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1、精品学习资源题 目 基于单片机的智能小车的设计学 生 2222指导老师 2222讲师年 级 2021级专业电子信息科学与技术系别物理系唐山师范学院物理系2021 年 5 月正式声明本人的毕业论文是在姜丽飞老师的指导下独立撰写完成的；如有剽窃、抄袭、造假等违反学术道德、学术规范和侵权的行为，本人情愿承担由此产生的各种后 果，直至法律责任，并情愿通过网络接受公众的监督；特此正式声明；欢迎下载精品学习资源毕业论文作者（签名）：年月日目录摘要 3第一章 引言 3其次章 方案说明 32.1 、方案论证 32.2 、总体设计方案概述 4第三章 硬件电路设计 53.1 、主控电路 53.1.1 、L7805
2、 稳压器 53.1.2 、MAX232 芯片简介 63.2 、八路红外传感器模块6欢迎下载精品学习资源3.2.1 、LM324 简介 63.2.2 、74HC14D 简介 63.3 、L298N 电机驱动模块 73.3.1 、L298N 简介 83.4 、机械部分 9第四章 软件系统设计 94.1 、程序流程图 94.2 、程序设计方案 9参考文献 12第五章 终止语 12致谢 12附录 113附录 213外文页 20基于单片机的智能小车的设计摘要 本文介绍了基于 STC89C52单片机的智能小车的设计与实现；小车主要能够识别黑线并检测障碍物从 而实现在固定跑道内行驶并且可自动避障；小车以ST
3、C89C52 单片机掌握器；采纳八路红外传感器及其处理模块实现对黑线及障碍物的检测；通过单片机产生PWM波并通过 L298N来对小车的方向和速度进行掌握；关键字 STC89C52单片机 红外传感器 PWM L298N第一章 引言社会的进展，科技的进步，使得人们对生活中的许多事物都提出了更高的要求，就像人们自己走累了便想到了坐车，所以马车显现了；而马车已经满意不了人们对速度的追求的时候，便又创造了汽车，所以科技创新欢迎下载精品学习资源是基于人们的需要而显现的；那么到了现在这个一般汽车已经很普遍的掌控在人们手中的时候，一个新的概念便被提了出来，它就是智能车；其实，智能车讨论最早都是在一些科技发达的
4、国家进行的，所以比较早接触智能车领域的一些国家已经1对智能车辆进入了深化、系统、大规模的讨论阶段；我国智能车的讨论起步较晚，所以许多仍集中在某个单项技术的讨论上，不过对于智能车技术的探究却如2雨后春笋；各种智能车大赛层出不穷，各高校及讨论机构也纷纷加入智能车的讨论行列；本设计就是依据前人在智能小车的设计的基础上对其进行的又一次全新的探究；本车的设计充分考虑了成本与性能综合，它以STC89C52单片机为核心，采纳了大扭力的四驱小车底盘，使小车具有充分的动力；除此外小车安装了八路红外传感器用来检测黑线和障碍物，所以小车具有较好的反应速度与检测精度；其次章 方案说明2.1 、方案论证（ 1）掌握系统
5、方案一：采纳MC9S12DG128单片机，该单片机以运算速度很快的CPU12 内核为核心的单片机，经过锁相环后，时钟频率可达到40MHz，内部 Flash高至 128KB，拥有 2 组各 8 路 10 位 A/D、 16 路 I/O 口，有功能强大的8 位 PWM输出共 8 路，以及 8 路 16 位增强型定时器（ECT），相比 STC89C52单片机它编程更加简洁，反应速度快；但是成本较高且短时间内不易把握；方案二：采纳 STC89C52单片机，该单片机是一种低功耗、高性能CMOS8位微掌握器，具有8K在系统可编3程 Flash储备器；在单芯片上，拥有敏捷的8 位 CPU 和在系统可编程Fl
6、ash ，使得 STC89C52为众多嵌入式掌握应用系统供应高敏捷、有效的解决方案；具有以下标准功能：8k字节 Flash ， 512 字节 RAM， 32位 I/O口线，看门狗定时器，内置4KB EEPRO，M MAX810复位电路，三个 16 位 定时器 / 计数器，一个 6 向量 2 级中断结构，全双工串行口；其完全可以满意本设计对小车功能的要求，并且价格廉价；所以本设计最终选用STC89C52单片机作为其掌握芯片；（ 2）避障与寻线传感器方案一：采纳 US-100 超声波测距模块，该模块可实现2cm4.5m 的非接触测距功能，拥有2.45.5V的宽电压输入范畴，静态工作电流2mA，自带
7、温度传感器对测距结果进行校正，同时具有GPIO，串口等多种通信方式，内带看门狗，工作稳固牢靠且方向性好但其近距离反射时干扰较大；方案二：采纳八路红外对管及处理模块，该模块可工作在3.3 到 5V 电压下检测距离在1-6 厘 M，采纳多圈式电阻调剂检测距离，且尺寸较小可便利的搭载在小车上，同时其平均价格要比US-100 要低；其八路的传感器可分别用作测距与检测黑线；综合上述考虑，本设计采纳八路红外对管作为其避障与寻线传感器；欢迎下载精品学习资源2.2 、总体设计方案概述欢迎下载精品学习资源L298N电机控电机制模块STC89C52 单片机系统八路红外传感器欢迎下载精品学习资源图 1 总体设计框图
8、本设计以 STC89C52 单片机系统为掌握中心，通过八路红外传感器模块中的两路传感器检测障碍物，四路传感器检测黑线，检测障碍物的两路传感器分别分布在车头的两端，使其能够检测车前较大范畴内的障碍物，尽量减小检测盲区；检测黑线的四路传感器分别分布在小车的四角，从而能够保证小车在跑道内行驶；传感器在接通电源后会不断的发送和接收红外线，接收到的信号经过LM324 进行放大然后由74HC14D施密特触发器转换成数字信号输出，而当单片机检测到需要转向的传感器信号时，单片机通过转变PWM波的占空比来调整小车两侧的电机转速，从而使其两侧轮产生速度差，以实现小车的转向；避障：在小车行驶过程中，如左侧传感器检测
9、到障碍物而右侧传感器未检测到，就小车第一后退之后向右转；同理，如右侧检测到而左侧未检测到，小车先后退之后左转；假如左右均检测到默认小车先后退之后右 转；检测黑线：安装在小车四角的红外传感器负责检测黑线，由于小车是向前行驶所以最先驶出黑线的应当是小车的前端，当左前端传感器检测到黑线时，向单片机发送信号，小车右转；当右前端传感器检测到黑线时， 小车左转；当左后端检测到黑线而左前端未检测到时小车先右转再左转，当右后端检测到黑线而左前端未检测到时先左转后右转，当前端两传感器同时检测到黑线时小车先后退之后左转；掌握规律见表 1表 1检测检测到未检测到检测物障碍物01黑线10PWM：脉冲宽度调制 PWM，
10、简称脉宽调制，是利用微处理器的数字输出来对模拟电路进行掌握的一种特别有效的技术，此处我们主要通过单片机输出PWM波同时通过调剂其占空比来实现对小车的掌握；第三章 硬件电路设计3.1 、主控电路欢迎下载精品学习资源本模块主要是采集信号并进行分析，同时输出PWM波掌握电机速度，从而掌握小车前进转弯等动作；其中，此处采纳 STC89C52单片机作为主控芯片，由9 12V 直流电通过 78M05稳压芯片后进行供电；单片机读写口连接了 MAX232芯片，并焊接了串口接口，使其能够直接使用USB转串口线下载程序；除此之外，单片机引脚全部通过排针引出，使得此电路连接其他模块更加便利；复位准时钟电路分别见图2
11、 和图 3，单片机引脚电路见附录 1图 2 复位电路图 3 时钟电路3.1.1 、L7805 稳压器L7805 是我们最常用到的稳压芯片，本设计中采纳7 节 5 号干电池进行供电，电容C2、C3对输入到 L7805前的直流电进行滤波，之后输入到L7805，经其稳压后输出5V 直流电，给单片机供电；如图4图 4 稳压电路3.1.2 、MAX232芯片简介MAX232芯片是美信（ MAXIM）公司特地为RS-232 标准串口设计的单电源电平转换芯片，使用+5v 单电源供电； TTL/CMOS数据从 T1IN、T2IN 输入，转换成RS-232 数据后从 T1OUT、T2OUT送到电脑 DB9插头；
12、 DB9插头的 RS-232 数据从 R1IN、R2IN 输入转换成 TTL/CMOS数据后从 R1OUT、R2OUT输入到单片机的 RXD、TXD口；此处 MAX232主要在下载程序时对由串口发出来的信号进行转换；其电路如图53.2 、八路红外传感器模块红外线在不同颜色的物体表面具有不同的反射性质，所以我们可以利用红外对管对黑线及障碍物进行检测；此模块拥有两个LM324放大器和两个 74HC14D，当红外线在不同颜色物体上的反射光被接收管接收到时会欢迎下载精品学习资源产生不同幅度的电压，经由模块的LM324芯片进行信号放大，之后输入到74HC14D进行高低电平的转换；小车在行驶过程中红外管不
13、断地向外发射红外线，当红外光遇到白色地面时发生漫发射，反射光被接收管接收，模块输出低电平；假如遇到黑线就红外线被吸取，接收管接收不到信号，此时模块输出高电平；单片机通过程序 掌握不断检测模块输出引脚的高低电平从而实现信号的检测；小车的避障原理与此类似，当红外管不断发出红 外线，而在距小车前方6cm无障碍物时，红外线不发生反射，此时接收管接收不到反射光，模块输出低电平； 当小车前方 6cm 内有障碍物时，红外管发出的红外线将会被反射回来，接收管接受到反射光，模块输出高电平；3.2.1 、LM324简介LM324内部包括有两个独立的、高增益、内部频率补偿的运算放大器，适合于电源电压范畴很宽的单电源
14、使用 , 也适用于双电源工作模式，在举荐的工作条件下，电源电流与电源电压无关；它的使用范畴包括传感放大器、直流增益模块和其他全部可用单电源供电的使用运算放大器的场合；3.2.2 、74HC14D简介74HC14D是 6 路施密特触发器件，内含6 个独立的动身倒相器，在正规律中它们执行波形整形和倒相功能；它也是 5V 电源供电且不需要外围元件；图 5 TTL转换电路3.3 、L298N电机驱动模块欢迎下载精品学习资源该模块采纳了 L298N 双 H桥直流电机驱动芯片，驱动电机部分VIN 采纳+9V 直流电源供电，同时模块上安装了 L78M05稳压器对 vin的输入进行稳压，规律部分VCC采纳 +
15、5V 供电，小车运行时通过单片机向该模块1、2、3、 4 脚输入掌握信息来掌握小车电机的转速；其电路如图6、7、867图 电机掌握电路图 7 稳压电路图 8 接口电路3.3.1 、L298N 简介L298N 内部包含 4 通道规律驱动电路；可以便利的驱动两个直流电机，或一个两相步进电机；输出电压最高可达 50V，可以直接通过电源来调剂输出电压；用单片机的IO 口供应信号；而且电路简洁，使用比较便利；L298N 可接受标准 TTL 规律电平信号 VSS， VSS可接 4 57 V 电压； 4 脚 VS接电源电压， VS 电压范畴 VIH 为 2 5 46 V ；输出电流可达 2 A ，可驱动电感
16、性负载；1 脚和 15 脚下管的发射极分别单独引出以便接入电流欢迎下载精品学习资源8采样电阻，形成电流传感信号；L298 可驱动 2 个电动机， OUT1， OUT2和 OUT3， OUT4之间可分别接电动机；掌握规律见表 2旋转掌握端掌握掌握掌握脉宽可调速方式IN1端 IN2端IN3端 IN4输入 PWM信号转变电机调速端A调速端B正转10/1/M1反转01/1/停止00/1/正转/10/1M2反转/01/1停止00/13.4 、机械部分小车采纳了四个直流电机为其供应动力，这使其具有较大动力，可以在较大的坡道上行驶；同时，小车的四轮底盘设计，使得小车的直线行驶性能较强，不会显现方向跑偏的现象
17、，同时转向时的方向感较好；小车的电路部分均用铜柱及螺丝固定在底盘上，使其具有很好的稳固性；除此之外，在接线方面，各模块之间均采纳杜邦线进行连接，主控板上焊接了单片机插座，这些为小车供应了充分的再开发空间；第四章 软件系统设计欢迎下载精品学习资源4.1 、程序流程图如图 9开头设置初始值欢迎下载精品学习资源启动电机Y检测到障碍物？避障NN检测到黑线？Y避线停止欢迎下载精品学习资源4.2 、程序设计方案图 9 程序流程图欢迎下载精品学习资源本系统编程部分采纳C 语言编写完成，应用模块化的设计方法，各子程序做为实现各部分功能和过程，通过主程序不断对子程序的调用完成PWM脉宽掌握、延时以及电机转动方向
18、掌握等部分的设计；单片机资源安排如下表3：表 3P1.0EN1P1.2左下方传感器P2.0左电机端口2P2.2右电机端口2P2.6右前方传感器P1.1EN2P1.4右下方传感器P2.1左电机端口1P2.3右电机端口1P2.7左前方传感器 PWM脉宽掌握：本设计中采纳定时器0 产生定时中断来掌握P1.0 与 P1.1 的输出从而生成 PWM波；中断程序如下：void time0voidinterrupt 1i+ ；j+ ；ifi=pro_right en1=1； else en1=0；ifi=40 en1=en1；i=0 ； ifj=pro_left en2=1；else en2=0；ifj=4
19、0 en2=en2；j=0 ； TH0=65536-100/256 ；TL0=65536-100%256；左右转向子程序：通过转变左右PWM波的占空比，来实现电机的速度掌握；当小车需要左转弯时，将掌握左侧电机的 PWM波占空比设置为 0，右侧设置为20；当小车需要右转时就相反；左转弯子程序： void turn_left pro_right=0 ；pro_left=20 ；欢迎下载精品学习资源left1=1；left2=0；right1=1；right2=0；右转弯子程序：void turn_rightpro_right=40；pro_left=0；left1=1；left2=0；right1
20、=1；right2=0；小车在遇到障碍物时将第一运行后退程序，之后转向；后退子程序是通过转变电机正反转掌握位而实现的；程序如下：void turn_backleft1=0；left2=1；right1=0；right2=1；pro_right=20；pro_left=20；欢迎下载精品学习资源第五章 终止语本系统采纳 MSC-51系列单片机 STC89C52、L298N 电机掌握芯片和红外传感器来设计智能小车，实现了小车的自动避障与检测黑线；系统不足之处为避障的检测距离较短；这是由于所选红外传感器的检测距离所限，如要进行提高需更换检测距离更远的传感器即可；除此之外，可见光对于本系统也有影响，不
21、过一般影响不大， 但是如要精确的采集数据，可以利用滤波器将红外光之外的其他频率的光线滤除；参考文献：1 徐友春，王荣本 , 世界智能车辆近况综述 ,汽车工程 J , Vol.23, No.5, 2001.102 国防科大研制出第四代无人驾驶汽车， 运算机自动测量与掌握 J第 8 卷， p223 郭天祥 . 新概念 51 单片机 C 语言教程入门、提高、开发、拓展全攻略M . 北京：电子工业出版社， 20214 蔡美琴 MCS-51 系列单片机系统及其应用M . 北京 : 高等训练出版社，20025 冯建华，赵亮单片机应用系统设计与产品开发M. 北京：人民邮电出版社20046 胡汉才，单片机原理
22、及接口技术M . 北京: 清华高校出版社，19967 童诗白，华成，模拟电子技术基础（第四版）M . 高等训练出版社，2006.58 阎石. 数字电子技术基础（第五版）M . 北京：高等训练出版社，2005 9致 谢历时三个月的毕业设计已经告一段落；经过自己不断的搜寻努力以及姜老师的耐心指导和热忱帮忙，本设计已经基本完成；在这个过程中姜老师以及曾做过此类设计的同学赐予了我很大的帮忙，给我供应了大量的硬件和软件资料，也给我的设计提出了珍贵的看法和建议；在此，对大家表示诚心的感谢！这次设计不仅是对我们高校四年专业学问的一次集中地检验，同时也为我们供应了一个进入职场前的实战机会；通过这次在老师指导下
23、做设计的机会，我对于技术实践方面有了更深刻的熟悉，也进一步夯实了所学的专业学问；虽然在设计中对于学问的运用和连接仍不够娴熟；但是我将在以后的工作和学习中连续努力、不断完善；这三个月的设计是对过去所学学问的系统提高和扩充的过程，为今后的进展打下了良好的基础；由于自身水平有限，设计中肯定存在许多不足之处，敬请各位老师批判指正；最终，再次向赐予我指导和帮忙的姜老师和各位同学表示最真诚的谢意！欢迎下载精品学习资源附录 1：附录 2： #include#define uchar unsigned char #define uint unsigned intuchar pro_left=35,pro_ri
24、ght=35,i,j； /左右占空比标志sbit left1=P21；sbit left2=P20；sbit right1=P23；sbit right2=P22；sbit pleft=P27；sbit pright=P26；欢迎下载精品学习资源sbit en1=P10 ；sbit en2=P11 ；/循迹口 三个红外传感器sbit left_red=P12； /白线位置sbit right_red=P14； /白线位置void delayuint zuchar i；whilez-fori=0；i121 ；i+ ；void initleft_red=0； /白线位置right_red=0； T
25、MOD=0X0；1TH0=65536-100/256 ；TL0=65536-100%256；EA=1；ET0=1；TR0=1；en1=1；en2=1；欢迎下载精品学习资源void time0voidinterrupt 1i+ ；j+ ；ifi=pro_right en1=1； else en1=0；ifi=40 en1=en1；i=0 ；ifj=pro_left en2=1； else en2=0；ifj=40 en2=en2；j=0 ； TH0=65536-100/256 ；TL0=65536-100%256；void straight /走直线函数pro_right=20；pro_left
26、=20；left1=1 ；left2=0 ；right1=1 ；right2=0 ；void turn_left /左转弯函数pro_right=0；pro_left=20；欢迎下载精品学习资源left1=1 ；left2=0 ；right1=1 ；right2=0 ；void turn_right /右转弯函数pro_right=40；pro_left=0；left1=1 ；left2=0 ；right1=1 ；right2=0 ；void turn_back /后退 反转 函数left1=0 ；left2=1 ；right1=0 ；right2=1 ；pro_right=20；pro_le
27、ft=20；void infrared /循迹和避障uchar flag；欢迎下载精品学习资源ifpright=1|pleft=1ifleft_red=1&right_red=0flag=1； elseifright_red=1&left_red=0flag=2； elseifleft_red=0&right_red=0flag=3；else flag=0；else ifpright=0&pleft=1flag=4；else ifpright=1&pleft=0flag=5；else ifpright=0&pleft=0flag=6； else flag=0； switch flagcase
28、0:straight；break；case 1:turn_right；delay1000；欢迎下载精品学习资源break；case 2:turn_left；delay1000；break；case 3:straight；delay1000；break；case 4:turn_back；delay1000；turn_left；delay1000；break；case 5:turn_back；delay1000；turn_right；delay1000；break；case 6:turn_back；delay1000；turn_left；delay1000；break；default: break
29、；欢迎下载精品学习资源main init；delay1；while1infrared；Thedesign ofsmartcardesigned based onthe STC89C52xialongweiDirected By JiangLifeiAbstractThisarticleintroducedasmartcardesignedbasedontheSTC89C52. The cariscapableofidentifyingblackandobstacle,soitcanruninafixedareaandautomaticobstacleavoidance.ThecartakeSTC89C52 asit scontroller； thesixinfraredsensorsand their欢迎下载精品学习资源processingmodules make itcanidentifytheblacklineand obstacle；The carcan change its direction and speed by the single-chip generatedPWM wave and L298N.KeywordsSTC89C52Singlechip microcomputerInfrared sensor PWM L298N.欢迎下载