都是從小孩子過(guò)來(lái)的，都有著一段奇特的童年經(jīng)歷，我們都有著各式各樣的小玩具，我們總是嘆服人家的智慧，覺(jué)得人家有多么的了不起，能設(shè)計(jì)出那么好的東西，有些事我們想做但是總是缺少勇氣。但經(jīng)過(guò)此次設(shè)計(jì)后我將不再害怕，我在此次設(shè)計(jì)之前就打定主意為自己制作一個(gè)玩具，但這個(gè)過(guò)程是艱辛的，為了這次設(shè)計(jì)，我查閱了很多的資料，了解了很多關(guān)于單片機(jī)、驅(qū)動(dòng)電路等方面的知識(shí)，也去學(xué)習(xí)了那些枯燥的編程。這些不僅僅使我成功的設(shè)計(jì)制作出了此次的設(shè)計(jì)內(nèi)容，也將為我以后這方面的生活、工作帶來(lái)巨大的收益。我熱愛(ài)這次設(shè)計(jì)，喜歡那種成功之后的喜悅。我會(huì)把這種精神帶到以后的工作生活中，讓自己更加的充實(shí)。通過(guò)此次畢業(yè)設(shè)計(jì)，使我深刻的認(rèn)識(shí)到了學(xué)好一門(mén)專(zhuān)業(yè)知識(shí)的重要性，也了解了理論聯(lián)系實(shí)際的含義，并且檢驗(yàn)了我大學(xué)四年的學(xué)習(xí)成果。雖然在這次設(shè)計(jì)中對(duì)于知識(shí)的運(yùn)用不夠熟練。但我將在以后的工作和學(xué)習(xí)中繼續(xù)努力、不斷完善。這幾個(gè)月的設(shè)計(jì)是我對(duì)過(guò)去所學(xué)知識(shí)的系統(tǒng)提高和擴(kuò)充的過(guò)程，為今后的發(fā)展打下了良好的基礎(chǔ)。由于自身水平和專(zhuān)業(yè)知識(shí)有限，設(shè)計(jì)中仍舊存在諸多不足之處，敬請(qǐng)各位老師批評(píng)指正。參考文獻(xiàn)1 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高峰單片微型計(jì)算機(jī)原理與接口技術(shù)M.北京，科學(xué)出版社，200321 閻石數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)M.北京：高等教育出版社，198322 霍孟友單片機(jī)原理與應(yīng)用M.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，200423 許實(shí)章電機(jī)學(xué)：上冊(cè)M.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，199024 許實(shí)章電機(jī)學(xué)：下冊(cè)M.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，199025 周鄂電機(jī)學(xué)M.3版北京：中國(guó)電力出版社，199326 顧繩谷電機(jī)及拖動(dòng)基礎(chǔ)：上冊(cè)M.3版北京：機(jī)械工業(yè)出版社，200427 顧繩谷電機(jī)及拖動(dòng)基礎(chǔ)：下冊(cè)M.3版北京：機(jī)械工業(yè)出版社，200428 彭鴻才電機(jī)原理與拖動(dòng)M.北京：冶金工業(yè)出版社，2002附錄附錄A 整體電路圖附錄B 部分源程序#include <reg52.h> /調(diào)用單片機(jī)頭文件#define uchar unsigned char /無(wú)符號(hào)字符型 宏定義變量范圍0255#define uint unsigned int /無(wú)符號(hào)整型 宏定義變量范圍065535sbit biz_l = P11; /左邊避障sbit biz_r = P10; /右邊避障/*LN298電機(jī)驅(qū)動(dòng)IO口定義*/sbit qu_ll = P21; /左邊電機(jī)控制IN1sbit qu_zl = P20; /左邊電機(jī)控制IN2sbit qu_zr = P22; /右邊電機(jī)控制IN1sbit qu_rr = P23; /右邊電機(jī)控制IN2/*1ms 延時(shí)函數(shù)*/void delay_1ms(uint q)uint i,j;for(i=q;i>0;i-)for(j=120;j>0;j-);/*小車(chē)前進(jìn)函數(shù)*/void go()qu_ll = 1; qu_zl = 0; qu_zr = 0; qu_rr = 1; /*小車(chē)后退函數(shù)*/void back()qu_ll = 0; qu_zl = 1; qu_zr = 1; qu_rr = 0; /*小車(chē)左轉(zhuǎn)函數(shù) 只有一個(gè)輪子動(dòng)*/void left()qu_ll = 0; qu_zl = 0; qu_zr = 0; qu_rr = 1; /*小車(chē)左轉(zhuǎn)函數(shù) 左邊輪子后退 右邊輪子前進(jìn)*/void left_s()qu_ll = 0; qu_zl = 1; qu_zr = 0; qu_rr = 1; /*小車(chē)停下函數(shù)*/void stop()qu_ll = 0; qu_zl = 0; qu_zr = 0; qu_rr = 0;/*小車(chē)右轉(zhuǎn)函數(shù) 只有一個(gè)輪子動(dòng)*/void right()qu_ll = 1; qu_zl = 0; qu_zr = 0; qu_rr = 0; /*小車(chē)右轉(zhuǎn)函數(shù) 左邊輪子前進(jìn) 右邊輪子后退*/void right_s()qu_ll = 1; qu_zl = 0; qu_zr = 1; qu_rr = 0;/*紅外避障頭避障*/void hongwai_bizhang()if(biz_l = 1) && (biz_r = 1) /沒(méi)有障礙物時(shí)就前進(jìn) go();else if(biz_l = 0) && (biz_r = 0)/兩個(gè)傳感器都有障礙物時(shí)，先后退然后再右轉(zhuǎn) stop(); delay_1ms(100); back(); delay_1ms(500); right_s(); delay_1ms(380);else if(biz_l = 0) /左邊傳感器都有障礙物時(shí)，先停下然后再右轉(zhuǎn)stop();delay_1ms(100);right_s();delay_1ms(200);else if(biz_r = 0)/右邊傳感器都有障礙物時(shí)，先停下然后再左轉(zhuǎn)stop();delay_1ms(100);left_s();delay_1ms(200);go();/*主函數(shù)*/void main()while(1)