基于单片机的智能手推车的设计与研究

论文总字数：14296字

目 录

1·绪论 1

1.1 课题背景 1

1.2 国内外的研究现状分析 1

1.3 课题研究的目的和意义 1

2·系统方案设计 2

2.1 技术方案 2

2.2 循迹原理 3

2.3 系统总体框图 3

2.3 轨迹探测模块 4

2.4 单片机控制模块 5

2.5 电机及驱动模块 6

2.6 电源模块 7

2.7 工作原理 8

2.8 本章小结 9

3·硬件设计 9

3.1 控制模块 9

3.2 超声波模块 10

3.3 舵机模块 12

3.4单片机最小系统设计 12

3.5 循迹模块 13

3.6 压力传感器模块 14

3.7 本章小结 15

4·软件设计 15

4.1 系统总体流程图 15

4.2 循迹算法 15

4.3 程序设计 16

4.4 本章小结 16

5·设计结果与分析 16

5.1 成品展示 16

5.2 循迹与避障 17

5.3 设计分析 18

6·结束语 18

参考文献   18

致谢 20

基于单片机的智能手推车的研究与设计

杨帆

,jiangsu

Abstract：Currently, intelligent service robot is a very popular research direction, it has gradually penetrated into every aspect of people's lives. Especially the emergence of intelligent vehicles and intelligent vehicles developed on the basis of products have become the focus of widespread concern. Intelligent vehicle systems, including sensor information acquisition and processing, motor drive, control algorithms and control strategies and so on. Ultrasonic module detects the distance between the obstacle and the intelligent trolley, send this information to a single chip, controlled by the microcontroller trolley implement tracking and obstacle avoidance capabilities.

The design is based on a simple trolley intelligent microprocessor controlled, intelligent device which is planning an automatic intelligent trolley, trolley larger than the case of using the airport, so that the trolley runs intelligent and reasonable automatic navigation and intelligent distribution to recycling where reasonable each region occasions. This system uses a modular design, using only the Stroller emulator program into the device, and then use Dupont line connected to the microcontroller and the various modules, design, relatively simple and convenient.

The design focuses on how to solve the intelligent trolley tracking and obstacle avoidance. Control of the core of this system is AT89C51, trolley speed and steering controlled by the duty cycle, the duty cycle through the timer T0 interrupt PWM waveform to adjust. The use of ultrasound to detect the distance between the obstacle and the trolley, on the road by a tracking module for testing, and the pavement detection signal feedback to the microcontroller, then microcontroller to be received signal analysis to determine and adjust the left and right wheel motor speed to control steering the car, so the car can successfully avoid obstacles, and to a fixed destination.

Key words: intelligent trolleys, AT89C51 microcontroller, tracking module, motor drive

1·绪论

1.1 课题背景

智能车技术的发展，它一方面是科学技术发展的一个综合性的结果，另一发面它也是生产力发展的需求的必然结果，也是人类自身发展的必然结果。那么人类的发展随着人们这种社会发展的情况，人们越来越不断探讨自然过程中，在改造自然过程中，认识自然过程中，实现人们对不可知世界的认识和改造，这也是人们在科技发展过程中的一个客观需要。

本课题背景的对象是智能手推车。各大机场及商场使用的手推车都必须有数个专人来将使用后分布在各个角落的手推车回收到相应位置，人工成本高，并且效率低下。智能手推车则可以在旅客弃车后自动寻找最近并且有需求的手推车集中地点。从理论和技术上看，此智能手推车集成了智能机器人的多项关键技术，具有较强的代表性；从市场前景上看，智能手推车大大节约了人工成本，提高了手推车的使用效率。

智能手推车制作过程中，应用到了大学期间所学过的单片机知识、电路知识以及编程知识，是典型的高新技术综合体。

1.2 国内外的研究现状分析

智能车作为现代社会的高级产物，也是新世纪技术飞跃的重要标志。它拥有智能化的“眼睛”、“大脑”和“脚”。随着科学技术的发展，国内外也越来越注重对智能车技术的研究，并广泛地应用于实践之中。国外对智能车的研究起步较早，它的发展经历主要有三个阶段：

第一阶段：20世纪50年代，对智能车的研究刚刚起步。1954年，世界上第一台自主引导车系统AGVS由美国公司研发。

第二阶段：20世纪80年代，一些主要的发达国家开始进一步对智能车的深入研究。欧洲、美洲、亚洲的一些国家也深入研究智能车，并取得了显著的成效。

第三阶段：20世纪90年代以后，世界上大部分国家都致力于对智能车的研究，对智能车都有了深入、系统的研究。最广泛地应用是：大部分国家都将智能车应用于生活中，逐渐成为人们生活中乐趣。

而我国对智能技术的研究起步较晚，尤其对智能车的研究，于20世纪80年代才开始渐渐注重对智能车的研究。不过，我国也取得一些显著成就。但不管国内还是国外，对于智能手推车的研究都不是太过于深入。一方面，由于诸多限制，智能手推车并不能广泛地应用于社会生活中；另一方面，人们对于智能手推车的研究并不是那么感兴趣。

1.3 课题研究的目的和意义

该课题研究最主要的目的是为了克服目前机场等场合行李手推车被随意遗弃后回收人工成本过高以及没有被及时回收闲置得不到有效利用的状况。目前，许多国内外的大学和研究机构都致力于研究基于单片机的智能车，研究主要包括循迹避障等。

该智能手推车是一种具备智能感知、自动跟随功能的新型手推车，是机器人的典型代表。它主要由六大部分组成：舵机模块、电机模块、超声波模块、CPU、压力传感器模块和循迹模块。它主要实现循迹功能和避障功能，当智能手推车上的压力传感器检测为空时，手推车开始工作，可以实现手推车自动寻找路线，成功避开障碍物，回到手推车集中地点。

该智能手推车可以作为机器人的典型代表。它可以分为四大组成部分：传感器检测部分、超声波模块、执行部分、单片机。该智能手推车与一般智能机器人一样，具备智能机器人的自动循迹与避障功能。

此智能手推车的设计也具有一定的重大意义。通过此次智能手推车的设计，不仅巩固了自己所学过的单片机知识、电路知识和编程知识，而且也极大地提高了自身的动手实践能力。同样，若是此智能手推车能够应用于机场等场合，这会极大提高手推车的利用率，大大减少人工成本。这对社会的发展具有一定的推动作用。

2·系统方案设计

本系统可分为四个部分和五大模块：四个部分包括电源部分、检测部分、驱动部分和控制部分，五大模块包括舵机模块、电机驱动模块、超声波模块、循迹模块和压力传感器模块；其中控制部分是以AT89C51单片机为核心，电机驱动模块主要是L298N、直流减速电机。其系统方案设计图如图2所示。

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