27,373
社区成员
发帖
与我相关
我的任务
分享智能循迹小车的设计与实现
智能循迹小车的设计与实现
摘要：现当代社会电子技术的不断发展，企业生产技术不断提高，对自动化技术要求也不断加深的环境下。当前生产生活中，单片机功能愈加强大，本课题以STC89C52单片机为核心所设计的智能小车，分为三大组成部分：执行部分、CPU，传感器检测部分。智能小车要实现自动避障、循迹等功能，感知导引线和障碍物，自动识别、选择正确的行进路线，检测到障碍物时能自动躲避。 将计算机技术与测量控制技术结合，组成智能化测量控制系统。这种技术促使智能机器人技术有了突飞猛进的发展。也体现了当代科技的进步与发展。
关键词：单片机；循迹；自动避障
Design and Implementation of Intelligent Tracking Car
Abstract: With the continuous development of electronic technology, enterprise production technology continues to improve, and the requirements for automation technology are also deepening. At present, the function of single chip microcomputer is becoming more and more powerful. The intelligent robot based on STC89C52 microcontroller is divided into three parts: sensor detection part, executive part, CPU. The intelligent robot should realize the function of automatic obstacle avoidance and tracing, perceive the guide line and the obstacle, automatically recognize, select the right route, and avoid the obstacle automatically when the obstacle is detected. The intelligent measurement and control system is composed of computer technology and measurement control technology. This technology has promoted the development of intelligent robot technology by leaps and bounds.
Keywords: Singlechip ,Track ,Automatic obstacle avoidance
目录
第1章 绪论 1
1.1 设计目的 1
1.2 设计要求 2
第2章 总体设计方案 3
2.1 总体设计方案 3
2.2总体设计原理 4
第3章 硬件电路设计 5
3.1 单片机最小系统电路 5
3.1.1 电源电路 5
3.1.2 复位电路 5
3.1.3晶振电路 6
3.1.3 STC89C52单片机 6
3.2 电机驱动电路 7
3.3 显示电路 9
3.4 寻迹和避障电路 10
第4章 系统软件程序 11
4.1 主程序流程图 11
4.2 寻迹子程序流程 11
第5章 小车的焊接与功能检验 13
5.1 焊接 13
5.2功能检验 14
第6章 总结 15
参考文献 16
第1章 绪论
在我国科技强国战略下，企业生产技术不断提高，对自动化技术要求也不断加深的环境下，智能车辆以及在智能车辆基础上开发出来的产品已成为自动化物流运输、柔性生产组织等系统的关键设备。世界上许多国家都在积极进行智能车辆的研究和开发设计。智能寻迹机器人，是一个集环境感知、规划决策，自动行驶等功能于一体的综合系统，它集中地运用了计算机、传感、信息、通信、导航及白动控制等技术，是典型的高新技术综合体。目前，国内外的许多大学及研究机构都在积极投入人力、财力研制开发针对特殊条件下的安全监测系统。其中包括研究使用远程、无人的方法来进行实现，如智能机器人远程监控等。无线传输的发展使得测量变得相对简单，处理数据的速度变得很快。单片机技术作为自动控制技术的核心之一，被广泛应用于工业控制、智能仪器、机电产品、家用电器等领域。
目前单片机功能愈加强大，本课题以STC89C52单片机为核心所设计的智能机器人，分为三大组成部分：传感器检测部分、执行部分、CPU。智能机器人要实现自动避障、寻迹等功能，感知导引线和障碍物，自动识别、选择正确的行进路线，检测到障碍物时能自动躲避。 将计算机技术与测量控制技术结合，组成智能化测量控制系统。这种技术促使智能机器人技术有了突飞猛进的发展。
1.1 设计目的
使小车能够红外控制，黑线寻迹，避障，数码管显示等功能，掌握基本控制为设计目的。
（1）了解机械部件结构与机械安装过程；
（2）了解电子元器件的基本形状及焊接过程；
（3）掌握电子元器件的焊接步骤与检测过程；
（4）了解单片机内部结构与程序编制方法；
（5）了解数码管内部结构，掌握数码显示技术；
（6）了解键盘结构原理，掌握中断查询技术；
（7）了解蜂鸣器驱动技术，体现报警功能；
（8）通过本机系统学习，全面掌握智能自动寻迹机器人的控制方法。
1.2 设计要求
使小车能够进行黑线寻迹，红外控制，数码管显示等功能。
（1）完成以STC89C52为主控芯片的智能机器人总体系统设计；
（2）完成智能机器人的总体结构搭建；
（3）完成智能机器人的电路图设计；
（4）完成智能机器人的硬件焊接、安装和软件调试；
（5）最终的设计要求能完全表现智能机器人,黑线寻迹、,显示、报警、按键控制，数码管显示程序结合等各项性能。
第2章 总体设计方案
2.1 总体设计方案
整个路系统分为检测、控制、驱动三个模块。首先利用光电对管对路面信号进行检测，经过比较器处理之后，送给软件控制模块进行实时控制，输出相应的信号给驱动芯片驱动电机转动，从而控制整个小车的运动。该简易智能小车在画有黑线的白纸“路面”上行使,由于黑线和白线对光线的反射系数不同,可根据接收到的反射光的强弱来判断“道路”——黑线。判断信号可通过单片机控制驱动模块修正前进方向，以使其保持沿着黑线行进。当小车脱离轨道时，即当置于中间的一只光 电开关脱离轨道时，等待外面任意一只检测到黑线后，做出相应的转向调整，直到中间的光电开关重新检测到黑线（即回到轨道）再恢复正向行驶。在该模块中利用了简单、应用也比较普遍的检测方法——红外探测法。即利用红外线在不同颜色的物理表面具有不同的反射性质的特点。在小车行驶过程中不断地向地面发射红外光，当红外光遇到白色地面时发生漫发射，反射光被装在小车上的接收管接收；如果遇到黑线则红外光被吸收，则小车上的接收管接收不到信号。
本设计以STC89C52单片机作为检测和控制核心。采用红外光电传感器检测路面黑线及障碍物，用光敏电阻检测、判断车库位置，通过软件编程实现智能小车行进、绕障、停止的精确控制以及检测数据的存储、显示。通过对电路的优化组合，可以最大限度地利用52单片机的全部资源。系统框图如2-1所示。
图2-1系统框图
2.2总体设计原理
智能寻迹小车采用现在较为流行的8位单片机作为系统大脑。以STC89C52为主芯片。40脚的DIP封装使它拥有32个完全IO端口，通过对这些端口加以信号输入电路，控制电路，执行电路共同完成寻迹机器人。P0.0，P0.1，P0.2，P0.3分别通过L293D电机驱动来驱动电机1和电机2。由电机的正转与反转来完成机器人的前进，后退，左转，右转，行走时会通过P3.5与P3.6的红外接收探头来进行检测。P2.0为指示灯的运行状态。这个红外遥控接收头接收到红外信号时将信号经过P3.3送入到主芯片，主芯片对其进行解密后以不同的方式对机器人进行控制。同时将用户的按键信息通过P2端口上LED数码管显示出来。
当前的电动小汽车基本上采取的是基于纯硬件电路的一种开环控制方法，或是直线行使，或是在遥控下控制前进、后退、转弯、停车等基本功能。
第3章 硬件电路设计
3.1 单片机最小系统电路
3.1.1 电源电路
电源采用5V直流电压供电。如图3-1所示
图3-1 电源电路
3.1.2 复位电路
复位操作有上电自动复位相按键手动复位两种方式。本系统的复位电路采用上电复位方式。
上电自动复位是通过外部复位电路的电容充电来实现的，这佯，只要电源VCC的上升时间不超过1ms，就可以实现自动上电复位，即接通电源就成了系统的复位初始化。如图3-2所示
图3-2 复位电路
3.1.3晶振电路
振荡器特性: XTAL1和XTAL2分别为反向放大器的输入和输出。该反向放大器可以配置为片内振荡器。石晶振荡和陶瓷振荡均可采用。如采用外部时钟源驱动器件，XTAL2应不接。有余输入到内部时钟信号要通过一个二分频触发器，因此对外部时钟信号的脉宽无任何要求，但必须保证脉冲的高低电平要求的宽度.外接晶振电路图如下图3-3所示。
图3-3晶振电路
3.1.3 STC89C52单片机
单片机电路如图3-4所示，它是整个机器人运行的核心部件，起着控制机器人所有运行状态的作用。控制方法有很多，大部分都采用单片机控制。由于52单片机具有价格低廉、使用简单的特点，这里选择了ATMEL公司的STC89C52作为控制核心部件。
STC89C52是一种带8K字节闪烁可编程可擦除只读存储器（FPEROM-Flash Program Able and Erasable Read Only Memory ）的低电压、高性能COMOS8的微处理器，俗称单片机。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-52指令集和输出管脚相兼容。它的存储器用的是哈佛结构，
即将程序和数据存储截然分开，程序存储器和数据存储器各有自己的寻址方式、寻址空间和控制系统。如图3-4所示。
图3-4 单片机图
3.2 电机驱动电路
直流电机驱动采用简单易管理的L293D芯片驱动，电机驱动电路如图3-5所示，芯片管脚及功能说明如图3-6所示。电机1连到芯片的3、6两个端口，电机2连到芯片芯片的11、14两个端口，2、7、10、15端口分别与主芯片相连，控制电机，1、9分别作为使能端跟主芯片相连。电机可以完成智能寻迹机器人的前进、后退、左转和右转。驱动板能同时驱动两个直流电机。通过对这几个I/O口的控制就可以分别实现对电机正反转的控制。完成向前、向后、左转和右转等各种组合运动。每个电机用三个口控制，一个能使端（EN）和两个PWM输入端，控制电机的转动与停止。也就说，对这两个输入端输入脉冲，当为一高一低电平时，电机转动，而为两低电平时，电机停止转动。以电机1为例，假设1路输出高电平，而2路输出低电平，电机会实现正转，而1路输出低电平，而2路输出高电平，电机实现反转，但如果1、2路都为低电平，电机就会停止转动。
图3-5 电机驱动电路
序号 符号 功能
1 ENA 1,2路的使能端口
2 INPUT1 1路的输入
3 OUTPUT1 1路的输出
4,5 GND 地线
6 OUTPUT2 2路的输出
7 INPUT2 2路的输入
8 VSS 电源
9 ENB 3,4路的使能端口
10 INPUT3 3路的输入
11 OUTPUT3 3路的输出
12，13 GND 地线
14 OUTPUT4 4路的输出
15 INPUT4 4路的输入
16 VCC 电源
图3-6 L293D管脚及功能
3.3 显示电路
LED数码管采用共阳极的方式接入，通过对端口的置数操作，数码管是将发光二极管通过一定的形式封装在一个数字的外壳中，可以通过不同的点亮方式来显示不同的数字符号。数码管显示模块如图3-5所示。它的a、b、c、d、e、f、g分别接入主芯片P2.1—P2.7的端口。它的功能由端口直接控制，更好的展示出机器人的运行状态，当为低电平时数码管灯亮，高电平时不亮。小车运行程序时分别显示为0-3,1代表寻迹，2代表避障，3代表红外线遥控。数码管显示电路如图3-7所示。
图3-7 数码管显示电路
3.4 寻迹和避障电路
机器人寻迹，通常采用红外检测的方法，红外反射寻迹和避障电路如图3-8所示。红外检测法是通过黑线和白色对红外线的吸收效果不同，当红外光线射到白色底板上时，会发生漫反射反射到智能机器人的接收管上，而射到黑线则会被吸收不会发射，智能机器人红外接收管就接收不到。所以整个智能机器人通过红外接收管是否接收到红外线来判断黑线和白线的，从而实现寻迹。但需要主要的是，红外传感器的检测距离有限，一般在3cm之内。红外光电传感器油一个红外发射管（发射器）和一个光电二极管（接收器）所构成。红外光电传感器是由发射功率红外光电二极管和高灵敏度光电晶体管构成，它使用的非接触式检测方式，且检测距离范围较大。避障模块选用的传感器是一红外光电管。集发射与接收于一体的光电式传感器，其检测距离可以根据需要进行调节。此传感器探测距离远，抗干扰性强，且价格低廉，容易使用，已在智能寻迹小车行业中得到广泛应用，是避障功能设计的最佳选择。该传感器原理：前方无障碍输出低电平（0），有障碍输出口（黄色）点平会从高电平变成高电平（1）。
图3-8 寻迹和避障电路
第4章 系统软件程序
4.1 主程序流程图
机器人进入寻迹模式后，即开始不停的扫描与探测器连接的单片机I/O口，一旦检测到某个I/O口有信号变化，就执行相应的判断程序，把相应的信号发送给电动机，从而纠正机器人的状态。主程序流程图如图4-1所示。
图4-1 主程序流程图
4.2 寻迹子程序流程
机器人的寻迹过程通过两对红外对管是否接收到反射光实现。开始，机器人沿黑线前进，此过程均没有反射光。当左边的红外接收管，接收到反射光时，说明机器人行进偏离黑线左方，则机器人向右转弯。当右边的红外接收管，接收到反射光时，说明机器人行进偏离黑线右方，则机器人向左转弯。当两侧红外接收管均未接收到反射光时，机器人继续直行。寻迹子程序流程图如图4-2所示。
Y
N
Y
N
图4-2 寻迹子程序流程图
第5章 小车的焊接与功能检验
5.1 焊接
焊接注意事项：
1、电容有正负极之分，长正短负；
2、二极管有正负极之分，长正短负；
3、蜂鸣器有正负之分，长正短负；
4、三极管按照电路板封装焊接；
5、集成电路即芯片，安装时要注意缺口对应（缺口对应位置和封装对应位置要一致）。（缺口在芯片或芯片底座的一端）
6、数码管焊接时注意数码管上的小数点要与电路板封装上的小数点对应。
7、强烈推荐电池采用南孚电池或其他高性能电池。
焊接中主要遇到了以下问题：不同阻值的电阻焊错位置，造成小车焊接后无法正常发挥其功能，经过反复查错修改，使小车能正常发挥它的功能。焊接与安装如图5-1所示：
图5-1焊接与安装
5.2功能检验
把所有的程序都下载进来，当数码管显示1时，小车执行寻迹，而当数码管显示2时，小车显示避障，而当数码管显示3时，小车显示红外线遥控。运动现象如图5-2所示。
图5-2 运动现象图
第6章 总结
本系统能够基本满足设计要求，能够较快较平稳的是小车沿引导线行驶，但由于经验能力有限，该系统还存在着许多不尽人意的地方有待于进一步的完善与改进。
本设计主要用到了单片机的通用IO口的读写，定时器，中断等基本功能，通过实际操作进一步掌握了51单片机的使用。同时，通过单片机外围电路的设计，更深入学习了51单片机在嵌入式系统中的应用。在本次的课程设计中，我们制作了一个基于51单片机的智能循迹小车，因为是以小组为单位,我们在讨论,分工和测试中,懂得了小组成员之间的分工和相互合作有多么重要。虽然中间不可避免有一些意见的不同,但我们也能在讨论中得到意见的协调。
另外,小车不时出现了不一样的问题和状况,有些是不可避免,比如直流电机本身的转速受到多方面的影响,而我们当初选择它的原因却是因为直流电机相对简单些,因此现在也只有尽量减小它的影响程度,这告诉我们事物总是没有十全十美,而我们得懂得取长补短。通过实际焊接电路，编写程序，也进一步提高了我的动手能力以及分析解决错误的能力，是我能够更好的将所学知识应用到实际中来。
两周的实习，我学会了很多，学会了Protel99SE的使用，会用该软件绘制各种电路图，以及制作对应的PCB电路板。之外，这次课程设计还锻炼了我们的动手能力，让我们能把理论与实践相结合。
参考文献
[1]王玲,张强,李雪梅. 智能自主寻迹小车测控系统的研究与设计[J]. 中国工程科学,2014,16(03):92-98.
[2]杨素梅,潘宏侠,卢士彬,马百雪. 智能寻迹小车控制系统设计及其速度控制[J]. 车辆与动力技术,2013(04):34-38.
[3]陈明妙,吴汶,李曼. 基于STC89C52单片机的智能寻迹小车的设计[J]. 湛江师范学院学报,2013,34(06):57-63.
[4]胡媛媛,邓世建,王书婧. 基于红外光电传感器的智能寻迹小车设计[J]. 电子设计工程,2011,19(07):141-143.
[5]周淑娟. 基于单片机智能寻迹小车的设计方案[J]. 工业技术与职业教育,2011,9(02):15-17.
[6]田秀梅. 试谈步进电机在智能寻迹小车上的应用[J]. 电子技术,2011,38(08):31-32.
[7]孔令荣,王昊. 基于STC89C52的智能寻迹小车设计[J]. 自动化技术与应用,2015,34(02):92-96.
[8]高枫. 基于ARM的智能寻迹小车的设计与实现[D].中北大学,2012.
[9]刘交凤. 智能寻迹小车[J]. 电子制作,2012(01):45-47.
[10]祝胜光. 智能寻迹小车设计与研究[J]. 科技风,2009(14):239-240.
[11]Marylin M.Helms, A comparison, Compensation and Benefits Review [J]. 2004, 7. 14.
[12]Andrews, Alice O, The effect of the chief executive officer’s financial orientation, [M]. 2000, 25(1), 93. 106.
[13] Jungi.,Shim,H.,Kimi Kim,J.The Miniature Omnidirectional Mobile Robot 1421-1424,1998.
[14]OmniKity-I.International.Conference.on.Robotics.and.Automation[C].1999,2686-2691i Flann,N,s.Hicrarchial Task Decomposision Approach
摘要：现当代社会电子技术的不断发展，企业生产技术不断提高，对自动化技术要求也不断加深的环境下。当前生产生活中，单片机功能愈加强大，本课题以STC89C52单片机为核心所设计的智能小车，分为三大组成部分：执行部分、CPU，传感器检测部分。智能小车要实现自动避障、循迹等功能，感知导引线和障碍物，自动识别、选择正确的行进路线，检测到障碍物时能自动躲避。 将计算机技术与测量控制技术结合，组成智能化测量控制系统。这种技术促使智能机器人技术有了突飞猛进的发展。也体现了当代科技的进步与发展。
关键词：单片机；循迹；自动避障
Design and Implementation of Intelligent Tracking Car
Abstract: With the continuous development of electronic technology, enterprise production technology continues to improve, and the requirements for automation technology are also deepening. At present, the function of single chip microcomputer is becoming more and more powerful. The intelligent robot based on STC89C52 microcontroller is divided into three parts: sensor detection part, executive part, CPU. The intelligent robot should realize the function of automatic obstacle avoidance and tracing, perceive the guide line and the obstacle, automatically recognize, select the right route, and avoid the obstacle automatically when the obstacle is detected. The intelligent measurement and control system is composed of computer technology and measurement control technology. This technology has promoted the development of intelligent robot technology by leaps and bounds.
Keywords: Singlechip ,Track ,Automatic obstacle avoidance
目录
第1章 绪论 1
1.1 设计目的 1
1.2 设计要求 2
第2章 总体设计方案 3
2.1 总体设计方案 3
2.2总体设计原理 4
第3章 硬件电路设计 5
3.1 单片机最小系统电路 5
3.1.1 电源电路 5
3.1.2 复位电路 5
3.1.3晶振电路 6
3.1.3 STC89C52单片机 6
3.2 电机驱动电路 7
3.3 显示电路 9
3.4 寻迹和避障电路 10
第4章 系统软件程序 11
4.1 主程序流程图 11
4.2 寻迹子程序流程 11
第5章 小车的焊接与功能检验 13
5.1 焊接 13
5.2功能检验 14
第6章 总结 15
参考文献 16
第1章 绪论
在我国科技强国战略下，企业生产技术不断提高，对自动化技术要求也不断加深的环境下，智能车辆以及在智能车辆基础上开发出来的产品已成为自动化物流运输、柔性生产组织等系统的关键设备。世界上许多国家都在积极进行智能车辆的研究和开发设计。智能寻迹机器人，是一个集环境感知、规划决策，自动行驶等功能于一体的综合系统，它集中地运用了计算机、传感、信息、通信、导航及白动控制等技术，是典型的高新技术综合体。目前，国内外的许多大学及研究机构都在积极投入人力、财力研制开发针对特殊条件下的安全监测系统。其中包括研究使用远程、无人的方法来进行实现，如智能机器人远程监控等。无线传输的发展使得测量变得相对简单，处理数据的速度变得很快。单片机技术作为自动控制技术的核心之一，被广泛应用于工业控制、智能仪器、机电产品、家用电器等领域。
目前单片机功能愈加强大，本课题以STC89C52单片机为核心所设计的智能机器人，分为三大组成部分：传感器检测部分、执行部分、CPU。智能机器人要实现自动避障、寻迹等功能，感知导引线和障碍物，自动识别、选择正确的行进路线，检测到障碍物时能自动躲避。 将计算机技术与测量控制技术结合，组成智能化测量控制系统。这种技术促使智能机器人技术有了突飞猛进的发展。
1.1 设计目的
使小车能够红外控制，黑线寻迹，避障，数码管显示等功能，掌握基本控制为设计目的。
（1）了解机械部件结构与机械安装过程；
（2）了解电子元器件的基本形状及焊接过程；
（3）掌握电子元器件的焊接步骤与检测过程；
（4）了解单片机内部结构与程序编制方法；
（5）了解数码管内部结构，掌握数码显示技术；
（6）了解键盘结构原理，掌握中断查询技术；
（7）了解蜂鸣器驱动技术，体现报警功能；
（8）通过本机系统学习，全面掌握智能自动寻迹机器人的控制方法。
1.2 设计要求
使小车能够进行黑线寻迹，红外控制，数码管显示等功能。
（1）完成以STC89C52为主控芯片的智能机器人总体系统设计；
（2）完成智能机器人的总体结构搭建；
（3）完成智能机器人的电路图设计；
（4）完成智能机器人的硬件焊接、安装和软件调试；
（5）最终的设计要求能完全表现智能机器人,黑线寻迹、,显示、报警、按键控制，数码管显示程序结合等各项性能。
第2章 总体设计方案
2.1 总体设计方案
整个路系统分为检测、控制、驱动三个模块。首先利用光电对管对路面信号进行检测，经过比较器处理之后，送给软件控制模块进行实时控制，输出相应的信号给驱动芯片驱动电机转动，从而控制整个小车的运动。该简易智能小车在画有黑线的白纸“路面”上行使,由于黑线和白线对光线的反射系数不同,可根据接收到的反射光的强弱来判断“道路”——黑线。判断信号可通过单片机控制驱动模块修正前进方向，以使其保持沿着黑线行进。当小车脱离轨道时，即当置于中间的一只光 电开关脱离轨道时，等待外面任意一只检测到黑线后，做出相应的转向调整，直到中间的光电开关重新检测到黑线（即回到轨道）再恢复正向行驶。在该模块中利用了简单、应用也比较普遍的检测方法——红外探测法。即利用红外线在不同颜色的物理表面具有不同的反射性质的特点。在小车行驶过程中不断地向地面发射红外光，当红外光遇到白色地面时发生漫发射，反射光被装在小车上的接收管接收；如果遇到黑线则红外光被吸收，则小车上的接收管接收不到信号。
本设计以STC89C52单片机作为检测和控制核心。采用红外光电传感器检测路面黑线及障碍物，用光敏电阻检测、判断车库位置，通过软件编程实现智能小车行进、绕障、停止的精确控制以及检测数据的存储、显示。通过对电路的优化组合，可以最大限度地利用52单片机的全部资源。系统框图如2-1所示。
图2-1系统框图
2.2总体设计原理
智能寻迹小车采用现在较为流行的8位单片机作为系统大脑。以STC89C52为主芯片。40脚的DIP封装使它拥有32个完全IO端口，通过对这些端口加以信号输入电路，控制电路，执行电路共同完成寻迹机器人。P0.0，P0.1，P0.2，P0.3分别通过L293D电机驱动来驱动电机1和电机2。由电机的正转与反转来完成机器人的前进，后退，左转，右转，行走时会通过P3.5与P3.6的红外接收探头来进行检测。P2.0为指示灯的运行状态。这个红外遥控接收头接收到红外信号时将信号经过P3.3送入到主芯片，主芯片对其进行解密后以不同的方式对机器人进行控制。同时将用户的按键信息通过P2端口上LED数码管显示出来。
当前的电动小汽车基本上采取的是基于纯硬件电路的一种开环控制方法，或是直线行使，或是在遥控下控制前进、后退、转弯、停车等基本功能。
第3章 硬件电路设计
3.1 单片机最小系统电路
3.1.1 电源电路
电源采用5V直流电压供电。如图3-1所示
图3-1 电源电路
3.1.2 复位电路
复位操作有上电自动复位相按键手动复位两种方式。本系统的复位电路采用上电复位方式。
上电自动复位是通过外部复位电路的电容充电来实现的，这佯，只要电源VCC的上升时间不超过1ms，就可以实现自动上电复位，即接通电源就成了系统的复位初始化。如图3-2所示
图3-2 复位电路
3.1.3晶振电路
振荡器特性: XTAL1和XTAL2分别为反向放大器的输入和输出。该反向放大器可以配置为片内振荡器。石晶振荡和陶瓷振荡均可采用。如采用外部时钟源驱动器件，XTAL2应不接。有余输入到内部时钟信号要通过一个二分频触发器，因此对外部时钟信号的脉宽无任何要求，但必须保证脉冲的高低电平要求的宽度.外接晶振电路图如下图3-3所示。
图3-3晶振电路
3.1.3 STC89C52单片机
单片机电路如图3-4所示，它是整个机器人运行的核心部件，起着控制机器人所有运行状态的作用。控制方法有很多，大部分都采用单片机控制。由于52单片机具有价格低廉、使用简单的特点，这里选择了ATMEL公司的STC89C52作为控制核心部件。
STC89C52是一种带8K字节闪烁可编程可擦除只读存储器（FPEROM-Flash Program Able and Erasable Read Only Memory ）的低电压、高性能COMOS8的微处理器，俗称单片机。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-52指令集和输出管脚相兼容。它的存储器用的是哈佛结构，
即将程序和数据存储截然分开，程序存储器和数据存储器各有自己的寻址方式、寻址空间和控制系统。如图3-4所示。
图3-4 单片机图
3.2 电机驱动电路
直流电机驱动采用简单易管理的L293D芯片驱动，电机驱动电路如图3-5所示，芯片管脚及功能说明如图3-6所示。电机1连到芯片的3、6两个端口，电机2连到芯片芯片的11、14两个端口，2、7、10、15端口分别与主芯片相连，控制电机，1、9分别作为使能端跟主芯片相连。电机可以完成智能寻迹机器人的前进、后退、左转和右转。驱动板能同时驱动两个直流电机。通过对这几个I/O口的控制就可以分别实现对电机正反转的控制。完成向前、向后、左转和右转等各种组合运动。每个电机用三个口控制，一个能使端（EN）和两个PWM输入端，控制电机的转动与停止。也就说，对这两个输入端输入脉冲，当为一高一低电平时，电机转动，而为两低电平时，电机停止转动。以电机1为例，假设1路输出高电平，而2路输出低电平，电机会实现正转，而1路输出低电平，而2路输出高电平，电机实现反转，但如果1、2路都为低电平，电机就会停止转动。
图3-5 电机驱动电路
序号 符号 功能
1 ENA 1,2路的使能端口
2 INPUT1 1路的输入
3 OUTPUT1 1路的输出
4,5 GND 地线
6 OUTPUT2 2路的输出
7 INPUT2 2路的输入
8 VSS 电源
9 ENB 3,4路的使能端口
10 INPUT3 3路的输入
11 OUTPUT3 3路的输出
12，13 GND 地线
14 OUTPUT4 4路的输出
15 INPUT4 4路的输入
16 VCC 电源
图3-6 L293D管脚及功能
3.3 显示电路
LED数码管采用共阳极的方式接入，通过对端口的置数操作，数码管是将发光二极管通过一定的形式封装在一个数字的外壳中，可以通过不同的点亮方式来显示不同的数字符号。数码管显示模块如图3-5所示。它的a、b、c、d、e、f、g分别接入主芯片P2.1—P2.7的端口。它的功能由端口直接控制，更好的展示出机器人的运行状态，当为低电平时数码管灯亮，高电平时不亮。小车运行程序时分别显示为0-3,1代表寻迹，2代表避障，3代表红外线遥控。数码管显示电路如图3-7所示。
图3-7 数码管显示电路
3.4 寻迹和避障电路
机器人寻迹，通常采用红外检测的方法，红外反射寻迹和避障电路如图3-8所示。红外检测法是通过黑线和白色对红外线的吸收效果不同，当红外光线射到白色底板上时，会发生漫反射反射到智能机器人的接收管上，而射到黑线则会被吸收不会发射，智能机器人红外接收管就接收不到。所以整个智能机器人通过红外接收管是否接收到红外线来判断黑线和白线的，从而实现寻迹。但需要主要的是，红外传感器的检测距离有限，一般在3cm之内。红外光电传感器油一个红外发射管（发射器）和一个光电二极管（接收器）所构成。红外光电传感器是由发射功率红外光电二极管和高灵敏度光电晶体管构成，它使用的非接触式检测方式，且检测距离范围较大。避障模块选用的传感器是一红外光电管。集发射与接收于一体的光电式传感器，其检测距离可以根据需要进行调节。此传感器探测距离远，抗干扰性强，且价格低廉，容易使用，已在智能寻迹小车行业中得到广泛应用，是避障功能设计的最佳选择。该传感器原理：前方无障碍输出低电平（0），有障碍输出口（黄色）点平会从高电平变成高电平（1）。
图3-8 寻迹和避障电路
第4章 系统软件程序
4.1 主程序流程图
机器人进入寻迹模式后，即开始不停的扫描与探测器连接的单片机I/O口，一旦检测到某个I/O口有信号变化，就执行相应的判断程序，把相应的信号发送给电动机，从而纠正机器人的状态。主程序流程图如图4-1所示。
图4-1 主程序流程图
4.2 寻迹子程序流程
机器人的寻迹过程通过两对红外对管是否接收到反射光实现。开始，机器人沿黑线前进，此过程均没有反射光。当左边的红外接收管，接收到反射光时，说明机器人行进偏离黑线左方，则机器人向右转弯。当右边的红外接收管，接收到反射光时，说明机器人行进偏离黑线右方，则机器人向左转弯。当两侧红外接收管均未接收到反射光时，机器人继续直行。寻迹子程序流程图如图4-2所示。
Y
N
Y
N
图4-2 寻迹子程序流程图
第5章 小车的焊接与功能检验
5.1 焊接
焊接注意事项：
1、电容有正负极之分，长正短负；
2、二极管有正负极之分，长正短负；
3、蜂鸣器有正负之分，长正短负；
4、三极管按照电路板封装焊接；
5、集成电路即芯片，安装时要注意缺口对应（缺口对应位置和封装对应位置要一致）。（缺口在芯片或芯片底座的一端）
6、数码管焊接时注意数码管上的小数点要与电路板封装上的小数点对应。
7、强烈推荐电池采用南孚电池或其他高性能电池。
焊接中主要遇到了以下问题：不同阻值的电阻焊错位置，造成小车焊接后无法正常发挥其功能，经过反复查错修改，使小车能正常发挥它的功能。焊接与安装如图5-1所示：
图5-1焊接与安装
5.2功能检验
把所有的程序都下载进来，当数码管显示1时，小车执行寻迹，而当数码管显示2时，小车显示避障，而当数码管显示3时，小车显示红外线遥控。运动现象如图5-2所示。
图5-2 运动现象图
第6章 总结
本系统能够基本满足设计要求，能够较快较平稳的是小车沿引导线行驶，但由于经验能力有限，该系统还存在着许多不尽人意的地方有待于进一步的完善与改进。
本设计主要用到了单片机的通用IO口的读写，定时器，中断等基本功能，通过实际操作进一步掌握了51单片机的使用。同时，通过单片机外围电路的设计，更深入学习了51单片机在嵌入式系统中的应用。在本次的课程设计中，我们制作了一个基于51单片机的智能循迹小车，因为是以小组为单位,我们在讨论,分工和测试中,懂得了小组成员之间的分工和相互合作有多么重要。虽然中间不可避免有一些意见的不同,但我们也能在讨论中得到意见的协调。
另外,小车不时出现了不一样的问题和状况,有些是不可避免,比如直流电机本身的转速受到多方面的影响,而我们当初选择它的原因却是因为直流电机相对简单些,因此现在也只有尽量减小它的影响程度,这告诉我们事物总是没有十全十美,而我们得懂得取长补短。通过实际焊接电路，编写程序，也进一步提高了我的动手能力以及分析解决错误的能力，是我能够更好的将所学知识应用到实际中来。
两周的实习，我学会了很多，学会了Protel99SE的使用，会用该软件绘制各种电路图，以及制作对应的PCB电路板。之外，这次课程设计还锻炼了我们的动手能力，让我们能把理论与实践相结合。
参考文献
[1]王玲,张强,李雪梅. 智能自主寻迹小车测控系统的研究与设计[J]. 中国工程科学,2014,16(03):92-98.
[2]杨素梅,潘宏侠,卢士彬,马百雪. 智能寻迹小车控制系统设计及其速度控制[J]. 车辆与动力技术,2013(04):34-38.
[3]陈明妙,吴汶,李曼. 基于STC89C52单片机的智能寻迹小车的设计[J]. 湛江师范学院学报,2013,34(06):57-63.
[4]胡媛媛,邓世建,王书婧. 基于红外光电传感器的智能寻迹小车设计[J]. 电子设计工程,2011,19(07):141-143.
[5]周淑娟. 基于单片机智能寻迹小车的设计方案[J]. 工业技术与职业教育,2011,9(02):15-17.
[6]田秀梅. 试谈步进电机在智能寻迹小车上的应用[J]. 电子技术,2011,38(08):31-32.
[7]孔令荣,王昊. 基于STC89C52的智能寻迹小车设计[J]. 自动化技术与应用,2015,34(02):92-96.
[8]高枫. 基于ARM的智能寻迹小车的设计与实现[D].中北大学,2012.
[9]刘交凤. 智能寻迹小车[J]. 电子制作,2012(01):45-47.
[10]祝胜光. 智能寻迹小车设计与研究[J]. 科技风,2009(14):239-240.
[11]Marylin M.Helms, A comparison, Compensation and Benefits Review [J]. 2004, 7. 14.
[12]Andrews, Alice O, The effect of the chief executive officer’s financial orientation, [M]. 2000, 25(1), 93. 106.
[13] Jungi.,Shim,H.,Kimi Kim,J.The Miniature Omnidirectional Mobile Robot 1421-1424,1998.
[14]OmniKity-I.International.Conference.on.Robotics.and.Automation[C].1999,2686-2691i Flann,N,s.Hicrarchial Task Decomposision Approach
...全文
请发表友善的回复…
发表回复
cristinamona 2020-10-17
- 打赏
- 举报
好像看不到图片啊？
y_wang09 2019-08-14
- 打赏
- 举报
先做个最小系统板出来吧
wxgsea 2019-08-13
- 打赏
- 举报
不错，学习啦
