基于单片机的智能小车的设计毕业论文

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80C51 单片机是一款八位单片机，他的易操作性和多功能性受到了广大用户的好
评。这里着重介绍的是怎样使用80C51单片机来实现智能小车的毕业设计，该设计是结
合科研项目而最终确定的设计类课题。本系统是以设计题目的要求为目的，采用80C51
单片机为控制核心，利用循迹模块循迹黑线，从而控制智能小车的自动巡线，快慢速行
驶，以及自动停车，通过遥控模块来手动控制智能小车和自动寻光功能。整个系统的电
路结构简单，可靠性能高。实验测试结果能满足设计的要求，本文着重介绍了该系统的
硬件设计方法以及测试结果的分析。
采用的技术主要有：
, b6 W; r4 X3 }5 Y（1）、通过编程来控制小车的自动运行；
) `$ g2 c/ M" g; E, h0 r（2）、传感器的有效应用；
/ Q& k8 x( ]* a7 {% x2 M0 t（3）、手动和自动的结合使用.

第1 章前言
一：随着生活水平的提高，交通工具成为必不可少的工具，交通事故也频发。人为因素
8 K0 D# ]" U! F% @( l占一部分原因，但最主要就是交通工具存在的缺陷， 经常在新闻中说什么配件存在问题，
要招回多少辆车。
二：前段时间在新闻中听到有位教授带领他的团队，研发了一部无人驾驶的小车，超车
9 ~+ h9 R7 ]2 x多少次。
三：全国电子大赛和省内电子大赛都有智能小车比赛以及机器人比赛，全国各高校也都
' ?9 _# @4 Q9 ^很重视该题目的研究。其研究的意义很大。
- V$ c; d" O9 M  G0 T1 u( ]本设计就是基于以上的背景下提出的，指导教师已经有充分的准备。本题目是采用
, g7 Q% Z- q% r# O科研项目而确定的设计类课题。设计的智能小车应该具有转弯、反向、避开障碍物，循
" \- O3 j* k; X4 Q迹，遥控。
7 ]# T& ?" T* Z7 U; Y根据题目的要求， 确定如下方案： 用买来的小车底板加电机以及轮子确定小车外形，
加装寻线、红外线、碰撞、开关感器以及遥控模块， 可以达到对智能小车的速度、位置、
9 p- o$ g) Q. ]运行状况的测量，并将测量数据传送至单片机进行逻辑处理，再由单片机根据所检测的
" }2 E* k; ?% d2 V, I* D% p2 S各种电平实现对智能小车的控制。
/ }; R9 j  a: o/ u2 h" p' V这种方案能实现对智能小车的运动状态进行实时控制，控制灵活、可靠，精度高，
可达到对系统的各项要求。本设计使用MCS-51系列中的80C51单片机。以80C51为控
8 E' t' ]1 _2 F, o" r0 c制核心，利用壁障模块检测道路上的障碍，控制智能小车的自动避障，减速转弯，以及
自动停车，自动寻迹和遥控功能。80C51是一款八位单片机，它的易用性和稳定性受到
( S+ n2 G5 ?+ J+ D* c  [了广大用户的好评。它是第三代单片机的代表。
第三代单片机有Intel 公司MCS-51系列的新一代产品，如8ｘC152﹑80C51FA/FB﹑
80C51GA/GB﹑8ｘC451﹑8ｘC452,还包括了ATMEL﹑Philips ﹑Siemens﹑OKI﹑ADM﹑
1 o9 q/ f6 I. _0 }Fujutsu ﹑Harria-Metra 等公司以80C51为核心推出的大量各具特色的单片机，使用原
理相同。新一代的单片机的最主要的技术优势是扩展了外部接口电路， 实Microcomputer
5 p+ ?+ P+ n& o( d$ j& Q完善的控制功能，将一些外部接口功能如WDT﹑A/D﹑PWM﹑PCA﹑高速I/O 口﹑计数器的
捕获/ 比较逻辑等集为一体。这一代单片机中，在总线方面的进展是为单片机配置芯片
8 z2 R& J, x$ i% |间的串行总线，为单片机的应用系统设计提供了更灵活的处理方式。
3 X' a4 w; P% u2 J/ _' `9 H4 h8 d新一代单片机给外设提供了相当完善的总线结构， 为系统的扩展与配置提供了很好
2 t9 h3 }1 E1 x的帮助。
# w5 \& P" |9 Z  }4 b南昌理工学院本科生毕业论文
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第2 章方案设计与论证
2 w* S* _! P8 N* x: S0 S( U* @根据题目的要求， 确定如下方案： 用买来的小车底板加电机以及轮子确定小车外形，
: j0 w. C2 K& H8 |加装寻线、红外线、碰撞、开关感器以及遥控模块， 可以达到对智能小车的速度、位置、
9 C4 V* Z  x7 {/ p1 T4 L' Q运行状况的测量，并将测量数据传送至单片机进行逻辑处理，再由单片机根据所检测的
7 W2 Z) i: n3 D& p各种电平实现对智能小车的控制。
2 t0 _3 Q6 I+ ^: c) w' w, f这种方案能实现对智能小车的运动状态进行实时控制，控制灵活、可靠，精度高，
可达到对系统的各项要求。
2.1 直流调速系统
方案一：串电阻调速系统。
5 ^, p- `0 s$ B4 z; f- b6 y4 Y+ `5 F方案二：脉宽调制系统。
! T+ E) _$ ]; B可以通过串电阻调速，工作原理就是改变其中电阻值，来改变电压的大小。在电
机驱动电路中通过改变L298中的VS脚的电压大小来达到直流调速。这样存在很多问题，
第一：精确度不高。第二：调节麻烦。
# U7 F; H$ ]% i5 y: n与串电阻调速系统相比，脉宽调速系统有如下优点：
（1）成本低。
（2）软件调节。
（3）精确度高。
脉宽调制式变换器的主电路就是脉宽调速系统，简称PWM变换器，也就是占空比
/ i+ g5 n& W1 L) \! S+ v的不一，往往通过调节一个周期中高电平的所占的时间，也决定本实验中的直流电机的
% v/ o: a0 E8 w& [速度快慢。
1 q( ^. p2 c, r4 j1 J2 }: I% c3 K) T6 u所以我们可以选择方案二来进行调速。
7 m( k: ]/ j% H. c; w- Q2 |, |2.2 检测系统
$ e+ P' [4 ~+ }: W1 [) L+ n检测系统主要采用的光电检测， 可以采用各种对应的模块对智能小车的避障、位置、
行车状态进行检测。
% c% F4 l5 z3 k$ V2.2.1 智能小车的起始跟结束以及行进过程中的检测
本系统使用的是红外对射光电传感器来对路面的起止的检测， 智能小车底盘的前段
4 S& X3 c% @, m3 m7 C; l放置寻迹模块，用来检测出前进方向的黑线。利用壁障传感器检测障碍，还利用遥控模
" a3 p' ^3 o7 }$ O- ]块来手动控制。
本系统共设计四个光电三极管，分别放置在智能小车车头的左、右两个方向，用来
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控制智能车的行走方向，当左边的寻迹模块接收到光照时，小车向右转动；当右边的寻
迹模块接收到光照时，小车向左转动；假如两边的光电三极管都接受到了反射回来的光
& c# H6 }' v3 T线的话，小车前进。见图2.1 智能小车检测方向的电路(a) 。行进中检测方向的电路（见
图2.2 智能小车检测方向的电路(b) ）其中所使用的也就是光电三极管， 来实现这效果。
这样这电路中使用的是一个红外发射管串联一个150 的电阻，另一端连接的是一个光电
三极管串联一个合适的电阻值。红外发射二极管照射地面，黑线和白线所反射的光线强
; _: W/ Y' d! b5 F0 Q2 i* `& Z# m+ C' }弱不同来输出一个对应的电平信号。
这个寻迹模块安装在小车前段，离地面一定的距离。小车正常启动时，红外发射管
3 r! L+ J, v0 S发射红外线给地面，假如经过的地面为白色，会反射光线给红外三极管，输出一个高电
3 v; q1 ^/ H, D( a1 P8 P平；智能小车路径黑线时，红外发射二极管发射的光线会被黑线吸收掉，所以光电三极
9 P0 c* B: u* X( z9 E" I: @管接受不到光线，传感器输出低电平信号送80C51单片机处理，单片机控制L298 对应
的口输出对应的电平控制电机的转动，来实现循迹。

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yin123

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