基于51单片机的智能小车设计

 2023-04-12 03:04

论文总字数:18114字

摘 要

智能化是我们当代社会重点的发展方向,不久的将来智能化也会逐渐的普遍起来。智能小车就是智能化的体现,智能车也会慢慢的成为我们离不开的交通工具。本课题是基于单片机的智能小车设计。本课题以MCS51微控制器作为核心控制模块,具有自动避障功能;按路面的黑色轨道寻迹行驶功能;按照前方的光源进行趋光行驶的功能;用LCD1602显示智能小车的速度、路程、直流电机正反转及一些相关状态。本次设计采用的是ATMEL公司的STC89C52作为核心控制芯片。利用红外线反射式光电传感器检测黑线实现小车循迹,利用超声波传感器检测道路上的障碍并提示,利用光敏传感器检测趋光功能,采用ISD4004芯片作为声光报警功能模块的的核心芯片,利用16键盘控制LCD1602显示小车的速度和路程及直流电机的正反转及相关状态。本次课题的设计还是比较的简单,能够在一定的程度上体现智能化。


关键词: 智能小车; STC89C52; LCD1602;传感器

The smart car based on micro controller

Abstract

Intelligence is the direction of development of our contemporary society focus, the near future intelligence will gradually popular. Reflect the smart car is intelligent, smart car will gradually become our inseparable transportation.This topic is the design of intelligent car based on scm. This paper takes MCS51 micro controller as the core control module, automatic obstacle avoidance function; according to the road black track tracing driving function; looking ahead and moving point source in place of the phototactic function; calculate and display time and sound by walking distance and walking alarm function.The design is based on the ATMEL company"s STC89C52 as the core control chip. To realize the vehicle tracking detection of black infrared reflective photoelectric sensor, using ultrasonic sensors to detect obstacles on the road and prompt, phototactic function using photosensitive sensor, using ISD4004 chip as the core chip of the acousto-optic alarm function module, using 16 keyboard control LCD1602 display reversing car speed and distance and the DC motor and the related state. The design of this project is relatively simple, can reflect the intelligence in a certain extent.

Keywords:Smart car; STC89C52 ; LCD1602; Sensor

目录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪 论 4

1.1 智能小车的意义和作用 4

1.2 智能小车的现状 4

1.3 智能小车的任务和要求 5

第二章 方案设计与分析 6

2.1 主控电路设计 6

2.1.1 主控芯片的选择: 6

2.1.2 4×4控制键盘原理: 6

2.2 电机驱动模块 7

2.3 循迹模块 8

2.4 自动避障模块 9

2.5 测速模块 9

2.6 显示模块 10

2.7 趋光模块 10

2.8 电源模块 11

第三章 硬件设计与仿真 12

3.1 总体设计 12

3.2 主控电路 12

3.3 驱动电路 14

3.4 循迹电路 17

3.5 测速电路 18

3.6 显示电路 18

3.7 趋光电路 20

3.8 电源电路 21

第四章 软件设计与仿真 23

4.1 软件介绍 23

4.1.1 protel99se简介及使用说明 23

4.1.2 keil简介及使用说明 23

4.1.3 protues简介及使用说明 23

4.1.4 Multisim简介及使用说明 24

4.2 各模块程序模型图: 24

4.2.1 主程序框图说明 24

4.2.1 电机驱动框图说明 24

4.2.3 循迹框图说明 26

4.2.4 距离检测模块说明 27

4.2.5 显示模块框图说明 28

第五章 总结与展望 29

参考文献 31

附录一 32

第一章 绪 论

1.1 智能小车的意义和作用

智能化是当今社会的一种最新的研究发明,同时也会是以后的发展趋势,所谓的智能化就是在我们事先设定好的模式情况下不用人为的去控制,而是智能的去实现相应的功能和状态,是众多高新技术综合集成的载体。智能车辆是目前世界对于汽车产业重点的研究方向,是一种新型的交叉学科领域。智能车辆在不久的将来必将汽车工业的重点,以后我们出行运用到的绝大部分交通工具都将由智能车辆代替。目前像深圳的比亚迪汽车就是在不停的往新能源汽车方向发展,这也必将是对车辆智能化的另一种阐述。当前我国每年都会举办电子设计大赛,而像飞思卡尔等智能小车的项目每年都有,足以看出中国对电动智能化小车的重视程度。另一方面由于智能小车成本低廉,且目前社会越来越追随自动化技术的,智能车辆已在许多工业部门获得了广泛的应用。从上面的论述中,我们知道不管是对于科技的创新,理论科学的研究,还是在汽车工业将来的发展方向来讲,智能小车都是有研究必要的。智能化的出现,即将给我们的生活带来非常大的便利。智能化汽车可以提高燃油经济性能,使行驶性能更加优越,降低了油耗,降低了用车成本。可以说,智能科技正是一只看不见的手,正在潜移默化的改变着人们的生活。

1.2 智能小车的现状

当下社会,随着人民对生活质量的提高,提倡科技创新,鼓励开发各种环保设备。所以智能小车的发展很快,从简单的实现寻迹、趋光、避障、声光报警等小功能已经逐步运用到各个不同的行业领域。包括我国在内的世界各国都在智能微化领域正在进行很多研究,并取得了很大的成果。比如在军事侦察与环境探测方面:随着现在战争都是高科技战争,对军事侦察提出了更高的要求,一个国家要想在军事方面进步就必须要重视对军事侦察的建设,不断的研制出更多的智能化科技产品。比如:我国现在就有多种多用途的侦察器材和探测设备、安全激光测距仪、夜视装置和卫星全球定位仪等设备,在广泛的应用先进的科学技术,不断的进行科技创新的基础上,我国的军事实力更上了一个层次。随着智能化的逐渐广泛使用,更加加强了我国军事的科技化,这样才能跟上时代的步伐。例如:在战场上我们可以利用智能化来清除雷达,检测一下敌情,可以减少不必要的伤害;还有就是我国北斗卫星的研发为的就是保持我国军事的机密性,增加了我国在国际上的地位;在民用上,众所周知现在我们已经进入了智能时代,我们可以用智能检测化学药品的泄漏,以及天然气等的泄漏,可以帮助我们居民提高生活的安全系数。也许不久的将来我们还会出现智能管家,这样大大的给人民的生活带来了便利。

1.3 智能小车的任务和要求

本课题基于红外传感器、距离传感器等作为智能电动车的导航系统,以MCS51微控制器作为核心控制模块,具有自动避障功能;按路面的黑色轨道寻迹行驶功能;寻找前方的点光源并向着光源行驶的功能;用LCD液晶显示屏显示智能小车的速度、路程、直流电机的正反转状态、及声光报警功能。本次课题的任务要求就是在完成上面各个模块功能的基础上,加强自己的汇编能力及熟悉并掌握单片机的相关知识。并在遇到一些问题时自己能够拥有解决问题的能力,培养自己的动手能力的同时,培养自己的互帮互助能力。一些要求就是熟悉智能模型车的机械结构了原理;掌握智能模型车的检测电路、驱动电路及显示电路的工作原理;掌握各种传感器技术及控制算法;掌握硬件设计与软件编程的方法。成果要求:基于protel99se的完整的电路原理图;基于protues的单片机的16键盘控制智能小车的速度、路程及直流电机的正、反转仿真;基于Multisim的局部电路模块仿真(信号放大器、H桥驱动电路、直流电源电路);及相关各个模块的程序清单。

第二章 方案设计与分析

2.1 主控电路设计

本课题是基于单片机的智能小车的设计,由于单片机的使用成本低,功能强大,且用途方法等特点。在本次毕业设计中我采用的STC89C52芯片,主控电路顾名思义就是对整个电路进行控制,在本次课题中起主导的作用。它结合各个模块的相关电路控制着智能车各个功能的实现。STC89C52是我们在进行单片机设计中使用最常用的单片机芯片之一。它的可编程的存储器的容量具有8K。所以当它工作起来时,性能很高,功率消耗很少。但是在刚设计这款芯片时,该芯片还是有很多的不足,但是随着不断的改进使得该芯片现在具有许多传统的单片机不具有的功能。是一款比较经典的MCS-51内核芯片。因为该单片机拥有8位的CPU和8K的高存储容量,所以,该芯片工作起来的效率很高。是一款不错的芯片。在本次课题中选择这款单片机能够很好的完成本次课题的任务。

2.1.1 主控芯片的选择:

方案一:由于STC89C52具有32个I/O口,以及能满足小车各部分对I/O口的需求,另一方面,在本课题中只需要一个单片机就可以很好的对智能小车实现控制。

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