基于单片机的智能循迹小车设计毕业论文.docx

1、摘 要自循迹智能小车也是智能行走机器人的一种，智能小车可以适应不同的环境，不受外界温度、湿度、空间以及重力等各种恶劣条件的影响，在人类无法进入或者生存的环境中完成人类无法完成的任务。本课题是智能循迹小车系统的设计，智能小车的设计涉及传感器技术、电路涉及、程序设计、控制设计等多个方面的知识，是一项综合设计。设计目标是小车能沿着规划好的黑线行走，不偏离道路。智能循迹小车以木板车架为承载，包括单片机模块：STC89C52芯片；驱动模块：L298N驱动模块和两个直流电机；循迹模块：红外光电传感器和LM324运算放大器。红外光电传感器判断是否寻找到黑线，并将产生的电平信号发送至LM324运算放大器，再返

2、回到单片机，单片机根据程序设计的要求做出相应的判断送给电机驱动模块控制小车在黑线上实现前进后退左转右转。 关键词：智能小车，自动循迹，单片机，红外传感器AbstractSelf-tracing smart car is also a kind of intelligent walking robot, intelligent car can adapt to different environments, from outside temperature, humidity, space and gravity and other adverse conditions, in the huma

3、n can not enter or survive the environment to complete the human Unable to complete the task. This topic is the design of intelligent tracking car system, intelligent car design involves sensor technology, circuit involved, programming, control design and other aspects of knowledge, is a comprehensi

4、ve design. The design goal is that the car can walk along the planned black line without departing from the road. TheThe following steps: STC89C52 chip; drive module: L298N drive module and two DC motors; tracking module: infrared photoelectric sensor and LM324 operational amplifier. Infrared photoe

5、lectric sensor to determine whether to find the black line, and the resulting level signal sent to the LM324 operational amplifier, and then return to the microcontroller, the microcontroller according to the requirements of the program to make the appropriate judgment to the motor drive module cont

6、rol car on the black line Turn forward and turn right.Key words: intelligent car, automatic tracking, single chip, infrared sensor目 录摘 要3Abstract4第1章绪论71.1引言71.2 题目研究目的及意义71.3国内外研究状况81.3.1 国外发展状况81.3.2 国内发展状况9第2章系统硬件设计112.1 循迹小车整体方案设计112.2 STC89C52单片机介绍132.3 红外光电传感器TCRT5000及LM324运算放大器组成的循迹模块162.3.1

7、TCRT5000的介绍162.3.2 LM324的介绍172.3.3 循迹模块原理图192.4 电机驱动模块192.4.1 L298N驱动电路逻辑真值表202.4.2 L298N驱动模块电路原理图212.4.3 L298N集成H桥芯片,引脚图212.4.4 L298N引脚功能表222.4.5 L298N驱动电路运行参数232.5 电源模块23第3章 系统软件设计243.1主程序243.1.1 主程序流程图243.1.2 主程序程序设计253.2 循迹模块263.2.1循迹模块流程图263.2.2 循迹模块程序设计273.3 PWM调速原理283.3.1 PWM控速代码29第4章系统测试31第5

8、章325.1 总结325.2展望32参考文献33致 谢35附 录36第1章 绪论1.1 引言智能小车在工业、军事中取得广泛的作用，在不为人们所熟知的领域，如深海探测，航空航天，地质勘探，智能也发挥着举足轻重的作用。智能小车是一个集环境感知、规划决策和多等级辅助驾驶等功能于一体的综合系统。整个系统设计集中运用了自动化控制、传感技术、导航、电子、电气、PC机、机械、人工智能等多个学科的知识，是典型的高新技术综合体。以后智能机器人的应用领域会愈发广泛，如在航天航空技术、海洋能源开发技术、微电子技术、制造与维修技术、农业自动化、生物医学等领域会有很大的突破和进展。能自动识别道路并完成相关任务是对一类专

9、业机器人的基本要求，本课题主要研究的是以STC89C52芯片为核心控制的智能小车。由电源模块、红外传感器模块、电机驱动模块和芯片模块组成，主要通过红外对管收集外界信息实现智能循迹和避障功能。1.2 题目研究目的及意义自第一台工业机器人诞生以来，机器人的发展已经遍及机械、电子、冶金、交通、宇航、国防等领域。近年来机器人的智能水平不断提高，并且迅速地改变着人们的生活方式。人们在不断探讨、改造、认识自然的过程中，制造能替代人工作的机器一直是人类的梦想。其中智能小车可以作为机器人的典型代表。其需要实现自动避障功能就必须要感知障碍物，实现自动识别路线，选择正确的行进路线，使用传感器感知路线并做出判断和相

10、应的执行动作。智能小车设计与开发涉及控制、模式识别、传感技术、汽车电子、电气、计算机、机械等多个学科。它可以分为三大部分：传感器检测部分，执行部分，CPU。现代智能小车发展很快，从智能玩具到各行业都有实质成果，其基本可实现循迹、避障功能等基本功能。日本目前投入市场的不再是高性能的工业机器人，微型机器人汽车也正在逐步的进入市场。日前由日本科研人员研发的两款微型机器人汽车与大众见面，汽车内安装有最尖端的视觉识别系统，通过内部的摄像头与传感器能够使小车自动识别障碍物，从而避免碰撞，并判断小车与障碍物之间的距离。目前研究人员已经将小车的这种自动识别系统应用到汽车工业领域去，这将为陷入低靡的汽车行业注入

11、新的活力。随着计算机、自动控制、微电子技术、人工智能、虚拟现实、微纳米技术、仿生学、材料等相关学科领域的发展，避障循迹小车可以通过自动感知引导线以及躲避障碍物在工作中取代人力运输，节省人力以及成本。智能车辆是一个运用计算机、传感、信息、通信、导航、人工智能及自动控制等技术实现环境感知、规划决策和自动行驶为一体的高新技术综合体。此类机器人以后对我们的研究和生活定会发挥至关重要的作用，在以后对车辆的自动驾驶，飞船的自动航行模式及深海自动探测有很大的研究价值。1.3 国内外研究状况1.3.1 国外发展状况智能小车，也就是轮式机器人，主要有口令识别与语音合成、机器人自定位、动态随机避障、多传感器信息融

12、合、实时自适应导航控制等功能。现在智能小车发展很快，从智能玩具到其它各行业都有实质成果。其基本可实现循迹、避障、检测贴片、寻光入库、避崖等基本功能，这几年的电子设计大赛智能小车又在向声控系统发展。比较出名的飞思卡尔智能小车更是走在前列。1950年，美国Barret Electronics公司开发出世界第一台自动引导车辆系统（Automated Guided Vehicle System AGVS）。该系统是一个运行在固定线路上的平台，具备了智能小车应有的特征无人驾驶。1974年，瑞典的Volov公司，研制出了一种可装载轿车车体的AGVS，并由多台该种AGVS组成了汽车装配线，从而取代了拖车及叉

13、车等传统应用运输工具。1985年，德意志联邦大学研制出了多只能原型车，并在户外进行了测试，该车使用了机器视觉来控制车辆的横向和纵向运动，并能以100KM/H的速度在高速公路上运行。1988年，在都灵的Prometheus项目会议上展出了VITA，该车是一个双目视觉系统，具有极高的稳定性，同时还包括一些其他种类的传感器包括：三个加速度计、一个车轮位置编码器（可作为里程表或速度计）。VITA可以自动前进、制动，并能够和后车交互信息。1995年，美国成立了国家自动高速公路系统联盟，其主要目的就是研发智能车辆，并希望投入到实际的生产中去。其实，CMU在20世纪80年代就开发出了Navlab系列地面智能

14、车辆，并且在公路的白线跟踪试验中取得了成功，该智能车能在存在水渍、阴影等环境下以50-60KM/H的速度自主行驶。1996年，日本成立告诉公路先进巡航/辅助驾驶研究协会，其主要目的是为了研究车辆的自动导航系统。日本早在60年代就开始了智能车的研究，在1988年，研究自动引导小车的厂家就有高达200多家。日前，三菱公司和尼桑公司发布了其近期研制的防撞设备，前方防撞和车道偏离有望在1-2年内实现。德国联邦国防大学与奔驰公司进行合开发的第二代VITA只能车辆，此智能小车实现了智能超车。交通拥挤情况下车辆自动采用低速自动驾驶技术有望被广泛地应用。另外，奔驰公司，美国麻省理工学院，美国卡内基梅隆大学，英

15、国国防部门的研究，韩国理工大学对智能小车也有较多的研究。1.3.2 国内发展状况在我国，各大学也在广泛的开展智能小车的研究，清华大学汽车研究所是国内最早成立的主要从事智能汽车及智能交通的研究单位之一，在主动避撞、车载微机、汽车导航等领域有广泛而深入的研究。吉林大学在1992年就开始了智能小车的研究，其中自主研发的图像识别自动引导小车为我国提供了一种新型的自动引导车辆系统。为我国生产组织模式向柔性或半柔性生产组织转化提供了有意义的技术支撑和关键设备。吉林大学先后研制出4代JUTIV-3型实验型视觉导航小车，现已进入商品化开发阶段。中国一汽集团和国防科技大学联合研制了CITAVT型自主导航车，并已经开发到第四代，此型号的智能车在长沙市绕城公路上进行了自主实验，最高车速可达75.6km/h，并具备超车功能。其技术性能指标已达到世界先进水平。沈阳新松机器人自动化股份公司研制出的智能机器人名叫“亮亮”，身高0.8米，体重25KG，采用锂电池和铅酸电池作为电源，可以持续运行12小时。它具备教育、娱乐、安全和个人助理四大功能，可以自动行走并能智能躲避障碍物，联网后还可以下载新闻、天气预报等，并能接受语音指令并做出相应反馈。2006年，我国开始举办“