数理与信息工程学院《单片机原理及应用》期末课程设计——自动往返小汽车的设计
数理与信息工程学院
《单片机原理及应用》期末课程设计
题 目： 自动往返小汽车的设计 专 业： 电子信息工程 班 级： 电信061班 姓 名： 张 洁 学 号： 06220432 指导老师： 余 水 宝 成 绩：
( 2008.12 )
1
数理与信息工程学院《单片机原理及应用》期末课程设计——自动往返小汽车的设计
目 录
第1节 引 言……………………………………………………………………………3
1.1 自动往返小汽车的设计概述…………………………………………………3 1.2 设计任务和主要内容…………………………………………………………3 第2节 系统主要硬件电路设计………………………………………………………4
2.1 总体硬件设计…………………………………………………………………4 2.2 电机驱动电路…………………………………………………………………4 2.3 路面黑线检测电路……………………………………………………………5 2.3.1 红外传感器黑线检测电路原理…………………………………………7
2.3.2 路面黑线检测和控制方法………………………………………………7 2.4 速度检测模块…………………………………………………………………7
2.4.1里程检测和控制方法……………………………………………………7 2.5 语音模块………………………………………………………………………8 2.6 稳压电路………………………………………………………………………10 第3节 系统软件设计…………………………………………………………………11
3.1 程序设计流程图………………………………………………………………11 3.2 主程序和各子程序模块………………………………………………………11
3.2.1语音程序…………………………………………………………………17
第4节 结束语…………………………………………………………………………20
参考文献…………………………………………………………………………21
2
数理与信息工程学院《单片机原理及应用》期末课程设计——自动往返小汽车的设计
自动往返小汽车的设计
数理信息工程学院 电子信息工程061班 张洁
指导老师： 余水宝
第1节 引言
随着科学技术的发展，人们对于各种工具的要求越来越高，自动化越高就越受欢迎，对于交通工具的要求也是这样，人们希望汽车可以根据主人的想法，自动开往目的地，而不需要人的操作。虽然科学家正在研制这种汽车，但在近几年还不能普及，所以人们想见正真的全自动汽车还不可能，但我们完全可以用单片机做为控制核心来制作一辆全自动的小车模型。
单片机的产生使得我们的电子世界变得丰富多彩，原本无法实现的设计和想法而逐渐变为现实。本设计也是以单片机作为整个系统的控制核心，主要由电机驱动电路，黑线检测电路，语音电路和显示模块组成，软件程序由汇编语言实现。本小车模型的设计可以提高我们对单片机的理解和掌握，将理论知识应用与实践，是非常有意义的。
1.1 自动往返小汽车的设计概述
自动往返小汽车是指小车能够在跑道上自动往返行驶，无须人的操作。小车从起跑线出发后自动行驶到终点，并能在终点停车一段时间，然后返回起点。同时小车可以在要求区域内自动加速和减速，并伴由语音提示功能。最后，小车还具有实时里程显示功能，可以通过数码管将里程显示出来。
1.2 设计任务和主要内容
本设计的小车要能在如图1-2所示的跑道上自动往返行驶。车子从起跑线出发后到达终点线停车10s,然后返回到起点停止。在限速区（D-E之间）行驶时间要求大于8s,终点线（G处为终点线）停车与最后停车是要车子中心点与黑线的误差尽量小。车子能自动显示里程并在加速和减速时由语音提示。跑道表面粘有白纸，在B,C,D,E,F和G处画由2cm宽的黑线。
A B C D E F G 0.5m 0.5m 2m 0.5m 图1-2 跑道顶视
3
数理与信息工程学院《单片机原理及应用》期末课程设计——自动往返小汽车的设计
第2节 系统主要硬件电路设计
2.1 总体硬件设计
系统总体设计框图如图2-1所示
里程显示 语音模块 单片机系统 电机模块 黑线检测模块
图2-1 系统原理框图
对于单片机中央处理系统的方案设计，根据要求，我们可以选用具有4KB片内E2PROM的AT89C51单片机作为中央处理器。作为整个控制系统的核心，AT89C51内部已包含了定时器、程序存储器、数据存储器等硬件，其硬件能符合整个控制系统的要求，不需要外接其他存储器芯片和定时器件，方便地构成一个最小系统。整个系统结构紧凑，抗干扰能力强，性价比高。是比较合适的方案
2.2 电机驱动电路
方案一：采用继电器对电动机的开或关进行控制，通过开关的切换对小车的速度进行调整。这个方案的优点是电路较为简单，缺点是继电器的响应时间慢、机械结构易损坏、寿命较短、可靠性不高。
方案二：采用集成电路驱动芯片L298，L298内含两个H桥的高电压大电流双全桥式驱动器，可驱动46v,2A以下电机,1和15脚可单独引出接电流采样电阻器,形成电流传感信号，同时通过单片机控制产生PWM波，精确控制电机转速。这种电路驱动能力强，可以简单地实现转速和方向的控制，稳定性高。
方案三：采用互补硅功率达林顿管TIP142T实现电机的驱动,采用该方法电路连
接比较简单，稳定性好，成本低廉，但不足之处是由于使用分立元件，安装和调试相对麻烦
基于上述理论分析，本系统采用方案二作为电机驱动电路。电机驱动电路如图
4
数理与信息工程学院《单片机原理及应用》期末课程设计——自动往返小汽车的设计
2-2所示。
图2-2 电机驱动电路
2.3 路面黑线检测电路
方案一：采用可见光发光二极管与光敏二极管组成的发射－－接收电路。这种方案的缺点在于环境光会对光敏二极管的工作产生很大干扰，一旦外界光亮条件改变，很可能造成误判和漏判；虽然采取超高亮发光管可以降低一定的干扰，但这又将增加额外的功率损耗。
方案二：采用脉冲调制反射式红外发射――接受器。考虑到环境光干扰主要是直流分量和民用光源的低频分量，如果采用较高频率的调制信号，则可大幅度减少外界干扰；另外，红外发射管的最大工作电流取决于平均电流，如果使用占空比小的调制信号，在平均电流不变的情况下，瞬时电流可以很大（50mA—100mA）这样也大大提高了信噪比。
通过比较两种方案，本系统的黑线探测模块采用方案二。红外发射管如图2-3a所示，红外接收管电路如图2-3b所示。
5