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SHANDONGＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹＯＦＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ毕业设计说明书多功能智能探测小车学院：电气与电子工程学院专业：电子信息工程学生姓名：学号：指导教师：2012年6月中文摘要I摘要主控制系统的功能主要是启动小车、电机控制、LCD速度显示。系统主要由红外避障模块、声控模块、光电寻迹、电机驱动及语音播报模块组成。传感器检测控制系统通过各传感器检测引导线将控制信号送入单片机，经单片机判断、处理后，控制驱动电机和舵机的运行状态，以达到控制小车行进方向和速度的目的，使自动装载小车成功避障。动力系统，采用PWM波控制电机与舵机运行状态，同时采用PID方法实现对速度的闭环控制，使智能车系统能平稳的运行。LCD液晶速度显示器实时显示智能车的运行速度。采用AT89C51单片机作为智能小车控制核心。系统能实现对线路进行寻迹，小车可以前进或后退，遇到障碍物可以自行停止并可以实现反向运行，系统可以利用声音控制小车的启停。整个系统小巧紧凑，控制准确，性价比高，人机互动性好。关键词：AT89C51单片机；红外避障；线路寻迹；直流减速电机英文摘要IIABSTRACTThemaincontrolfunctionofthesystemistostartthecar,motorcontrol,LCDspeeddisplay.Systemismainlybyinfraredobstacleavoidancemodule,voicemodule,opto-electronicsandmotordrivetracingmodule.Sensormeasurementandcontrolsystemthroughtheguidelinesofthevarioussensorstodetectthecontrolsignalintothemicrocontroller,MCUjudgment,treatment,andcontroltheoperationalstatusofthedrivemotorandsteeringinordertoachievethepurposeofcontrolofthecarmovingdirectionandspeed,automaticloadingcarobstacleavoidance.Powersystems,PWMwavecontrolthemotorandthesteeringgearrunningstate,whileusingthePIDmethodtoachieveclosed-loopcontrolofspeed,smartcarsystemrunningsmoothly.TheLCDspeeddisplayreal-timedisplayspeedofthesmartcar.Usedasasingle-chipsmartcarAT89C51controlcore.Systemcanrealizethetracinglines,carscangoforwardorbackward,encounteredobstaclescanstopandreverseoperationcanbeachieved,thesystemcanusevoicetocontrolthestartandstopcar.Compacttheentiresystemtocontroltheaccurate,cost-effective,goodhuman-computerinteraction.Keywords:AT89C51MCU,Infraredobstacleavoidance,Tracing,DCmotorspeed目录III目录摘要.......................................................................IABSTRACT..................................................................II第一章引言..........................................................-1-1.1课题的目的及意义...............................................-1-1.2主要任务及技术指标.............................................-2-1.3论文内容与安排.................................................-2-第二章系统总体方案设计................................................-4-2.1.主板设计框图...................................................-4-2.2车体设计.......................................................-4-2.3电机的选择.....................................................-5-2.4电机驱动模块...................................................-5-2.5控制器模块.....................................................-6-2.6线路跟踪电路...................................................-7-第三章硬件电路设计....................................................-8-3.1光电对管寻迹模块...............................................-8-3.2电机驱动电路的设计.............................................-9-3.3红外避障模块..................................................-10-3.4RS485接口电路的设计...........................................-12-3.5黑线检测模块电路设计..........................................-13-3.6红外线发射接收对管............................................-13-3.8LCD速度显示模块...............................................-15-3.9小车的测速模块................................................-15-3.10电源模块......................................................-17-3.11运转模式的选择模块............................................-18-3.12单片机最小系统................................................-18-第四章系统的软件设计.................................................-20-4.1主程序框图....................................................-20-4.2小车运动状态程序..............................................-21-4.3循迹模块程序图................................................-24-4.4中断子程序....................................................-25-4.5显示子程序....................................................-27-4.6避障模块子程序................................................-28-第五章结论.........................................................-30-参考文献..............................................................-32-致谢及声明............................................................-33-附录..................................................................-34-第一章引言-1-第一章引言1.1课题的目的及意义智能化的产品是新诞生的产品,是今后现代社会发展的主要方向,他可以按照预先设定的操作模式在特定环境中,不需要人工管理,我们可以完成预期必需的或一个更高的目标。与遥控车相比,遥控车需要人为控制转向、启动和停止,倒退,而更加先进的远程控制的汽车可以控制它的速度，智能汽车可以用计算机编程来实现它的行驶方向,启动和停止,和速度的控制,无须人工干预,包括一些环境感知、规划和决策、自动驾驶功能于一体的综合系统,它是集中使用计算机、传感器、信息、通信、导航、人工智能和自动控制技术,是一个典型的高科技复杂。现在的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处理部分。智能汽车能够实现自动避障，跟踪等功能，而且还可以延长寿命和对障碍物的认知。可以实现汽车自动识别路线，选择正确的路线，并检测自动避开障碍物。基于上述要求，检测的一部分，考虑到汽车一般不需要感知清晰的图像，只需要一个粗略的看图功能就可以应用可能不是很贵的CCD传感器，所以你可以放弃考虑使用廉价的红外传感器反射传感器。智能车的执行部分，是作为直流电动机，主要是控制方向的车轮运转方向和速度。单芯片驱动直流电动机一般有两种选择：第一，不要需要占用的单芯片资源，选择具有PWM功能的微控制器，可实现精确控制;第二，可以通过软件调制的模拟PWM输出，你需要消耗很多单片机资源而且很难精确的进行速度控制，对微控制器的资源利用率，对主要单芯片型号的选择，所以我选择了第一个方案。可以预计，中国的智能类小车的快速发展，经济实力将提供一个更加广阔的前景。因此，智能小车深入细致的研究，不仅可以提高课堂的理论知识，更加投入到实际应用的理论，为未来智能化的发展奠定了坚实的基础。第一章引言-2-1.2主要任务及技术指标（1）检测距离小车左右两侧10~80cm以内的障碍物，并根据此距离的大小使小车车轮转向不同的角度，以避开障碍物。（2）使小车沿着黑线行走，偏离轨道时，可以自动调整。（3）检测车轮转速，通过比较测速电路测得的实际转速与理论转速的差距，判断小车是在较为平坦的地面行驶，还是在下坡或爬坡。若实际速度小于理论速度，则说明小车在爬坡，此时应增大PWM占空比，增大车轮电机驱动电压来使小车加速，帮助小车爬坡。相反，若实际速度大于理论速度，则说明小车正在下坡，此时减小PWM占空比，减小车轮电机驱动电压来使小车减速，节省功率消耗。通过测速、调速过程，实现小车转速的闭环控制。1.3论文内容与安排本文主要介绍了多功能智能探测小车的设计思想、电路原理、方案论证以及元器件的选择等内容，整体上分为硬件部分设计和软件部分设计。本次设计的内容安排可以分为三部分：第一部分是硬件设计，包括方案