智能循迹避障小车设计
摘 要
本系统以设计题目的要求为目的，采用80C51单片机为控制核心，利用红外线传感器进行寻线，控制电动小汽车的自动循迹，并再通过光电开关探测障碍，从而控制电机转向，实现进行壁障功能。整个系统的电路结构简单，可靠性能高，实验测试结果满足要求。本文着重叙述了该系统的硬件设计方法、软件设计方法及测试结果分析。小车运行方案，在现有玩具电动车的基础上，加装红外线光电开关模块和红外寻线模块，实现对电动车位置、运行状况的实时测量，并将测量数据传送至单片机进行处理，然后由单片机根据所检测的各种数据实现对电动车的智能控制。
关键词：80C51单片机、红外线传感器、光电开关、电动小车
Abstract
The system requirements of the design project for the purpose of the 80C51 microcontroller for the control of the core,the use of the hunt and infrared sensors,automatic obstacle acoidance control of electric cars,and the photoelectric switch to the barrier function.The electric circuit construction of whole system is simple, the function is dependable. Experiment test result satisfy the request, this text emphasizes introduced the hardware system designs and the result analyse. Car is running the program, under the existing toy electric car, based on the installation of super sonic sensor and infrared sensors, to achieve the location of electric vehicles,operational status of the real-time measurement, and measurement data sent to the microcontroller for processing, then SCM detected according to a variety of data to achieve intelligent control of electric vehicles.
Key words: 80C51 single chip computer, infrared sensors, photoelectric switch, the electric car
目 录
第1章 绪 论 .............................................................................................................. 1
1.1 研究目的及意义 .......................................................................................... 1 1.2 国内外发展情况 .......................................................................................... 2 第2章 整体设计框架 ................................................................................................ 3
2.1 方案选择及论证 .......................................................................................... 3
2.1.1 控制模块选择 .................................................................................. 4 2.1.2 路面探测黑线轨迹模块 .................................................................. 4 2.1.3 探测路面障碍模块 .......................................................................... 5 2.1.4 电机模块 .......................................................................................... 6 2.1.5 电机驱动模块 .................................................................................. 6 2.1.6 车架选择 .......................................................................................... 7 2.1.7 最终方案选择 .................................................................................. 7 2.2 方案可行性分析 .......................................................................................... 8 第3章 硬件设计 ........................................................................................................ 8
3.1 系统总体设计框图 ...................................................................................... 9 3.2 红外线光电开关模块 .................................................................................. 9
3.2.1 光电开关的工作原理 .................................................................... 10 3.2.2 光电开关的类型 ............................................................................ 10 3.2.3 光电开关电路的设计 .................................................................... 13 3.3 电机驱动模块 ............................................................................................ 13 3.4 红外循线模块 ............................................................................................ 15
3.4.1 红外放射式光电传感器特性与工作原理 ..................................... 15 3.4.2 红外循线具体设计与实现 ............................................................ 16
3.5 最小系统模块 ............................................................................................ 17
3.5.1 晶振电路的设计 ............................................................................ 17 3.5.2 复位电路的设计 ............................................................................ 17 3.6 电源模块 .................................................................................................... 18 第4章 软件设计 ...................................................................................................... 19
4.1 主程序流程图 ............................................................................................ 19 4.2 避障子程序流程图 .................................................................................... 20 4.3 循线子程序流程图 .................................................................................... 21 第5章 系统调试和测试 .......................................................................................... 21
5.1 安装步骤 .................................................................................................... 21 5.2 电路调试 .................................................................................................... 23
5.2.1 光电开关模块调试过程 ................................................................ 23 5.2.2 电机模块调试过程 ........................................................................ 23 5.2.3 红外循线模块调试过程 ................................................................ 24 5.2.4 测试结果与分析 ............................................................................ 25
结 论 ........................................................................................................................ 26 致 谢 .......................................................................................................................... 1 参考文献 ...................................................................................................................... 1 附录 系统设计原理图 ................................................................................................ 2 附录 设计系统部分源代码 ........................................................................................ 3
第1章 绪 论
随着生产自动化的发展，机器人已经越来越广泛地应用到生产自动化上，随着科学技术的发展，机器人的感觉传感器种类越来越多，其中视觉传感器成为自动行走和驾驶的重要部件。
智能小车的研究、开发和应用涉及传感技术、电气控制工程、智能控制等学科，智能控制技术是一门跨学科的综合性技术，当代研究十分活跃，应用日益广泛的领域。本课题所设计的智能小车，既具有操作机(机械本体)、控制器、伺服驱动系统和检测传感装置，是一种仿人操作、自动控制、可重复编程、能在三维空间完成灵活运动的自动化生产设备。
随着工业自动化的不断发展,工业机器人被广泛应用于工业生产的各个部门,如采掘、喷涂、焊接、医疗等各大领域。由于工业机器人的出现,它不断替代了人们的繁重劳动,大大提高了劳动生产率,减轻了人们的劳动强度,此外,它能在高温、低温、深水、宇宙、放射性和其他有毒、污染环境条件下进行操作,日益体现出它的优越性。
智能控制小车模拟机器人的运作，可以通过自己的动手排除故障，更加可以给学生一个实践操作的空间，加强学生的动手能力和思维能力。
在制作的产品中，发现一些比较符合实际应用的玩具，而且成本低廉，能够运用实际生产并且有一定的新颖度，有一定的社会需求。在制作中提高自身对社会需求方向的灵敏度，发现商机，为自己在以后实现创业这个宏伟的目标中打下一个坚实的基础。
1.1 研究目的及意义
通过构建智能小车系统，培养设计并实现自动控制系统的能力。在实践
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