摘 要

随着科学技术和智能化的发展，研发智能车是大势所趋，而智能公交小车则是智能车中的重要组成部分。本文介绍了一种基于单片机的智能公交小车系统的设计。该设计以STC89C52单片机为系统控制核心，STC89C52是MCS-51系列单片机的增强型。实现方法是利用红外光电传感器对路上的黑色轨迹进行探测，把探测到的信号送入相应电路处理，然后将处理后的信号送入中央控制单元，经单片机处理后再将控制信号送入L298N电机驱动模块来控制小车电机。并且利用单片机编程产生PWM波送入电机使能端来实现速度调节功能。本设计结构简单，且实现功能满足要求。本文主要介绍了该系统硬件以及软件部分的设计过程。

关键词：单片机；PWM调速；电机驱动；循迹；传感器

Abstract

With the development of science and intelligence, developing the intelligent vehicle is the wave of the future, and intelligent bus is the important part of intelligent vehicles. This paper introduces a design of intelligent car system based on microcontroller.STC89C52 microcontroller is used as the system control core for this design, which is the enhancement of MCS - 51 series microcontrollers.This idea uses infrared photoelectric sensors to detect the black line on the road,it transmits the detected signals to the signal processing circuit, then puts the processed signal into the microcontroller, microcontroller will take processed control signal into L298N for driving the motors. Also PWM wave which is generated by programming is transmitted to motor control module in order to realize the speed control. This design has simple structure, and the experimental results meet the requirements. This paper will mainly introduce the design process of the hardware and software.

Key Words:Microcontroller;PWM speed modulation; Motor driver; Tracing;Sensor

目录

摘要 I

Abstract II

第1章 绪论 1

第2章 模拟公交控制系统设计方案 2

2.1系统设计要求 2

2.2系统设计方案 2

第3章 模拟公交控制系统关键模块电路设计 4

3.1信息处理模块的实现 4

3.1.1复位电路 5

3.1.2时钟电路 5

3.2路面循迹系统的实现 6

3.3电机驱动电路的设计与实现 8

3.3.1电机的选择 8

3.3.2H桥式电机驱动原理 9

3.3.3L298电机驱动电路 10

3.4直流调速分析 11

3.5报站电路 13

3.6供电电路 13

3.7本章小结 13

第4章 模拟公交控制系统软件设计 15

4.1主程序设计 15

4.2端口定义模块 16

4.3初始化函数 17

4.4延时子函数 18

4.4.1软件延时 18

4.4.2定时3秒程序 18

4.5循迹状态扫描子函数 19

4.6电机控制子函数 21

4.7调速子函数 23

4.7.1PWM波的产生 23

4.7.2按键检测与速度处理子函数 24

4.8报站子程序 26

4.9本章小结 27

第5章 小车制作与功能测试 28

5.1智能公交小车的制作 28

5.2智能公交小车的测试 28

5.3本章小结 28

第6章 总结与展望 30

6.1总结 30

6.2展望 30

参考文献 30

附录A系统原理图 32

附录B小车实物图 33

附录C设计源代码 34

致谢 41

第1章 绪论

随着现代科学技术的迅猛发展，相应的也带动了汽车行业的发展，私家车出现在寻常百姓家，同时也加速了环境污染的恶化。同时由于不安全的因素“人”的问题，每年导致的交通惨剧不断发生。在提倡绿色出行节能环保的今天，怎样生产出无污染排放环境友好型的无人驾驶智能车成为了人们日益关心的焦点^[1]。 智能车作为机械现代化的新产物，必将成为将来各个领域不可或缺的组成。智能小车通常具有自动循迹避障、报站以及智能调速等功能。智能公交小车相比于传统的汽车来说具有更高的安全性和应用性，这也将大大降低交通事故的发生率。

机械自动化和智能控制的发展,使得智能小车在社会生活中的作用越来越大，智能小车系统的研究已成为近几年的大热话题。美国航天航空局喷气推进实验室研制的“勇气”号和“机遇”号火星车分别于2004年1月3日和24日登陆火星执行探测任务，在火星进行了为期三个月的探索，总行程达600米以上，成功完成探测任务^[2]。“勇气”号和“机遇”号火星智能车能够在火星上实现避障处理寻找最佳路径和自主驾驶。类似于火星车，智能公交小车要实现无人驾驶同样需要达到那样的设计要求。

智能车在人类生活的各个领域得到使用，都希望能够利用智能化的操作来提高工作效率，使人类生活水平得到不断的提高。近几年在智能公交方面的话题研究也不断引起人们的关注，国内更是开展了一系列旳智能公交系统的竞赛活动。研发无人驾驶公交系统迫在眉睫，采用控制器和GPS卫星定位技术相结合，外加红外智能传感等模块，实现智能操作^[3]。智能小车技术应用于人们触及到的很多工作场合，在无人工厂、勘探机器人、无人驾驶汽车等领域大显身手，广泛作用于人工智能和自动控制等学科的创新研究^[4]。本文以 STC89C52单片机为中央控制单元，利用红外光电传感器实现路面黑色轨迹线的采集，并进行处理整形送入控制器驱动直流电机，同时利用PWM调速实现对智能小车的车速控制，完成调速算法，从而实现智能公交系统模型的功能实现。

第2章 模拟公交控制系统设计方案

2.1系统设计要求

设计一种智能公交小车系统。通过红外光电传感器和电机，控制小车的转向和速度，使智能公交小车能稳定地按给定的引导线行驶，在设定的位置停止鸣笛，并停止设定的时间，到达停止点自动停止前进。要求停止点离引导线末端小于3cm，停车时间误差小于1s。制作出样品并写出设计报告。

2.2系统设计方案

 经过分析系统功能要求得出，该智能公交控制系统大致包括四大模块：路面信息检测模块、信息处理模块、电机驱动模块和直流调速模块。整个智能公交控制的系统框图如图2.1所示。

图2.1 智能公交控制系统框图