《基于单片机红外避障自动车实现》技术研究报告.docVIP

《基于51单片机的红外避障自动车的实现》技术报告 小组成员：李相华 王太杰 孙学军 指导老师： 时间：2010/05/03 摘要 本小组所设计一个带有的使用驱动电机使 下面是一些基本资料： ——————————————小车参数—————————————— 障碍检测方式 红外探测（探测模块功耗7mA） 车模几何尺寸（mm） 149 x 102 x 59 测 障 精 度 前方：75 cm 左右：25cm 车模轮距（mm） 120 电 源 系 统 4 x 1.5 v干电池4 x 1.2 v充电电池及其稳压输出 电 机 直流减速电机，1~12V工作电压，传动比：71.2:1 主 控 芯 片 STC89C52MCU 其 他 芯 片 LM7806 LM7805 STC11F01等 —————————————小组资料——————————————— 小组成员： 姓 名 班 级 善长项目 负责模块 王太杰 0804211班 擅长于硬件 焊接技术强 硬件知识充足 红外探测部分 驱动调试 孙学军 0904211班 擅长于编程 C语言功底扎实 思路开阔 程序驱动部分 程序调试 李相华 0804211班 查阅资料能力强 善于方案选择和优化 电源部分 小组优势： 硬件与程序搭配协调，每人负责各自模块，只提供最终模块接口，使对方不必关注自己模块内部结构，只需将接口连接完成即可，减少了每人负责的内容，提高了效率。 ————————————制作流程与时间————————————— 2010年5月1日 小组成员对各模块电路进行了选择、优化，并进行了电路搭建、焊接，各模块调试，确定模块交互接口；主控程序思路成型，并编写了测试程序，对软硬件进行了测试。最后各模块交互，整体调试，主程序确定及细节敲定。 2010年5月2日: 模块交互，整体调试，主控程序细节修改；经布局后各硬件模块转移至车体，最终焊接，整车成型。主控程序下载，调试，最终成功。 —————————————技术资料—————————————— 设计思路： 为节省电机数量和电路复杂程度，红外避障小车（以下简称小车）采用前轮主动，后轮从动原理。前轮采用双电机驱动，利用差速法实现车身转向。 检测部分利用红外发射管发射红外光，遇障碍物后经反射被红外接受管接收，产生电平转换，利用单片机I/O口检测红外检测模块电平输出，以此判断前方障碍物有无，检测到障碍物后，经单片机I/O口控制电机驱动电路，经由电机驱动电路输出不同电压，产生差速，实现转向，最终以达到避障的目标。其总体方框图如图所示： 主控模块： 方案一：采用凌阳公司的16位单片机，它是16位控制器，具有体积小、驱动能力强、可靠性高、功耗低、结构简单、具有语音处理、运算速度快等优点，但考虑到我们小组对这个方案采用的微处理器并不熟悉，使用起来并不是很方便，这对于硬件电路的设计和软件编程增加了难度。我们决定不再使用此方案，考虑其他方案。 方案二：采用STC 89C52单片机作为主控制器。STC 89C52是一个超低功耗，和标准51系列单片机相比较具有运算速度快，抗干扰能力强，支持ISP在线编程，片内含8k空间的可反复擦写1000次的Flash只读存储器，具有256 bytes的随机存取数据存储器（RAM），32个I/O口，2个16位可编程定时计数器。其指令系统和传统的8051系列单片机指令系统兼容，降低了系统软件设计的难度，电路设计简单、价格低廉，在后来的实验中我们发现，STC 89C52精确度和运算速度也都完全符合我们系统的要求。 综合以上方案我们选择比较普通的更为熟悉的方案二使用STC89C52单片机为我们整个系统的控制核心。 其各个引脚如图1所示 图1 探测模块： 方案一：用三极管驱动红外发射管和红外解收管。 在三极管的射级接俩个红外发射管，加大红外线的强度，进儿提高其探测距离。在红外接收电路中，用电阻和红外接收管串联来调节基极的电位，当接收管接收到红外线时可以改变基极电位，进儿使三极管工作在截止或饱和状态，即调节了输出电平，实现了高低电平的转换。其发射和接受电路如图2所示： 图2 优点：电路简单，搭建方便。 缺点：探测精度不高，探测距离比较近。 考虑到小车行驶时对精度的要求，我们最终放弃了这套方案。 方案二：用三极管驱动红外发射管，用LM358来实现接受电路。 发射电路和方案一基本一致，这里就不赘述了。LM358是包含俩个运算放大器的集成器件，我们用第一个放大器来