基于AT89C52单片机智能循迹小车的设计 毕业设计论文.docVIP

基于AT89C52单片机智能循迹小车的设计 摘 要：本系统采用AT89C52为核心进行设计，合理利用了该芯片上丰富的资源，实现小车检测，寻迹，控制等功能,同时，系统对获取的信息进行实时显示。本系统针对现实中出现的对于工业机器人智能循迹的需求，适当进行了简化。本次设计的智能小车，会自动沿着黑线行走，所行走的距离实时地显示出来 ，同时可以通过PWM信号控制小车的速度。为了使小车的信息能够实时传输主控制系统，并很好的完成行走和转向等功能，就需要设计一套较为实用和可靠的算法，程序。 关键词：循迹；PWM；算法；数码显示 1引言 当今社会，科学技术日新月异，时代前进的步伐越迈越快，应用自动化设备,计算机处理,现代化通讯,数字化信息,现代化显示设备等高新技术而建立的现代化智能,监控等系统已经得到充分的发展与应用,智能机器人也就应运而生。同时，在建设以人为本的和谐社会的过程中，智能服务机器人能够完成考古发掘，海底探密，宇宙探索等危险作业，以保证人身安全。《国家中长期科学和技术发展规划纲要》一文指出：智能服务机器人是在非结构环境下为人类提供必要服务的多种高技术集成的智能化装备。以服务机器人和危险作业机器人应用需求为重点，研究设计方法、制造工艺、智能控制和应用系统集成等共性基础技术。重点研究低成本的自组织网络，个性化的智能机器人和人机交互系统、高柔性免受攻击的数据网络和先进的信息安全系统。 本次设计系统主要分为红外检测模块，小车控制模块，状态显示模块。单片机通过红外检测模块等采集到的信息控制小车转向，行驶速度和显示。 2 设计任务、要求和技术指标 2．1 任务 （1） 设计并制作一个智能小车，实现沿黑线行走而且不出线。 （2） 小车从起跑线出发（车体不得超过起跑线），沿引导线到达终点（与车体垂直的黑线）。 2.2 要求 利用检测电路实现对黑线的检测功能，要求检测电路检测尽可能的简单 机器车一旦启动，便由程序控制完成灵活的行走方式。即在黑线的指引下前进，实现急停，转向和转向灯的控制。 机器车开始行走的同时，开始显示行走距离。 车体尺寸以一般玩具小车为限。 无竞争-冒险，无抖动。 2.3 技术指标 红外检测电路能够检测到0.5-2cm左右的黑线。 机器车偏离黑线，要求迅速做出调整，能够重新回到黑线。 距离显示为行走时间的实时显示，显示距离的长度范围为0~999.9米。 车身长度为20.5cm，宽度为9.5cm，高度为7.5cm。 检测信号为电压信号。 3 方案分析与论证 3.1 主控系统的分析与论证 根据设计要求，我们认为此设计属于输入量的复杂程序控制问题。据此，我们拟定了以下两种方案并进行了综合的比较论证，具体如下： 方案一：采用组合数字电路实现核心控制的方案 采用组合电路实现控制和处理功能，具有速度快，资源丰富的优点，但是实现多路控制和附加功能上受到限制，且功能越多电路越复杂。因此该方案不被采用 方案二：采用单片机为核心控制的方案 采用单片机作为控制和处理的核心，可使电路的复杂程度大大降低，尤其是实现小车的自动控制上显现出独特的优势。由于单片机AT89C52是一种低功耗，高性能CMOS 8位单片机，片内含有8K的可反复擦写的只读程序存储器和256B的随机存取数据存储器，器件采用ATMEL公司的高密度，非易失性存储技术生产，与标准MCS-51指令系统及8052产品引脚兼容，片内置通用8位中央处理器和FLASH存储单元，32个可编程I/O口线，3个16位定时/计数器，8个中断源，低功耗空闲和掉电模式，完全符合设计的要求，所以采用AT89C52作为核心部件的方案较为理想。 3.2显示系统分析与论证 显示模块主要用于显示行走路程，由于显示范围为0～999.9米，因此可采用四位一体共阳的数码管作为显示元件。在显示驱动电路中我们拟定了二种设计方案： 方案一：采用静态现实的方案 采用四片移位寄存器74LS164作为显示电路，其优点在于占用主控系统的I/O口少，且静态现实的内容无闪烁，但电路消耗的电流较大，占用I/O口较多，而本设计的电机消耗电流已经很大，应尽量在其他电路中节约电流的消耗，因此该方案不被采用。 方案二：采用动态现实的方案 采用专用数码管译码器BC7281B（以下简称7281）和74LS164共同协作来作为驱动的动态显示电路，它只占用主控系统的两个I/O口，大大节约了I/O口，且动态扫描7281单独控制，不需单片机定时扫描，这样就节约了单片机的定时单元用于做驱动和车速检测，故采用本方案。 3.3检测系统分析与论证 由于本设计中的技术指标要求识别精确范围0.5~2 cm，因此本定方案中采用的是反射式的未经调制的红外收发管ST168作为检测黑线的传感器。考虑到该传感器要检测的距离比较短，所以采用的加套管的方法避免外界自然光线的影响，没