超声波避障小车设计新

辽宁工程技术大学控制电机综合训练项目项目名称超声波避障小车组别第十组专业班级测控14-1，2，3班院（系、部）电气与控制工程学院姓名学号王娜1405070316武艳秋1405070224郝怡1405070109齐旭1405070114马雨薇1405070113胡玉婷1405070110日期2016年5月8日超声波避障小车摘要80C51单片机是一款八位单片机，他的易用性和多功能性受到了广大使用者的好评。这里介绍的是如何用80C51单片机来实现控制电机综合训练项目，该综合训练项目是结合科研项目而确定的设计类课题。本系统以设计题目的要求为目的，采用80C51单片机为控制核心，利用超声波传感器检测道路上的障碍，控制电动小汽车的自动避障，以及红外接收管的应用。整个系统的电路结构简单，可靠性能高。实验测试结果满足要求，本文着重介绍了该系统的硬件设计方法及测试结果分析。采用的技术主要有：传感器的有效应用，红外接收管的应用。关键词：80C51单片机；电动小车；超声波传感器UltrasonicobstacleavoidancevehicleAbstract80C51isa8bitsinglechipcomputer.Itseasilyuseingandmulti-functionsufferlargeusers.Thisarticleintroducethecontrolelectricmachinedesignwiththe80C51singlechipcopmuter.Thisdesigncombineswithscientificresearchobject.Thissystemregardtherequestofthetopic,adopting80C51forcontrolingcore,supersonicsensorfortestthehinder.Theelectriccircuitconstructionofwholesystemissimple,thefunctionisdependable.Experimenttestresultsatisfytherequest,thistextemphasizesintroducedthehardwaresystemdesignsandtheresultanalyse.Theadoptionoftechniqueas:efficientapplicationofthesensor;.Keywords：80C51singlechipcomputer；lightelectricitydetector；electricwheeledmachine目录第一章前言...........................................................1第二章方案设计与论证..................................................5（一）检测系统.....................................................5（二）系统原理图...................................................5（一）80C51单片机硬件结构..........................................6（二）最小应用系统设计.............................................7（二）前向通道设计.................................................9（一）主程序设计..................................................13（二）避障子程序设计..............................................18第五章测试数据、测试结果分析及结论...................................27致谢................................................................28参考文献...........................................................291第一章前言随着汽车工业的迅速发展，关于汽车的研究也就越来越受人关注。故本设计是在这样的背景下提出的。本题目是结合实际而确定的设计类课题。设计的智能电动小车具有避障功能。根据题目的要求，确定如下方案：在现有电动车模型的基础上，应用超声波传感器，实现对电动车的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，此外，红外接收管根据光线再利用分压原理改变转速。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。本设计采用MCS-51系列中的80C51单片机。以80C51为控制核心，利用超声波传感器检测道路上的障碍，控制电动小汽车的自动避障。80C51是一款八位单片机，它的易用性和多功能性受到了广大使用者的好评。下面就简要的介绍一下单片机及其典型应用方式：“单片机”一词是Single-ChipMicrocomputer较准确的译法，但最能准确反映单片机设计思想﹑并且具有技术眼光的词汇是Microcomputer（微处理器）。之所以出现了Sigle-chipMicrocomputer一词，实在是因为早期，甚至到MCS-51时期，单片机准确地体现了Sigle-chipMicrocomputer的形态和内容。然而发展到MCS-96，发展到新一代80C51﹑M68HC05﹑M68HC11系列单片机时，在单片机中着力扩展了各种控制功能。如A/D﹑PWM﹑PCA计数器捕获/比较逻辑﹑高速I/O口﹑WDT等，已突破了Microcomputer的传统内容，朝Microcomputer的内涵发展。因此，目前已到了该给单片机正名的时候了，国外已逐渐统一成Microcomputer。(1)从最初的单片机发展到如今的新一代单片机。大致经历了三个年代。如以Intel8位单片机为例，这三个年代划大致是：第一代：以1976年推出的MCS-48系列为代表，其主要的技术特征是将CPU和计算机外围电路集成到了一个芯片上，作为与通用CPU分道扬镳﹑构成新型工业微控制器取得了成功，为单片机的进一步发展开辟了成功之路。第二代：以MCS-51的8051﹑8052为代表，其主要的技术特征是为片机配置了2完善的外部并行总线（AB﹑DB﹑CB）和具有多机识别功能的串行通讯接口（UART）,规范了功能单元的SFR控制模式及适应控制器特点的布尔处理系统和指令系统，为发展具有良好的兼容性的新一代单片机奠定了良好的基础。无论是第一代还是第二代单片机都还未突破单片计算机的内涵。第三代：以80C51系列为代表，它包括了Intel公司发展MCS-51系列的一代产品，如8ｘC152﹑80C51FA/FB﹑80C51GA/GB﹑8ｘC451﹑8ｘC452,还包括了Philips﹑Siemens﹑ADM﹑Fujutsu﹑OKI﹑Harria-Metra﹑ATMEL等公司以80C51为核心推出的大量各具特色﹑与80C51兼容的单片机。新一代的单片机的最主要的技术特点是向外部接口电路扩展，以实现Microcomputer完善的控制功能为己任，将一些外部接口功能单元如A/D﹑PWM﹑PCA(可编程计数器阵列)﹑WDT(监视定时器)﹑高速I/O口﹑计数器的捕获／比较逻辑等。这一代单片机中，在总线方面最重要的进展是为单片机配置了芯片间的串行总线，为单片机应用系统设计提供了更加灵活的方式。Philips公司还为这一代单片机80C51系列8ｘC592单片机引入了具有较强功能的设备间网络系统总线----CAN(ControllerAreaNetworkBUS).新一代单片机为外部提供了相当完善的总线结构，为系统的扩展与配置打下了良好的基础。Microcontroller并没有过分强调“单片”，因为向单片形式发展是一切先进电子系统都在追求的理想，并不为单片机所专有。单片机的应用方式随对象、环境、规模不同而大相径庭，不必独崇一宗。按照所使用单片机的类型不同，单片机应用系统结构可分成总线方式和非总线方式。总线方式的应用系统中，单片机都具有完善的外部扩展总线，如并行三总线（AB、DB、CB）、串行通讯总线（如UART）,通过这些总线可方便地扩展外围单元、外设接口等。采用总线方式的应用系统多属复杂的工控系统、智能仪表、监测系统，或满足这些应用系统而构成的多机与网络系统。非总线方式的应用系统省去了外部并行总线，可构成各种小封装芯片，有限的引脚可提供更多的用户I/O口，可使应用系统的芯片数量最少。非总线方式的应用系统多属小型控制器、测控单元、单元仪表等。23总线方式的单片机在不使用外部并行总线时，外部并行总线引脚可作为I/O口用。在掩摸用户程序时，还可要求将这些I/O口改造成具有各种驱动能力的I/O口。3本设计就采用了比较先进的80C51为控制核心，80C51采用CHOMS工艺，功耗很低，易控制。4超声波避障小车成品图5第二章方案设计与论证根据题目的要求，确定如下方案：在现有玩具电动车的基础上，加装超声波模块和红外接收管，实现对电动车的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。（一）检测系统检测系统主要实现超声波测距及红外接收管的应用，且利用超声波传感器模块对电动车的避障。（二）系统原理图电动车采用80C51单片机进行智能控制。开始由手动启动小车，并复位，当经过障碍物时，由超声波传感器检测，通过单片机控制小车避障；系统的自动避障功能通过超声波传感器正前方检测由单片机控制实现。系统原理图如图2.4所示：图2.4系统原理图6第三章硬件设计一个单片机应用系统的硬件电路设计包含有两部分内容：一是系统扩展，即单片机内部的功能单元，如ROM﹑RAM﹑I/O口﹑定时/记数器﹑中断系统等能量不能满足应用系统的要求时，必须在片外进行扩展，选择适当的芯片，设计相应的电路。二是系统配置，既按照系统功能要求配置外围设备，如键盘显示器﹑A/D﹑D/A转换器等，要设计合适的接口电路。（一）80C51单片机硬件结构80C51单片机是把那些作为控制应用所必需的基本内容都集成在一个尺寸有限的集成电路芯片上。如果按功能划分，它由如下功能部件组成，即微处理器、数据存储器、程序存储器、并行I/O口、串行口、定时器/计数器、中断系统及特殊功能寄存器。它们都是通过片内单一总线连接而成，其基本结构依旧是CPU加上外围芯片的传统结构模式。但对各种功能部件的控制是采用特殊功能寄存器的集中控制方式。41微处理器该单片机中有一个8位的微处理器，与通用的微处理器基本相同，同样包括了运算器和控制器两大部分，只是增加了面向控制的处理功能，不仅可处理数据，还可以进行位变量的处理。2数据存储器片内为128个字节，片外最多可外扩至64k字节，用来存储程序在运行期间的工作变量、运算的中间结果、数据暂存和缓冲、标志位等，所以称为数据存储器。3程序存储器由于受集成度限制，片内只读存储器一般容量较小，如果片内的只读存储器的容量不够，则需用扩展片外的只读存储器，片外最多可外扩至64k字节。4中断系统具有5个中断源，2级中断优先权。75定时器/计数器片内有2个16位的定时器/计数器，具有四种工作方式。6串行口1个全双工的串行口，具有四种工作方式。可用来进行串行通讯，扩展并行I/O口，甚至与多个单片机相连构成多机系统，从而使单片机的功能更强且应用更广。7P1口、P2口、P3口、P4口为4个并行8位I/O口。8特殊功能寄存器共有21