智能小车实训报告

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1.项目培训报告目 录1.1 项目概述 11.2 设计要求 11.3 系统设计 11.3.1 设计方案 21.3.2 知识点 21.4 介绍硬件模块 21.4.1 STC89C52RC单片机 21.4.2 电机驱动L293D 31.4.3 寻迹模块 41.4.4 避障模块 51.4.5 电源模块 51.5 机械系统设计 51.6 硬件设计 51.6.1 汽车工作原理 51.6.2 电路框图设计 51.6.3 知识点 61.6.4 元件清单 61.6.5 信号检测模块设计71.7 软件设计 91.7.寻找避障程序 91.7.2 红外遥控程序 151.8 系统调试 17心得体会 17参考文献 181。

2、.1 自第一台工业机器人诞生以来，机器人的发展已经遍布机械、电子、冶金、交通、航天、国防等领域。近年来，机器人的智能水平不断提高，并迅速改变了人们的生活方式。在不断探索、改造和理解自然的过程中，制造能够替代人类劳动的机器一直是人类的梦想。随着科学技术的发展，机器人感觉传感器种类越来越多，其中视觉传感器已成为自动行走和驾驶的重要组成部分。典型的视觉应用领域是独立的智能导航系统。对于各种视觉技术，图像处理技术相当发达，基于图像的理解技术仍然非常落后。机器视觉只能通过大量的操作来识别一些简单的结构化环境目标。视觉传感器的核心器件是摄像管或CCD，目前的CCD能够实现自动聚焦。但CCD传。

3.感应器的价格、体积和使用方法都没有优势。因此，在不需要清晰图像和粗略感觉的系统中使用接近感应器是一种实用有效的方法。为了实现自动导引功能和避障功能，机器人必须感知导线和障碍物。感知导线给机器人一个视觉功能。避障控制系统是基于自动导引小车(AVGauto-guide vehicle)系统，基于其智能车辆实现自动识别路线，判断并自动避开障碍物，选择正确的行驶路线。使用传感器感知路线和障碍物，并做出判断和相应的执行动作。智能汽车发展迅速，从智能玩具到其他行业都取得了实质性成果。它基本上可以实现跟踪、避障、检测贴片、寻光入库、悬崖等基本功能。这些电子设计竞赛的智能汽车正在向声控系统发展。比较出。

4.著名的飞思卡尔智能车走在前列。我们小组此次的设计主要实现循迹、避障、无线遥控这三个功能。智能汽车可以作为机器人的典型代表。它可分为传感器检测部分、执行部分三部分CPU。机器人应实现自动避障、跟踪、无线遥控等功能，感知导线和障碍物。可实现车辆自动识别路线，选择正确的行驶路线，检测障碍物自动避免。基于上述要求，传感检测部分考虑到汽车一般不需要感知清晰的图像，只需要粗略的感知，可以放弃昂贵的CCD考虑使用便宜物美的红外反射传感器作为传感器。智能汽车的执行部分由直流电机充当，主要控制汽车的方向和速度。单片机驱动直流电机一般有两种方案：一是不占用单片。

5.直接选择机器资源PWM功能单片机，可实现精确调速；第二，软件可以模拟PWM输出调制需要占用单片机资源，难以准确调速，但单片机型号选择空间大。考虑到实际情况，本文选择了第二种方案。CPU使用STC89C52单片机，配合软件编程实现。关键词：智能汽车 STC89C52RC单片机 L293D驱动 寻迹 避障 遥控1.2 设计要求：整个系统的设计以单片机为核心，采用多组红外对管，将软硬件结合起来。该系统可实现以下功能：（1）沿预设轨道自动驾驶汽车，可自动检测预设轨道，实现直轨和弧轨的前进。若有偏差，可自动纠正，返回预设轨道。(2)当汽车检测到前进时。

6.方形障碍物时，可自动报警调整，避免障碍物，通过无障碍区域。通过障碍区后，汽车可以自动跟踪。(3)无线遥控车左转、右转、前进、后退、停止。1.3 系统设计根据要求确定以下方案：在车身上安装光电探测器，实现电动汽车的速度、位置和运行状态的实时检测，将检测到的开关量信号传输到单片机处理，然后根据检测到的各种数据实现电动汽车的智能控制。该方案可实现实时控制电动汽车的运动状态，控制灵活、可靠、高精度，可满足系统的要求。1.3.1 设计方案以单片机为整个系统的核心，控制行驶中的汽车，实现其既定的性能指标。对我们的系统进行充分分析的关键是实现汽车的自动控制。

7.在上面，单片机显示出它的优势 控制简单、方便、快捷。这样，单片机就可以充分发挥其资源丰富、控制功能强、可位搜索操作功能、价格低廉等优点。所以这个方案是理想的方案。针对本设计的特点 多开关量输入的复杂程序控制系统需要处理标准单片机，而不是简化I/O小体积单片机器的小体积单片机，D/A、A/D不需要选择功能。根据这些分析，我选择了51单片机作为本设计的主控装置，51单片机具有强大的位置操作指令，I/O口均可按位寻址，程序空间多达8K，这个设计绰绰有余，更可贵的是51单片机的价格很低。在考虑了传感器、两台电机的驱动等诸多因素后，我们决定使用一个ST。

8、C89C52单片机(如图1-1所示)充分利用单片机资源。1.4 硬件模块介绍1.4.1 STC89C52RC单片机STC89C52RC如单片机结构图 图1-4-1所示。图1-4-1 STC89C52RC单片机结构图STC89C52RC单片机的特点如下:(1)任意设置增强型6时钟/机器周期、12时钟/机器周期。(2)工作电压:5.5V3.4V(5V单片机)/2.0V3.8V(3V单片机)。(3)工作频率:040MHZ，相当于普通80C51单片机；实际使用范围080HZ。(4)8KB片内程序存储器，擦写次数10万次以上。(5)片上集成512B RAM数据存储。(6)通过I/O(32/36)，复位。

9、后为：P1、P2、P3、P4.弱上拉/准双向(与普通)MCS51 I/O口功能相同)；P0口为泄漏输出口，作为总线扩展，无拉电阻；P0口作为I/O使用口腔时，应增加拉电阻。(7)ISP无需专用编程器/仿真器即可在系统中编程，用户程序可通过串口直接下载KB程序3S一片即可完成。(8)芯片内置EEPROM功能。(9)硬件看门狗(WDT)。(10)共3个16位定时器/计数器，与普通定时器兼容MSC-51单片机定时器，其中定时器T0也可作为2个8位定时器使用。(11)外部中断4路，下降沿中断或低电平触发中断，掉电模式可有外部中断唤醒。(12)全双工异步串行口(UART)，兼容普通的80C51单片机。

10、的串口。(13)工作温度范围:075/-40 85摄氏度。1.4.2 电机驱动L293D直流电机采用功率三极管作为功率放大器的输出控制。线性驱动的电路结构和原理简单，加速能力强，由达林顿管组成 H桥式电路(如图1-4-2)。用单片机控制达林顿管，使电机转速在可调开关状态下工作。由于该电路在管道饱和截止模式下工作，效率很高，H桥式电路保证了对转速和方向的简单控制。电子管开关速度快，稳定性强，应用广泛 PWM调速技术。所以我们在这里选择L293D。图1-4-2 H型桥式电路L293D(图1-4-3)16引脚DIP双极型包装集成在内部H。

11.桥电路，所有开量都做成N型。这种双极脉冲调宽方式有很多优点，比如电流连续；电机可以在四角限内运行；电机停止时，微图1-4-3 L293D驱动芯片振动电流，起到动力润滑的作用L293D能量信号是通过内部逻辑生成的。H-桥梁电路的输入量可用于设置电机旋转方向，可用于脉宽调整(PWM)。另外，L293D将2个H-桥式电路集成到一个芯片上，这意味着一个芯片可以同时控制两个电机。每个电机需要3个控制信号EN12、IN1、IN2，其中EN使能信号，IN1、IN2.控制电机旋转方向的信号，IN1、IN2分别为1、0时，电机正转，反之，电机反转。选用一。

12、路PWM连接EN12引脚，通过调整PWM占空比可调节电机转速。1.4.3 循环模块采用五个红外管（如图1-4-4）模块，分别放置在车身前排，根据两个光电开关接收白线和黑线控制车辆转向调整车辆方向，测试表明，只要两个光电开关的位置能很好地实现循环功能。图1-4-4 红外对管(TCRT5000)实物图1.4.4 小车前面有两个红外对管模块。这种方案可以很好地实现小车避障，充分利用资源而不浪费。1.4.5 电源模块方案：智能汽车系统需要5个V6V电源可以正常工作，所以使用1支1支.5V与1支4V电池混合并联使用。1.5 本课题的机械系统设计。

13.目的要求车辆机械系统稳定、灵活、简单，三轮运动系统具有上述特点。但为了使车身在运动过程中更加稳定，前后分别使用万向轮，左右轮由电机驱动。驱动部分：智能汽车的直流电机功率较小，汽车配备电池、电机、电子设备等，使电机负担较重。三级减速齿轮安装在直流电机和轮车轴之间，以使汽车顺利启动，运动平稳。电池安装：尽量将电池箱放置在车身电机前后，降低车身重心，提高稳定性，增加驱动轮抓地力，减少车轮空转造成的误差。1.6 硬件设计1.6.1 汽车工作原理智能汽车由左右轮两侧的电机驱动，调整左右轮的速度，达到控制转向的目的，前后轮为万象轮，支撑。

14、用。将五路跟踪光电对管模块分别安装在车头下方的前排(最好靠近地面)。例如，当车身下1号传感器检测到黑线时，主控芯片控制右轮电机停止，车辆向右修正。当车身下5号传感器检测到黑线时，主控芯片控制左轮电机停止，车辆向左修正。汽车的各种运动状态如表1-6-1所示。表1-6-1 车辆工作状态表状态号1号2号3号4号5号左轮电机右轮电机车辆状态1011111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111当检测到障碍物时，主控芯片给出信号来控制汽车的倒退和转向。

避免障碍物。1.6.2电路框图设计可设计智能汽车电路框图(图1-6-1)LED数字驱动电机搜索，避障模块时钟电路复位电路红外遥控接收电路STC89C52图1-6-1 电路设计框图1.6.这个培训项目需要通过学习和查阅资料来理解和掌握以下知识。(1)电路原理图设计。(2)单片机复位电路工作原理设计。(3)单片机晶振带工作原理设计(4)驱动器L293D直流电机驱动的特点及使用。(5)使用4位共阴极数显(6)STC89C52RC单片机引脚。(7)Keil uVision使用编程工具的方法。(8)单片机C语言程序设计。(9)PCB板的设计。(10)SPI程序下载工。

16.使用工具。(11)红外对管原理。(12)无线遥控电路设计。.6.4 基于组件清单STC8C52RC单片机智能小车的设计元件清单如表1-6-2所示。表1-6-2 智能小车元件清单表元件名称型号数量用途单片机STC89C52RC1个控制核心晶振12.0598MHz1个晶振电路三极管S80504个数码管显示电路发光二极管LED-RED1个指示灯电容100F4个电源电路30PF2个晶振电路电解电容10F1个消振电路红外避障模块TCRT50002个臂章电路红外线接收头V348381个遥控接收电路红外寻迹模块TCRT50005个寻迹电路电阻10K、300、1K若干关机电路直流电机驱动L293D1个电。

17、机驱动铜柱5mm、10mm、20mm共20根固定模块直流减速电机小型 #10172个驱动小车排针KF332K-3P若干杜邦线插座杜邦线带针孔若干制作插线头数码管7SEG-MPX4-CC1个显示电路蜂鸣器HUDZ1个报警电路电源5V6V1个小车电源1.6.5信号检测模块设计小车循迹原理是小车在画有黑线的白纸 “路面”上行驶，由于黑线和白纸对光线的反射系数不同，可根据接收到的反射光的强弱来判断“道路”黑线。所以在该模块中利用了简单、应用也比较普遍的检测方法红外探测法。市面上有很多红外传感器，在这里我选用TCRT5000型光电对管。红外探测法，即利用红外线在不同颜色的物理表面具有不同的反射性质的特点。

18、。在小车行驶过程中不断地向地面发射红外光，当红外光遇到白色地面时发生漫发射，反射光被装在小车上的接收管接收；如果遇到黑线则红外光被吸收，则小车上的接收管接收不到信号，再通过LM339(比较器)作比较来采集高低电平，从而实现信号的检测。设计出寻迹模块电路图(图1-6-2)。图1-6-2 protel仿真寻迹电路小车避障模块则与寻迹模原理相同。如果遇到障碍物，反射光被装在小车上的避障模块接收管接收。再通过多个74LS00(与非门)来采集高低电平，从而实现信号的检测，通过单片机处理数据输入PWM波，从而控制电机正反转来控制小车前进方向避开障碍物。避障模块上有多圈精密可调电位器,可根据使用环境调节.调。

19、节范围从3cm-30cm。因为是反射原理,跟具体的反射目标相关,可根据情况调节。设计出电路原理图(图1-6-3)。图1-6-3 protel仿真避障电路主控模块主要是对采集信号进行分析，在L239D的EN 端输入PWM波，同时通过调整PWM波的占空比控制电机速度，起停。其电路图如图1-6-4。图1-6-4 protel仿真主控电路1.7软件设计1.7.1 寻迹避障程序流程图由于智能小车的设计主要用红外对管进行数据采集，来实现小车的寻迹、避障、无线遥控等功能。主要涉及开关量信号的处理问题，所以程序用C语言编写最为简单。设计出寻迹、避障程序流程图(图1-7-1)YESYESYESYESNOYESN。

20、ONONONOYES！K1！K2快速右转右微转前进！K3！K4！K5快速左转左微转！KIN1！KIN2左转后右转右转后左转NONOYES寻迹程序主函数开始避障程序图1-7-1 寻迹加避障程序流程图程序清单如下：#include #defineuchar unsigned char #define uint unsigned intsbit K1=P10;sbit K2=P11;sbit K3=P12;sbit K4=P13;sbit K5=P14;sbit KIN1=P15;sbit KIN2=P16;sbit out1 = P20 ;sbit out2 = P21 ;sbit out3 = 。

21、P22 ;sbit out4 = P23 ;void delay(uint t) /延时程序1 uchar j; while(t-)for(j=5;j0;j-); /左转void comeleft()uchar i; out1=0;out2=0;out3=1;out4=0;for(i=0;i#defineuchar unsigned char #define uint unsigned intsbit SET1=P24;sbit SET2 =P25;sbit SET3 =P26;sbit out1 = P20 ;sbit out2 = P21 ;sbit out3 = P22 ;sbit ou。

22、t4 = P23 ;unsigned long xdata rec_code;unsigned long xdata time_us;unsigned char xdata rec_cnt;unsigned char xdata kbuf;uchar sdata;bit rec_b;bit key_save;bit keyp;uchar code seg7code=0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f; void delay(uchar t) /延时程序1 uchar j; while(t-)for(j=50;j0;j-); voi。

23、d Init()TMOD = 0x09;/T/C1采用16位定时器/计数器ET1 = 1;/定时器1开中断TH0 = 0x00;TL0 = 0x00;ET0 = 0;TR0= 1;/定时计数器启动计数EX0 = 1;/外部中断0关中断EX1 = 0;/外中断1关中断EA = 1;/CPU开中断void stop()out1=0;out2=0;out3=0;out4=0;delay(10);/左转void comeleft()out1=0;out2=1;out3=1;out4=0;delay(200);/右转void comeright ()out1=1;out2=0;out3=0;out4=1。

24、;delay(200);/前进加速；void comeon() out2=0;out4=0;out1=1;out3=1;/后退void comeback()out1=0;out3=0;out2=1;out4=1;delay(200);/避开障碍物void shunout()if(sdata=157) comeon();rec_code=0;sdata=0;else if (sdata=87)comeback();rec_code=0;sdata=0;else if (sdata=253)stop();rec_code=0;sdata=0;else if (sdata=61)comeright(。

25、);rec_code=0;sdata=0;else if (sdata=221)comeleft();rec_code=0;sdata=0;else;void inter_x0() interrupt 0TR0 = 0;time_us = (unsigned long)(TH03800&time_us300&time_us1300&time_us1800&time_us1)rec_cnt = 0; key_save = 1;if(rec_cnt=32)rec_b = 1; key_save = 0;rec_cnt = 0;void GetKeyValue()if(rec_b)unsigned 。

26、char da;rec_b = 0;kbuf = (rec_code&0x0000ff00)8;da = rec_code&0x000000ff;if(kbuf=da)sdata=da; void main()P1=0XFF;P2=0XFF;P3=0XFF;P0=0XFF;Init();while(1)GetKeyValue();shunout();1.8 系统调试在在Keil软件中调试寻迹加避障程序并生成Hex文件。将在Keil下生成的HEX文件下载到STC8952单片机中。将下车加上电源(注意：如果加的电源电压大于6V将跳线插到大于6V的针脚上，5V则插在5V所对应的针脚上，否则单片机会烧。

27、坏)，将小车至于预先设计好的黑色胶带地面上。按下电源按钮启动小车，小车按照黑色胶带路线行驶。当在黑色轨道上放置一障碍物，小车能够绕开障碍物自动修正方向继续寻迹。以上测试说明智能小车寻迹、避障功能调试成功。同上下载遥控程序，按下红外遥控器相应的键能够控制小车前进、后退、左转、右转、停止等。说明小车无线遥控功能测试成功。根据测试的情况来看，寻迹效果比较好。避障功能不是很完美，当遇到不反光的障碍物时红外线接收头接收不到反射光导致小车避障功能大打折扣。遥控小车转弯时，小车没有固定的转弯角度。当小车运行速度快时，遥控小车转弯会使小车原地打转。心得体会这次实训题目是基于STC89C52RC单片机智能小车的。

28、设计与开发。实训中自己焊接主板又一次提升了我们的焊接技术，这对作为即将毕业的计算机应用专业的学生走向工作岗位至关重要。熟悉了很多我们曾今从未认识的元器件，比如红外线对管、无线遥控以及一些简单的传感器。STC89C52RC单片机虽然我们从未用过，但在以前学习C51单片机的基础上遇到问题也能迎刃而解。实训中不但拓展了我们的思维，还能够把这次实训理论和经验与以后的工作和实际生活相结合应用。通过这次课程设计使我们懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。同时在设计的。

29、过程中发现了自己的不足。系统调试中，许多小组都因为所用的电源电压过高导致单片机被烧坏，我们小组也未能幸免。这次给了我们极大的教训，在以后的项目实训和工作中一定要按照规定进行设计。在这次实训中，我们学到了该怎样去拟定一个项目计划并去实现它。本次项目的设计与开发能够顺利完成，还要感谢各位老师的指导和身边许多同学的帮助。在设计过程中，许多老师给予了悉心的指导，最重要的是给了我们解决问题的思路和方法，在此，再次对你们表示最真挚的感谢！参考文献1郭惠，吴迅.单片机C语言程序设计完全自学手册M.电子工业出版社,2008.10：1-200.2王东锋，王会良，董冠强. 单片机C语言应用100例M. 电子工业出版社,2009.3：145-300.3韩毅，杨天. 基于HCS12单片机的智能寻迹模型车的设计与实现J.学术期刊，2008，2 9(18)：1535-1955.4 王晓明. 电动机的单片机控制J. 学术期刊，2002，13(15)：1322-1755。