1、本科毕业论文（20 届）智能小车的设计所在学院 专业班级 自动化 学生姓名 学号 指导教师 职称 完成日期 年 月 智能小车的设计摘要：STC12C5A60S2 是 STC 生产的单时钟/机器周期（1T）的单片机，是高速、低功耗、超强抗干扰的新一代 8051 单片机，指令代码完全兼容传统 8051，但速度快 8-12 倍。内部集成 MAX810 专用复位电路，2 路 PWM，8 路高速 10 位 A/D 转换，针对电机控制，强干扰场合。这里介绍的是如何用 STC12C5A60S2 单片机来实现南昌航空大学科技学院的毕业设计。本系统以设计题目的要求为目的，采用 STC12C5A60S2 单片机为
2、控制核心，利用红外线传感器检测道路上的轨迹，控制电动小车的自动循轨，快慢速行驶。整个系统的电路结构简单，可靠性能高。关键词：单时钟/机器、红外传感器、小车指导老师签名：The design of the smart carAbstract：STC12C5A60S2 is produced on STC single clock cycle (1 t)/machine of single chip microcomputer, is a high speed, low power consumption, strong anti-interference of a new generation
3、of 8051 single chip microcomputer, instruction code is fully compatible with the traditional 8051, but 8 to 12 times as fast.Internal integration MAX810 special reset circuit, PWM 2 road, 8-way 10 high-speed A/D conversion, for motor control, strong interference.Here is how to use STC12C5A60S2 singl
4、e-chip microcomputer to realize the nanchang aviation university institute of technology graduate design.Requirements, for the purpose of this system in order to design the subject USES STC12C5A60S2 microcontroller as the control core, using infrared sensor detection road track, control electric car
5、 automatic tracing, how fast the speed.The circuit of the whole system structure is simple, reliable performance is high.Keywords：Single clock/machine；Infrared sensor, carSignature of supervisor：目 录1 引言2 系统规划设计2.1 主控系统 .32.2 电机驱动模块 .42.3 循迹模块 .42.4 避障模块 .52.5 机械系统 .52.6电源模块 .63 硬件设计3.1单片机的简介 .73.2 单
6、片机的应用 .83.3前向通道设计 .93.4后向通道设计 .114 软件实现4.1 主程序框图 .144.2 循迹程序设计 .154.3 壁障程序设计 .185 结论参 考 文 献 .23致 谢 .241智能小车的设计1 引言目前，为了适应各种嵌入式系统的应用需求，单片机将向着高集成度、增强工能。提高速度、降低成本和功耗等方向发展。这组要表现在以下几个方面。（1）处理性能的增强。（2）增强功能。 （3）高集成度。近年来，单片机结合专用集成电路和精简指令集计算机技术，发展为嵌入式处理器，适用于数据与数值分析、信号处理、智能机器人及图像处理等高技术领域。自第一台工业机器人诞生以来，机器人的发展已
7、经遍及机械、电子、冶金、交通、宇航、国防等领域。近年来机器人的智能水平不断提高，并且迅速地改变着人们的生活方式。人们在不断探讨、改造、认识自然的过程中，制造能替代人劳动的机器一直是人类的梦想。随着科学技术的发展，机器人的感觉传感器种类越来越多，其中视觉传感器成为自动行走和驾驶的重要部件。视觉的典型应用领域为自主式智能导航系统，对于视觉的各种技术而言图像处理技术已相当发达，而基于图像的理解技术还很落后，机器视觉需要通过大量的运算也只能识别一些结构化环境简单的目标。视觉传感器的核心器件是摄像管或 CCD，目前的 CCD 已能做到自动聚焦。但 CCD 传感器的价格、体积和使用方式上并不占优势，因此在
8、不要求清晰图像只需要粗略感觉的系统中考虑使用接近觉传感器是一种实用有效的方法。机器人要实现自动导引功能和避障功能就必须要感知导引线和障碍物，感知导引线相当给机器人一个视觉功能。避障控制系统是基于自动导引小车系统，基于它的智能小车实现自动识别路线，判断并自动避开障碍，选择正确的行进路线。使用传感器感知路线和障碍并作出判断和相应的执行动作。该智能小车可以作为机器人的典型代表。它可以分为三大组成部分：传感器检测部分、执行部分、CPU 。机器人要实现自动避障功能，还可以扩展循迹等功能，感知导引线和障碍物。可以实现小车自动识别路线，选择正确的行进路线，并检测到障碍物自动躲避。基于上述要求，传感检测部分考
9、虑到小车一般不需要感知清晰的图像，只要求粗略感知即可，所以可以舍弃昂贵的CCD传感器而考虑使用价廉物美的红外反射式传感器来充当。智能小车的执行部分，是由直流电机来充当的，主2要控制小车的行进方向和速度。单片机驱动直流电机一般有两种方案：第一，勿需占用单片机资源，直接选择有PWM功能的单片机，这样可以实现精确调速；第二，可以由软件模拟PWM输出调制，需要占用单片机资源，难以精确调速，但单片机型号的选择余地较大。考虑到实际情况，本文选择第二种方案。CPU使用STC89C51单片机，配合软件编程实现。现智能小车发展很快，从智能玩具到其它各行业都有实质成果。其基本可实现循迹、避障、检测贴片、寻光入库、
10、避崖等基本功能，这几届的电子设计大赛智能小车又在向声控系统发展。比较出名的飞思卡尔智能小车更是走在前列。我此次的设计主要实现循迹避障这两个功能。32 系统规划设计根据要求，确定如下方案：在现有玩具电动车的基础上，加装红外传感器，实现对电动车的速度、位置、运行状况的实时测量，并将测量数据传送至单片机进行处理，然后由单片机根据所检测的各种数据实现对电动车的智能控制。这种方案能实现对电动车的运动状态进行实时控制，控制灵活、可靠，精度高，可满足对系统的各项要求。2.1 主控系统采用单片机作为整个系统的核心，用其控制行进中的小车，以实现其既定的性能指标。充分分析我们的系统，其关键在于实现小车的自动控制，
11、而在这一点上，单片机就显现出来它的优势控制简单、方便、快捷。这样一来，单片机就可以充分发挥其资源丰富、有较为强大的控制功能及可位寻址操作功能、价格低廉等优点。因此，这种方案是一种较为理想的方案。针对本设计特点多开关量输入的复杂程序控制系统，需要擅长处理多开关量的标准单片机，而不能用精简 I/O 口和程序存储器的小体积单片机，D/A、A/D功能也不必选用。根据这些分析,我选定了 STC12C5A60S2 单片机作为本设计的主控装置，51 单片机具有功能强大的位操作指令，I/O 口均可按位寻址，程序空间多达 8K，对于本设计也绰绰有余，更可贵的是 51 单片机价格非常低廉。在综合考虑了传感器、两部
12、电机的驱动等诸多因素后，我们决定采用一片单片机，充分利用 STC12C5A60S2 单片机的资源。 （如图 2.1）图 2.1 STC12C5A60S2单片机42.2 电机驱动模块采用 L293D 小型直流电机驱动器，所用芯片 L293D 属于 H 桥集成电路，其输出电流为 1000MA，最高电流 2A，最高工作电压 36V，可以驱动感性负载，特别是其输入端可以与单片机直接相联，从而很方便地受单片机控制。当驱动小型直流电机时，可以直接控制两路电机，并可以实现电机正转与反转，实现此功能只需改变输入端的逻辑电平。因为此模块有体积小，控制方便的的特点。 （如图 2.2）图 2.2 L293D小型直流
13、电机驱动器2.3 循迹模块采用两只红外对管，分别置于小车车身前轨道的两侧，根据两只光电开关接受到白线与黑线的情况来控制小车转向来调整车向，测试表明，只要合理安装好两只光电开关的位置就可以很好的实现循迹的功能。 （如图 2.3）52.4 避障模块采用二只红外对管分别置于小车的前端两侧，方向与小车前进方向平行，对小车与障碍物相对距离和方位能作出较为准确的判别和及时反应。 （如图 2.3）图 2.3 红外对管2.5 机械系统本题目要求小车的机械系统稳定、灵活、简单，而三轮运动系统具备以上特点。（如图 2.4）图 2.4 三轮运动系统62.6电源模块采用 2支 3.7V电池双电源分别给单片机与电机供电，让小车完成其功能。（如图 2.5 ）图 2.5 3.7V电池
