基于单片机的智能循迹小车控制系统设计

论文总字数：22787字

摘 要

智能是在特定环境中，按照事先预设的程序模式自动运作，不需要人为的干涉管理，就可以代替人们完成作业。这一次我设计的基于单片机的智能循迹小车，应用STC89C52单片机作为小车的微控制器，以及ST178红外传感器来进行小车的方向和速度控制达到循迹的作用，并且利用超声波传感器对障碍物做出判断。小车能够在白色赛道上循黑线，并且避开障碍物行驶。智能化环境正在逐步改善人们的生产生活，智能化是现代化社会发展的正确方向，智能车尤其体现其中。

关键词：智能；红外循迹；超声波避障；智能车

Intelligent Tracking Car Based on Single Chip Microcomputer Controlling System

Abstract

According to the presupposition of the program mode operation automatically, intelligence can replace people to finish the work without the need of human interference management in a specific environment.So I design a microcomputer intelligent tracking car, STC89C52 as the micro-controller of the car, and ST178 infrared sensors to control the direction and speed of the car.Furthermore,this car uses the ultrasonic sensor to avoid the obstacles.To conclude,the car can follow the black line on the white circuit and avoid obstacles.Intelligent environment is gradually improve the production and living of people, intelligence is the right direction in the development of modern society, particularly the smart car.

Keywords: Intelligence; Infrared tracking; Ultrasonic obstacle avoidance;Smart car

目 录

摘要 I

Abstract II

第一章 引 言 4

1.1 课题研究的背景与意义 4

1.2 本次项目设计完成的任务 4

第二章 总体设计方案 6

2.1 关于车体的设计 6

2.2 总设计方案 6

2.3 系统框图 6

第三章 硬件设计方案 8

3.1 车体的选取 8

3.2 主控芯片的选取 8

3.3 电源模块 9

3.4 电机驱动模块 10

3.5 循迹模块 11

3.6 避障模块 14

3.7 硬件方案总结 15

3.8 元件总清单 15

第四章 软件设计方案 17

4.1 系统主程序流程图 17

4.2 软件设计方框图 17

4.3循迹模块子程序 18

4.4避障模块子程序 19

第五章 小车的安装与调试 21

5.1 安装和焊接智能小车的步骤 21

5.2 调试智能小车的各功能模块 22

第六章 总 结 27

致 谢 28

参考文献（References） 29

附录 1 小车电路原理图 30

附录 2 源程序 31

附录 3 实物 40

1. 引 言

1.1 课题研究的背景与意义

现如今我们的生活已经离不开汽车，汽车为我们的生活与工作带来了极大的便捷，无论是出行，还是运输。这就造成了人们对汽车以及其各方面的优良性能有着极大的需求。在这种情况下，专业的研究人员开始研究智能化的汽车和汽车周边用具。望能够在这样的市场需求下了解更多智能车的相关知识，我进行了基于单片机的智能循迹小车控制系统设计的研究。

我们可把智能小车认同为机器人的其中一种，编程后的智能小车也是可以自动完成各种任务的，这是一种小型的特殊的机器人。和我们平时能够普遍见到的传统意义上的机器人比较，它的结构相对简单，电路与程序都不复杂，材料和成本又不高，能够带来很好的趣味性。从这些方面出发，吸引了广大相关专业的学生和机器人爱好者，深受大众的喜爱。每年的全国各个电子设计竞赛一般都会设有关于研究智能车的类目，甚至一些国际设计大赛。由此可见，对于研究智能小车的工作，国家是给予重视的。

在我们国家，工业制造领域是机器人最主要的应用领域，工业型机器人现如今在中国的总共装机量不低于十二万台，国内产机器人在这当中占有量大概是三分之一，四万台左右。现在全世界，总共装有机器人台数七千五百万台，国内数量与之相比，只占了一万分之十六。对于我们国家，十四亿多人口的泱泱大国，与发达国家相比较，在机器人总装机量上是存在很明显的差距的呀。所以，大力推动发展我们国家的机器人事业是刻不容缓的事情。

另外，在国际化这条大的道路上，机器人主要按照两条道路上迅速发展。第一条道路，就是在应用范围日渐广泛的制造业，机器人的功能日益强大，不断地往技术完备化以及装备成套化的大方向良好发展着。第二条道路，机器人朝着微小型应用和非制造业应用这两个方面发展，譬如说玩具机器人跟表演类型的机器人等。机器人的智能化、计算机化、标准化的程度不断提高。在国际化这个大舞台上，机器人逐渐渗入到各个行业和领域。

换句话说，作为机器人事业中不可或缺的一部分，智能车的研究不光是当今社会的热门，也是值得大家深入拓展的。

智能车是一个综合完整的控制系统，探测环境、规划线路、自动行驶等多功能化的一个综合体。基于传统车辆控制系统的设计，智能车增添了下列体现智能化的技术：能智能感知的传感器设备、计算机核心处理系统、可以获取道路信息的摄像机、自动驾驶结合辅助驾驶系统、评估检测安全系统、探测及排除危险设备，并且能为乘客提供舒适的家居环境。现如今的趋势引领下，对于智能循迹小车控制系统的研究是有拓展意义的。

1.2 本次项目设计完成的任务

(1)掌握STC89C52单片机的集成开发环境，熟悉应用C语言来编写工程文件；
(2)熟悉使用小车主控芯片的结构，以及软件和硬件调试设备的基本方法；
(3)自己建构基于单片机的基本系统，设计相关的硬件电路的实现；
(4)了解应用红外传感器循迹、超声波传感器避障的基本原理。

1. 总体设计方案

2.1 关于车体的设计

智能循迹小车在整个车体前部下方是循迹模块，整个车体上方是小车控制主板。左右侧车轮和车尾部的万向轮排列在车体最下方。在车体和控制主板之间放置电池组。

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