智能仪器结课论文-智能寻迹小车 - 图文

基于STC89C52的自动寻迹小车的设计

姚军

（塔里木大学 843300）

摘要:以模拟/数字电子技术、单片机及接口技术、传感器和电机控制理论为基础，开展了基

于51单片机的智能小车研制工作。该系统具有以下几个功能:流水灯与数码管显示、基本运动功能(包括前进、后退、左转、右转)、基于红外检测的自动避障与循迹功能(按路而的黑色轨道行驶)。该教学实践活动对于培养学生的创新能力、协作精神，加强学生动手能力的培养和工程实践的训练，提高学生针对实际问题进行电子设计、制作的综合能力，具有重要的现实意义。

关键词:单片机;数码管 流水灯 电机驱动 红外遥控检测

Design of automatic tracing car based on STC89C52

Yao Jun

(Tarim University 843300.)

Abstract: Based on the analog / digital electronic technology, single chip microcomputer and interface technology, sensor and motor control theory, theintelligent car based on 51 MCU development work. The system has the following functions: water lamp and digital tube display, basic motion function(including forward, back, left, right), automatic obstacle avoidance and trackingbased on infrared detection (run by the way black track). The teaching practiceto cultivate students' innovation ability, team spirit, strengthen the cultivation of students ability and engineering practice training, improve the students'practical problems of electronic design, production of comprehensive ability,has the important practical significance.

Keywords: single chip LED lamp motor drive infrared detection

1绪论

目前单片机渗透到我们生活生产的各个领域，例如:导弹的导航装置，飞机上各种仪表的控制，计算机的网络通讯与数据传输，工业自动化过程的实时控制和数据处理，广泛使用的各种智能IC卡，民用豪华轿车的安全保障系统，录像机、摄像机、全自动洗衣机的控制，以及程控玩具、电子宠物等等，这些都离不开单片机。

本课题设计的研究内容:设计与实现基于单片机的具有自动循迹、自动避障的智能小车系统。该系统具有以下几个功能:流水灯与数码管显示、基本运动功能(包括前进、后退、左转、右转)、基于红外检测的自动避障与循迹功能(按路而的黑色轨道行驶)。该系统选用52单片机为控制平台，以常见的电机模型车为机械平台，综合了微处理器控制、传感器和电机

控制等技术，满足了设计需求。

2项目总体设计

2.1总体方案设计

根据设计的作品要达到的效果，本系统以STC89C52单片机为核心控制器，主要由电源模块、电机驱动模块、循迹模块、避障模块、显示模块和声控模块组成。系统的结构框图如下图1所示。

图1.系统结构框图

本设计以两直流电动机为主驱动，通过各类传感器件来采集各类信息，送入主控单元 STC89C52单片机处理数据后完成相应动作，以达到自身控制。电机驭动电路采用基于L9110芯片的直流电机驱动板，同时驱动动2个直流电机。小车前端智能防撞探头利用采用了红外光线反射原理，可以很好的检测到前方能够反光的白色物体，从而实现绕障碍物与防撞的功能。利用黑白两色对红外线反光程度不同的特点，循迹模块可以准确区分黑、白轨道，实现智能循迹。同时也可以根据这种方法来实现避悬崖及其它更多的高级功能。

2.2主控单元方案

按照课题要求，控制器主要用于相关传感器采集信息的处理，并控制电机实现小车的自动循迹和自动避障。主控单元如下:

采用STC89C52作为主控制器。STC89C52单片机算术运算功能强，软件编程灵活、自由

度大，功耗低、体积小、技术成熟，成本也比ARM低。

2.3电机单元选择

本设计采用直流电机.并配合LG9110驱动芯片。当外加额定直流电压时，其转速几乎不 变，因此直流电机适用于固定转速的机器或设备中，也用于变速范围较宽的驱动装置。与比步进电机相比，直流电机驱动更简单，能节省主控制器资源，简化硬件电路设计。

2.4电源方案设计

采用电池式直流电源对单片机和电机等进行供电。优点是设计简单，稳定性好，缺点是会增加小车的重量。

2.5红外传感器工作原理

系统利用红外发射管和红外接收管组成的光电传感器，检测地而明暗和颜色的变化，以及探测有无接近的物体。发射管发出一定强度的红外光，接收管根据接收到的光强输出的相应强度电信号。主控制根据光电传感器输出的信号强弱，判断小车的运动估计及障碍物的有无，进而控制其运动状态。红外传感器检测黑白轨道的基本原理如下图所示。由图2可见，黑白反射而对于红外线的反射强度不同。当检测到黑、白轨道线时分别输出为高低电平，这样不仅系统硬件电路简单，而且处理速度快。

图2.红外传感器工作原理

3硬件系统的设计

3.1单片机控制模块

STC89C52是一种低功耗、高性能8位微控制器，具有8I}在系统可编程Flash存储器，为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。STC89C52具有以下标准功能:256字节RAM , 8k字节Flash , 32位I/0接口，看门狗定时器，2个数据指针，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，片内晶振及时钟电路。另外，STC89C52可降至OHz静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU停比工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停比，直到下一个中断或硬件复位为止。

3.2时钟电路

单片机的时钟产生有两种方法:内部时钟方式和外部时钟方式。系统的时钟电路设计是采用的内部方式，即利用芯片内部的振荡电路。AT89单片机内部有一个用于构成振荡器的高增益反相放大器。引脚XTAL1和XTAL2分别是此放大器的输入端和输出端。这个放大器与作为反馈元件的片外晶体谐振器一起构成一个自激振荡器。外接晶体谐振器以及电容C1和C2构成并联谐振电路，接在放大器的反馈回路中。系统复位是由外部的复位电路来实现的。片内复位电路是复位引脚RST通过一个触发器与复位电路相连，触发器用来抑制噪声，它的输出在每个机器周期中由复位电路采样一次。复位电路通常采用上电自动复位和按钮复位两种方式。所谓上电复位，是指计算机加电瞬间，要在RST引脚出现大于lOms的正脉冲，使单片机进入复位状态。按钮复位是指用户按下“复位”按钮，使单片机进入复位状态。如上图3是按钮电平复位的一种实用电路。