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• 本文标题：单片机多功能智能小车的设计.doc
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• 内容摘要：单片机多功能智能小车的设计 学院， 专业， 姓名， 指导老师， 信息学院 自动化 李汉洲 学号， 职称， 160104105607 陈蕴基 教授助教 中国珠海 2020年4月12月  诚信承诺书 本人郑重承诺，本人承诺呈交的毕业设计单片机多功能智能小车的整体设计是在指导教师的指导下，独立开展研究取得的成果，文中引用他人的观点和材料，均在文后按顺序列出其参考文献，设计使用的数据真实可靠。 本人签名， 日期，2020年4月12日 单片机多功能智能小车 摘要 在当今的社会，智能化这个词汇越来越多地被别人所提及，各种智能化产品的出现极大地改变了人们的生活，智能化已经成为世界未来发展的趋势。智能化可以按照人类的意愿进行运作并且不需要人类进行太大的操作这便大大减小了人们的工作量。智能小车的出现便是人类向智能化迈出的一大步，它的出现极大地加快了科学勘探工业制造和交通运输等领域的发展。智能小车的原理中包含了许多的学科知识，例如传感技术自动控制原理遥感技术和电路电子等。本设计的智能小车采用的控制核心为STC89C52单片机，遥控的方式为红外遥控，电机驱动的芯片为L293D。同时智能小车采用了红外对管作为红外避障模块与红外寻迹模块的接收和发射装置，通过HCSR04超声波探测模块 关键词，智能车单片机红外避障与遥控超声波黑线寻迹 Abstract     Intodayssocietythetermintelligentisincreasinglymentionedbyothe。Theemergenceofvariousintelligentproductshasgreatlychangedpeopleslivesandintelligentizationhasbecomethetrendoftheworldsfuturedevelopment。Intelligentizationcanoperateaccordingtothewishesofhumanbeingsanddoesnotrequirehumatoperformtoomuchoperatiowhichgreatlyreducestheworkloadofpeople。Theemergenceofsmartcaisabigstepforhumanbeingstobecomeintelligent。Itsappearancehasgreatlyacceleratedthedevelopmentofscientificexplorationindustrialmanufacturingandtraportationandotherfields。Theprincipleofthesmartcarcontaimanysubjectknowledgesuchasseingtechnologyautomaticcontrolprincipleremoteseingtechnologyandcircuitelectronics。ThecontrolcoreadoptedbythedesignedsmartcarisSTC89C52singlechipmicrocomputertheremotecontrolmodeisinfraredremotecontrolandthechipdrivenbythemotorisL293D。AtthesametimethesmartcaradoptstheinfraredpairtubeasthereceivingandtramittingdeviceoftheinfraredobstacleavoidancemoduleandtheinfraredtrackingmoduleandperformsthedistancemeasurementandobstacleavoidancethroughtheHCSR04ultrasonicdetectionmodule。Theprogramminglanguageusedinthisdesignisclanguage。Byinputtingthecompiledprogramtothesinglechipmicrocomputerthesinglechipmicrocomputercancontrolthecartorealizeinfraredobstacleavoidanceultrasonicdistancemeasurementobstacleavoidanceblacklinetrackingandinfraredremotecontrol。 Keywords:smartcarsinglechipmicrocomputerinfraredobstacleavoidanceandremotecontrolultrasonicblacklinetracking 目录 1前言。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。1 1。1本设计的目的意义及应达到的技术要求。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。1 1。2本设计在国内外的发展概况及存在的问题。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。2 1。3本设计应解决的主要问题。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。3 2本设计。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。3 2。1设计原理。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。4 2。2方案选择。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。4 2。2。1遥控控制模块设计与论证。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。4 2。2。2电机驱动模块设计与论证。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。5 2。2。3避障循迹模块设计与论证。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。5 2。2。4电源模块设计与论证。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。6 2。2。5数据显示模块设计与论证。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。6 2。3分析问题。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。7 2。4设计过程。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。7 2。4。1红外遥控模块。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。7 2。4。1。1红外遥控模块的工作原理。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。7 2。4。2电机驱动模块。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。8 2。4。2。1L293D电机驱动芯片工作原理。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。8 2。4。2。2电机调速。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。9 2。4。3避障循迹模块。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。10 2。4。3。1红外避障循迹模块。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。10 2。4。3。2超声波测距避障模块。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。12 2。4。4电源模块。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。15 2。4。5数据显示模块。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。15 2。5总结。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。16 参考文献。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。18 致谢。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。19 附录。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。20  1前言 随着智能小车的不断发展，它在人类生活中起到的作用也越来越大，被普遍用于生产运输自动化医疗和航空等各个领域。例如，在如今新型冠状病毒在全球蔓延的时候，人们对口罩的需求也越来越多，因此生产口罩的企业对口罩生产和运输的速度的要求也越来越高，而正是超声波焊接机和智能小车的存在，使得有足够多的口罩能够被快速地送往各地。智能车辆的出现不但减少了人们的工作量，为人类的生活提供了大量的便利，而且它还能完成一些人类无法完成的事情，这扩宽了人类发展的空间，加速了人们对未知领域的探索。 实际上，当今世界智能汽车的研究与开发已经成为世界范围内重点关注的项目之一。智能汽车是重要的移动机器人行业和机器人技术的重要分支，其起源于20世纪六十年代。那时，斯坦福研究院，NDI，的研究人员在196672年间开发了一个自动移动机器人，绰号为shakyy。其目的是在复杂的环境中应用人工智能技术，完成自律推论计划和管理。从那时起，移动机器人技术飞速发展，也为智能车辆技术的创新和进步做出了贡献。 智能车辆一般由计算机控制并发出命令，由传感器获得车速车距以及障碍物的信息，通过智能感应系统感应别的车辆与行人，同时通过摄像头观察道路的状情况。而对于一些更加先进的智能车辆，它们会装有更多样的智能化系统，例如语音识别系统，人们只要说几句话便能够控制小车的运行与模式，报警系统也能够在车辆快要出现问题或将要与别的车相撞时发出报警，而车辆的智能自动驾驶系统则完全不需要人为的操作，全程由电脑控制，车辆自动到达目的地，这也正是智能车辆的最高层次。 在如今，智能汽车一词不仅在学校特别是在电子设计项目中众所周知。大学生经常参加一些电子项目的竞赛，并经常设计汽车主题。这表明国内的主要大学也非常重视这种话题的研究。该设计是在上述背景下制作的，设计的智能车可以实现黑线跟踪红外障碍物回避红外远程控制和超声波障碍物回避的功能。 1。1本设计的目的意义及应达到的技术要求 随着社会的进步与科技的发展，这个社会对于大学生的要求也越来越高，因此，作为一个合格大学生必须要具有良好的创新与创造能力。智能小车必定是以后智能化社会的一个重要组成部分，它会随着计算机技术自动化技术电力电子技术和智能化技术的发展而不断地被创新与改进，从而去适应未来社会的发展需求。如何去对智能车辆去进行改进与创新，这便需要技术人员在智能车辆的制作过程中不断地去探索与思考。智能小车的出现其实也意味着人们对未知领域的探索途径有多了一条，例如在对外太空星球的探索中，有一些星球以人们现今的科技水平是无法做到亲自登陆的，只能通过智能小车进行样本的采集以及地形的勘探。正是由于智能小车在外太空探索中起到的重要作用各国对星球探测车的研究开始变得更加重视。1960年代后期，美国和前苏联开始为登月计划作准备，于是各自便开始对月球的探索。从1966年到1968年，美国发射的两枚无人巡 游探测器成功登陆月球。随后1997年Sojouer号探测车登上了火星，这是由美国JPL公司开发的小型火星车，它在火星上进行了许多技术实验，并且验证了智能小车在火星探索上具有良好的性能。2004年1月，美国在2003年发射的勇气号和机遇号火星探测车又一次成功登陆火星。前苏联在与美国的太空竞争中也不甘人后，1959年~1976年间，分别成功发射了两个月球探测车。由此可见，正是由于智能车辆的存在，人们才能去完成对外太空那未知领域的探索。 在现代的自动控制领域中，智能汽车和机器人作为一项伟大的人类智慧结晶，它已经极大地改变了我们的生活，为我们提供了许多便利，并且成为了人类未来的发展方向。智能可以让我们只需设置了所需的模式，他便能在指定的环境中自动运行，而无需人工操作和管理。如今，智能化被人们应用于各种重要的领域。例如，在科学发现，智能房间和工业制造等领域都可以找到它的阴影。智能车是智能领域的产品，操作性和相互运用性都很好，可以根据预先设定的模式自动自动自动化，所以也可以分类为智能玩具之一，所以很受用户的喜爱。而且，智能在很多领域都可以使用，特别是风险高的搜索和机械领域，同时在机器人开发上，它也发挥着关键作用。当人类进入21世纪时，随着科学技术的飞速发展和对生活质量的高要求，人们对汽车的舒适性和安全性需求变得越来越严格，已经不断使用和探索了各种新的最新技术，例如自动驾驶，智能运输和巡航。同时人们也正在不断开发和研究智能汽车，使得这些技术也正在成为全球汽车研究的热点。我们有必要对智能小型车进行更深入的研究，因为智能小型车目前具有重要的研究意义，而且其发展可能对未来起重要作用。同时，它还具有有着广泛的开发前景和不可估量的市场价值。 设计一辆简易的智能小车，为了体现它的智能化，要求小车能够自动避，即小车遇到障碍时可以立即做出反应，自动1。2本设计在国内外的发展概况及存在的问题 从1960年代至今，对智能小车和机器人设计的研究已经持续了数十年。自1960年代后半期最初的自律移动机器人登场以来，经过数十年的开发后，人类已经从能制造出第一台教学模仿机器人的阶段迈进能制造出具备感知功能智能机器人的阶段，并克服了许多技术难题，取得了巨大进步。智能机器人如今正被许多国家重视与大量研发，研发的水平取决于各国的科研能力，美国和日本正处于研究该技术的最前沿。法国提出了一项技术计划，使智能机器人具有自动识别功能，使其可以在复杂的环境中通过独立地感应和判断来自动执行各种动作。在美国，人们可以用美国发明的智能机器人来发送信件，运输食物和其他必需品，并可以用它们来帮助吸尘器进行清洁。人形机器人已经在日本开发成功，它们可以模仿人的面部表情并非常真实地表达它们。近年来发明的手术机器人以良好的抵稳定性和安全性被广泛用于需要手术的医疗现场中去。其次，与国外相比，中国对智能汽车的探索始于1980年代能够在校园的非结构化道路环境中进行自动驾驶，和障碍物清华大学计算机系智能技术与系统国家重点实验室在国家科学技术委员会和国家862项目的帮助下南京理工大学北京理工大学浙江大学国防科技大学清华大学等多所院校研智能车辆研究是智能交通系统ITS的主要技术。现在，国内很多大学和研究机构都ITS的主要技术和机器研究，随着ITS研究一支专业的ITS技术研发技术团队。另外对ITS及智能车辆技术研发各种运输公司和汽车公司越来越多地投资，并且整个社会的关注也在不断增加。交通部已将ITS研究列入十五科技发展计划和2010年长期规划。在各个领域的共同努力有望大大提高中国ITS和智能车的技术水平可以预测，智能的研究中国的快速经济发展。1。3本设计应解决的主要问题 本设计我们应当要解决的有，当红外对管中的发射装置发射的红外光被接受装置接收后，单片机如何能够得到一个信号，从而调用红外避障子程序，使小车避开障碍物，超声波模块如何通过对测距信息的处理从而达到避障的目的，如何调节PWM的占空比，从而调节电机的转速，如何当按下红外遥控器的按键时，小车能够完成相应的动作。。 2本设计 该设计是一款使用STC89C52微控制器作为控制核心，具备有普通功能的简单型智能小车。它拥有着黑线跟踪红外障碍物回避红外遥控加速和减速超声波障碍物回避等功能。我们设计的智能小车只是具备智能车辆所拥有的最基本的功能。它的设计思想与一些高性能机器人的相似。智能机器人对于人类而言已经不是什么新鲜的东西了。它逐渐成为了人们的日常生活中必不可少的一部分，它为人类带来更多的幸福感。但是，智能车辆在某些特定方面具有着其它产品所不具备的优点，更加体现了自己的独特与创新，因此它的发展拥有着一个光明的未来。与此同时，小车的制造也非常符合社会发展的潮流，因为它的制造成本较低，更加环保，续航能力强，也更安全。 2。1设计原理 本设计方案采用微处理器，STC89C52单片机，作为整个系统控制的中心，通过红外避障模块对反射回来的红外线进行处理，从而实现红外避障HCSR04超声波探测模块能够测量小车到障碍物的距离，从而实现超声波避障，由51单片机输出PWM信号，然后通过编程来改变PWM信号的占空比，从而达到电机调速的目的，通过对按键信息的编码与解码，然后再通过单片机的处理，我们用红外遥控器对小车进行操作。 2。2方案选择 2。2。1遥控控制模块设计与论证 方本设计，无线遥控控制的距离更远，但红外遥控 2。2。2电机驱动模块设计与论证 目前比较常用的小车驱动电机主要有两种选择， 方案一，小车通过直流电机进行驱动。直流电机能将小车电源中的电能转变为小车向前驱动的动力，这种电机被人们广泛应用在要求电机占用空间小质量轻的小型电动设备中。直流电机的运行方式是这样的，当给直流电机内部转子上的绕组通电时，它便会成为一个通电线圈并在电机内部磁体产生的磁场中产生洛伦兹力，使其带着转子转动，同时通电线圈内的磁场方向将会改变，绕组上的电流也因此改变方向，但是洛伦兹力的方向从未改变，这使得电机将向顺时针或逆时针持续转动。由H型桥式电路直接驱动直流电机控制电机的正反转，使用PWM对电机调速的时，是靠单片机输出不同占空比，改变脉冲宽度，来控制输出电压的，电压减小电机转速就会下降，小车的速度也能够人为控制。...
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