01-基于单片机AT89的智能寻迹小车设计.docx

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1、摘要在日常生活中人们，电子产品和人的生活密不行分，我们接触的电子产品有像平常用的手机、电脑、相机等高端的电子产品；也有像平常用的充电器、收音机等低端的电子产品；有智能的电子产品，也有非智能的电子产品。电子产品的总类是许多的，而在众多电子产品中有些带简洁的智能限制的往往用到一些小芯片如单片机和一些传感类的器件如光耦元件、红外避障器等。智能作为现代的新独创，是以后的发展方向，他可以依据预先设定的模式在一个环境里自动的运作，不须要人为的管理，可应用于科学勘探等等的用途。智能电动车就是其中的一个体现。本次我们就将采纳51系列的AT89S51单片机和光耦器件RPR220和红外避障器E18-D80NK为主

2、要的器件来制作智能寻迹小车的限制电路，采纳16021.CD实时显示小车行驶的时间，小车停止行驶后，轮番显示小车行驶时间、行驶距离、平均速度以及各速度区行驶的时间。通过训练来达到对课本学问的更深相识和运用。采纳的技术主要有：（1）通过编程来限制小车的速度；（2）传感器的有效应用；（3）新型显示芯片的采纳（关键词：智能车,单片机AT89S51.光耦器件,霍尔元件，16021.CD）目录第一章设计任务及要求1.1目的要求、技术指标4目的要求4模块化技术实现5其次章设计方案的选择与论证2.1方案的比较与选择42.1.1路面检测模块52.1.21.CD显示模块52.1.3测速模块52.1.4控速模块62

3、.1.4模式选择模块72.2总体框图7第三章系统硬件设计3.1AT89S51单片机硬件结构9AT89S51结构93.1.2AT89S51最小系统电路9PCB板图113.2传感部分模块123.3限制部分模块12测速模块12控速模块12路面检测模块133.41.CD显示部分模块133.5时钟和复位电路模块133.5.1时钟电路1335.2复位电路143. 6模式选择模块14第四章系统软件设计4. 1流程图155. 2程序清单16第五章数据测试、分析与总结5.1 测量仪器及方法165.1.1 测试仪器16512测试方法165.2测试数据及结果分析1653小结16参考文献17致谢18第一章设计任务及要

4、求1.1设计的目的要求、技术指标目的要求在地面上用的宽25Cm左右的铁片做成椭圆轨道，采纳AT89S51单片机作为小车的检测和限制核心，使小车在行进中寻铁片的轨迹。小车在轨道上当发觉前方有障碍物时实行肯定的操作避开碰撞，在这里是停车。在启动、左转、右转、停车、前方有障碍、倒退时可以放出小车本身有的语音信号，是从单片机发送解码来限制，并记录行驶时间，路程，平均速度并通过1.CD显示出来。模块化技术实现寻迹：寻迹是通过铁片感应器T1.-Q5MC,单片机就是否收到脉冲为依据来确定位置和小车的行走路途。避障:避障就是在遇到障碍物的时候能自动停车,通过光电传感器来实现的，它可以通传感器上面的旋钮来限制障

5、碍物感应距离，但范围是有限制的，但这里用到的E18-D80NK的感应距离在3cm到80cm之间。1.CD显示：采纳16021.CD,由单片机的总线模式连接。为节约电源电量并且不影响1.CD的功能，1.CD的背光用单片机进行限制，使1.CD的背光在小车行驶的过程中不亮，因为我们不必看其显示；在其它我们须要看显示的内容的时候1.CD背光亮。智能限制：智能限制是采纳单片机来处理所收集的信号，在由设定的来限制电路，从而达到智能限制。技术指标：1、智能寻迹小车需基于51系列单片机进行开发和设计。2、能实现在椭圆轨道、S形轨道，太极图形轨道等多种规则轨道上寻迹运行，并还可以实现在随意轨道上运行。3、至少两

6、种方式启动：一是通过声音启动；二是能通过检测到铁片后自行启动等其它。5、硬件电路布局、元器件选取、软件程序可读性强。6、可扩展其它功能。其次章设计方案的选择和论证2.1 确定方案的主要组成部分、方案的比较与选择依据设计任务要求，并电路的总体框图可分为几个基本的模块，框图如（图1）所示:1.CD显示模块（图1）路面检测模块2.1.1 路面检测模块：采纳铁片感应器T1.-Q5MC来检测路面上的铁片从而给单片机中断脉冲。原理图接线如（图2）所不：brown接VCCT1.-Q5MCblack输出接单片机中断脉冲接地blue（图2）2.1.21.CD显示模块:采纳16021.CD,由单片机的总线模式连接

7、。为节约电源电量并且不影响1.CD的功能，1.CD的背光用单片机进行限制，使1.CD的背光在小车行驶的过程中不亮,因为行驶过程无法跟踪看到，在跑完路程后看显示的内容的时候1.CD背光亮。2.1.3 测速模块：方案1：采纳采纳霍尔开关元器件A44E检测轮子上的小磁铁从而给单片机中断脉冲，达到测量速度的作用。霍尔元件具有体积小，频率响应宽度大，动态特性好,对外围电路要求简洁，运用寿命长，价格低廉等特点，电源要求不高，安装也较为便利。霍尔开关只对肯定强度的磁场起作用，抗干扰实力强，因此可以在车轮上安装小磁铁,而将霍尔器件安装在固定轴上,通过对脉冲的计数进行车速测量。方案2：采纳红外传感器进行测速。但

8、无论是反射式红外传感器还是对射式红外传感器，他们对都对外围环境要求较高，易受外部环境的影响，稳定性不高，且价格较为昂贵。通过对方案1、方案2的比较其优缺点，综合多方面因素确定选用方案1,其原理图接线如（图3）所示：2.1.4 控速模块:方案1：运用功率三极管作为功率放大器的输出限制直流电机。线性型驱动的电路结构和原理简洁，成本低，加速实力强，但功率损耗大，特殊是低速大转距运行时,通过电阻R的电流大，发热厉害，损耗大，对于小车的长时间运行不利。方案2：采纳继电器对电动机的开或关进行限制,通过开关的切换对小车的速度进行调整.此方案的优点是电路较为简洁,缺点是继电器的响应时间慢，易损坏,寿命较短,牢

9、靠性不高。方案3：采纳由双极性管组成的H桥电路。用单片机限制晶体管使之工作在占空比可调的开关状态,精确调整电机转速。这种电路由于工作在管子的饱和截止模式下,效率特别高；H桥电路保证了可以简洁地实现转速和方向的限制；电子开关的速度很快，稳定性也很高，是一种广泛采纳的调速技术。综合3种方案的优缺点，确定选择方案3,其电路原理图如（图4）所示：输入2K9014模式选择模块：模式选择模块通过一个741.S00与非门和两个不带锁按钮来限制单片机的两个中断口，从而按动按钮来选择小车走动的路型、来选择小车的速度是快速、中速、慢速；走完路程小车停止后还可以通过按钮选择想要在1.CD上想看的信息，比如总时间、走

10、过各段路程的时间、平均速度、总路程等。小车走动的模式选择有：（1）直线型：满意设计任务的基本要求，能稳定的走完全程。之后按依次循环不断的显示走完全程所用的时间、走完高速区所用的时间和走完低速区所用的时间这三个时间；或者可以通过两个按钮以及1.CD显示的菜单选择所要看的内容如平均速度、全程距离以及那三个时间。（2） S型：满意设计任务的发挥部分的要求，小车能自动的感应到在前面或在后面铁片，即第一次转弯后若感应到的是错误的方向，则小车会后退自动调整方向，沿着S型的铁片走。当走完S型铁片后的肯定时间里，小车自动停止。之后自动进入菜单由我们自己选择要看的内容时间、平均速度和所走的距离。（3）自动型：小

11、车先以肯定的速度走完全程，之后再以肯定的速度倒退回起点，再调整速度在肯定的时间内走完全程。走完后1.CD显示的内容与直线型显示的内容一样。2. 2总体框图单片机主程序框图、速度感应程序框图和铁片感应程序框图分别如（图5）所示。智能小车运行流程图自动循环显示两个低速区和一个高谑区经过的时间行程结束Running背光开按确定键菜单选择想要看的其他信息-总时间、总路程、平均时间结束（图5）第三章系统硬件设计3.1AT89S51单片机硬件结构及外围电路3. 1.1AT89S51结构AT89S51为ATME1.所生产的可电气烧录清洗的8051相容单芯片，其内部程序代码容量为4KBAT89S51主要功能列

12、举如下：O1、为一般限制应用的8位单芯片(T2)P1.0E(T2EX)P1.1C124039 VCC PO.O(ADO)2、晶片内部具时钟振荡器P1.2E338P0.1(AD1)（传统最高工作频率可至12MHZ）P1.3E437P0.2(AD2)P1.4E536P0.3(AD3)3、内部程式存储器（RoM）为4KBP1.5EP1.6E673534P0.4(AD4)P0.5(AD5)4、内部数据存储器（RAM）为128BP1.7E833P0.(AD6)5、外部程序存储器可扩充至64KBRSTC932P0.7(AD7)(RXD)P3.0匚1031EAPP6、外部数据存储器可扩充至64KB(TXD)

13、P3.1匚1130A1.DPROG(INTO)P3.2匚1229PSEN7、32条双向输入输出线，且每条均(INT1)P3.3E1328P2.7(A15)可以单独做I/O的限制(TO)P3.4匚(T1)P3.5E14152726 P2.6(A14) P2,5(A13)8、5个中断向量源(WR)P3.6匚1625P2.4(A12)(RD)P3.7匚1724P2.3(A11)9、2组独立的16位定时器XTA1.2E1823P2.2(A10)10、1个全多工串行通信端口11、8751及8752单芯片具有数据保密的功能XTA1.1匚GNDE19202221 P2.1(A9) P2.0(A8)12、单芯

14、片供应位逻辑运算指令(图6)3. 1.2AT89S51最小系统电路,如（图7）VCCJP2JPl10864297531MISOSCKREST1.EDMOSTTr1JHeader5X2DSlIF4321876543RXDTXD200C3Hk-33pFC233pF0fl-12MHZPBO(TO)PAO(ADO)卜PBl(Tl)PAl(ADl)PB2(AINO)PA2(AD2)PB3(AINl)PA3(AD3)PB4(SS)PA4(AD4)IPB5(MOSI)PkS(AD5)PB6(MISO)PA6(AD6)IPB7(SCK)PA7(AD7)PDO(RXD)PCO(A8)IPDl(TXD)PCl(A9)IPD2QNTo)PC2(AlO)IPD3(INTl)PC3(All)PD4PC4(A12)卜PD5(OClA)PC5(A13)PD6(WR)PC6(A14)PD7(RD)PC7(A15)RESETA1.EOClBXTA1.2ICP