论文总字数：16177字

摘 要

随着智能技术的不断发展，智能技术给人们的生活带来了越来越多的便利，智能小车也是值得研究的对象之一。本文中设计的智能小车以STC89C52单片机为小车的控制核心；采用四个红外光电对管检测路面上的黑线，并将信号传达给单片机，单片机按照预定的工作模式控制小车在特定区域循迹行驶；采用单个E18-D80NK光电传感器检测障碍物，将信号传达给单片机，使单片机按预定的工作模式控制小车避障；采用光电发射传感器和码盘检测小车的行驶速度，通过细化设计要求，结合传感器技术、电机控制技术等相关知识共同实现小车的循迹、测速、避障功能，达到设计目标。

关键词： 单片机 循迹 避障 测速 传感器

Intelligent self-tracking car

Abstract

With the development of intelligent technology, we have found that intelligent technology has brought more and more convenience to our life. In this paper the design of intelligent vehicle based on STC89C52 SMC as the control core of the car; uses the four infrared photoelectric tube detect the black line on the road and transmit the signal to the SMC, according to a predetermined working mode ,SMC control the car to drive in the specific area of tracking;uses a single E18-D80NK photoelectric sensor to obstacle detection, signal will be transmitted to the SMC, the SMC control the car to pass the barrier at a predetermined working mode;uses the photoelectric emission sensor and encoder to detect the speed of vehicle;uses the LCD1602 to show the speed of vehicle,through refining the design requirements, combines with sensor technology, motor control technology and other related knowledge to achieve car tracking, velocity and barrier function, and achieve the design goal.

Keywords： single chip microcomputer; tracking barrier; speed detection; sensor

目录

摘 要 II

Abstract III

目录 1

第一章 绪论 2

1.1背景 2

1.2研究的目的和意义 2

第二章 系统的总体设计 4

2.1整体设计方案 4

2.2系统方案的选择 4

2.2.1主控模块 4

2.2.2电动机驱动模块 5

2.2.3电机 5

2.2.4电源模块 5

2.3系统的硬件组成 5

第三章 系统的硬件设计 8

3.1单片机电路的设计 8

3.1.1单片机功能特性描述 9

3.1.2晶振电路 9

3.1.3复位电路 10

3.2电机驱动模块 11

3.3红外循迹模块 14

3.3.1红外探头 15

3.3.2中控板 15

3.4避障模块 15

第四章 系统的软件设计 17

4.1循迹模块 18

4.2单片机模块 19

4.3电机驱动 19

4.4避障模块 20

4.5本系统的编译器 21

第五章 系统的总体调试 22

5.1硬件的测试 22

5.2系统的软件测试 22

参考文献 23

附录一 程序 25

第一章 绪论

1.1背景

从20世纪50年代智能技术的出现发展至今，智能技术的运用已经遍及工业、机械、电子、交通甚至国防等诸多领域。随着智能技术的不断优化和改善，智能技术已经在潜移默化中改变着人们的生活方式。人们不断探索改进智能技术，使智能技术服务于人类，最终就是为了实现机器代替人们劳动。

随着人们对汽车依赖程度的不断提高，汽车在挺高人们生活质量的同时也给社会带来了各种各样的问题，比如交通安全问题、尾气污染问题、交通拥挤等。

世界各国对智能小车已经做了许多研究，己经应用于军事和探测等重要领域。上个世纪60年代，美国为了与前苏联争夺太空资源，大力开发星球探测系统。美国不仅向月球发射了两次无人探测车，而后美国火星探测者号探测车又成功登上了火星。这些无人探测车实验使智能技术的发展向前迈进了一大步，并为以后的外星探测提供了宝贵的经验。

智能小车发展很快，最初的智能小车只能实现简单的行驶功能。而现在一般的智能小车已经可以实现循迹、避障、检测贴片、测速、避崖等功能，在最近的电子设计大赛中，智能小车又加入了声控等功能。在这些设计大赛中，飞思卡尔智能小车尤为突出，智能小车实现的技术要求也相对高许多。

1.2研究的目的和意义

STC89C52单片机的应用领域十分广泛，包括计算机外部设备、工业实时控制、仪器仪表、通讯设备、家用电器等各个领域，功能足以实现许多生产的需要。作为一个简易的单片机模型却被广泛的应用于各个领域，学习和应用这种单片机，就可以了解单片机的构造和内部电路，同时满足实际产品开发的需要，这也是智能化技术发展的必然趋势。

传感器的作用是负责感知信息的部分。类似于人类的听觉、触觉等感官系统，接收外界信息并将信息传递给中央处理器（相当于人类的大脑）。红外循迹模块的每个传感器相对独立，各自负责相应位置的信号探测。避障是在循迹技术的基础上判断前方障碍物，当遇到障碍物时立即停止，当小车检测不到避障传感器发出的信号时，重新执行循迹程序。避障传感器与循迹传感器的类型不同，可以探测的距离更远，可调节范围也更大。

智能小车主要由三个部分组成，分别传感器检测部分、中央处理器和执行部分。智能小车要实现自动循迹避障功能，需要传感器检测地面和前方障碍物的信息。小车要能够实现自动识别路线，选择正确的行进路线，当检测到障碍物时直接停止前进。设计中的传感检测部分不需要图像识别的系统，只要求有简单的感知系统就可以，这大大节省了传感器检测部分的成本，所以我们舍弃了CCD传感器而考虑使用廉价的红外光电传感器。智能小车中央处理器即为单片机，选用AT89C52型单片机，通过软件编程控制整个电路。智能小车的执行部分是电机及电机驱动模块，负责控制小车行驶中的速度和方向。单片机直流驱动电机一般有两种方案：第一，选择有PWM功能的单片机，这样可以实现精确调速；第二，可以通过软件编译模拟PWM输出调制，需要一定的工作量，但是我们可以考虑的单片机类型就变多了。根据小车所需功能情况及对应的工作难度，采取方案二较为合适。

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