畢業(yè)設計---單片機智能小車硬件設計和軟件設計

1、<p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　摘 要I</b></p><p>　　ABSTRACT2</p><p><b>　　第一章 緒 論3</b></p><p>　　1.1智能小車的意義和作用3</p><p&

2、gt;　　1.2國內外發(fā)展歷程和現(xiàn)狀3</p><p>　　1.3本課題研究的方案5</p><p>　　第二章 智能循跡小車硬件系統(tǒng)設計7</p><p>　　2.1 系統(tǒng)設計原理7</p><p><b>　　2.2小車模塊8</b></p><p>　　2.3中央處理單元8<

3、;/p><p>　　2.4 LED顯示模塊9</p><p>　　2.5路面黑帶檢測單元10</p><p>　　2.5.1紅外光電傳感器循跡原理10</p><p>　　2.5.2傳感器的選擇11</p><p>　　2.5.3傳感器分布對循跡的影響12</p><p>　　2.5.4系

4、統(tǒng)循跡的實現(xiàn)12</p><p>　　2.6電源部分12</p><p>　　2.7 H橋電機驅動模塊14</p><p>　　2.7.1 H橋驅動電路介紹14</p><p>　　2.7.2 H橋驅動電路原理14</p><p>　　2.7.3 H橋驅動電路原理圖16</p><p&g

5、t;　　2.8電路原理圖16</p><p>　　第三章 軟件設計18</p><p>　　3.1 主程序設計18</p><p>　　3.2 檢測模塊程序設計18</p><p>　　3.3 H橋路程序設計19</p><p>　　3.4 LED顯示模塊設計21</p><p>&

6、lt;b>　　第四章 調試22</b></p><p>　　4.1 硬件的調試22</p><p>　　4.2 軟件的調試22</p><p>　　第五章 結論與展望24</p><p><b>　　參考文獻25</b></p><p><b>　　致

7、謝26</b></p><p>　　附錄 完整程序27</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　智能作為現(xiàn)代的新發(fā)明，是以后的發(fā)展方向，它可以按照預先設定的模式在一個環(huán)境里自動運作，不需要人為管理，它應用于科學勘探等用途。智能電動車就是其中的一個體現(xiàn)。智能車輛又稱為輪式移動機器人，是移動機器人的一種，是

8、一個集環(huán)境感知、規(guī)劃決策、自動駕駛等多種功能于一體的綜合體統(tǒng)。除了潛在的軍用價值外，還因其在公路交通運輸中的應用前景受到西方國家的普遍關注。</p><p>　　本文簡要介紹了單片機智能小車硬件設計和軟件設計的過程。本選題是用51單片機技術開發(fā)智能小車,實現(xiàn)自動前進、左右轉彎、后退等基本功能，原理圖由PROTEL 99軟件來繪制。該系統(tǒng)通過配置在智能小車上的紅外傳感器，采用紅外傳感技術對特定目標進行識別，在目標運

9、動過程中，通過單片機接受計算機發(fā)出的命令控制智能小車跟蹤目標，在沒有人為干預的情況下，能夠自主運行，穩(wěn)定地跟蹤木標。在軟件設計方面分為數(shù)據(jù)采集模塊,信號處理模塊,控制器控制電機模塊，基本實現(xiàn)了本設計課題的預定功能。</p><p>　　關鍵詞： 單片機；傳感器；PROTEL 99</p><p><b>　　ABSTRACT</b></p><p

10、>　　Intelligence system as a modern new invention is the direction of future development,it can be run automatically in the pre-determined model,no need of the personal management,it can be applied in scientific explor

11、ation,Intelligent Vehicle is one embodiment.Intelligent Vehicle is also known as Wheel Mobile Robot,one kind of the mobile robots,which is combined many functions such as the perception,planning decision,automatic drivin

12、g.Not only its special potential in military using,but also in roa</p><p>　　This article briefly introduced the development background and significance of the system, and introduced the process of the hardwa

13、re design and the software design with emphasis This selected topic with the single-chip microcomputer technology to develop intelligence car which can realizes the automatic advance, makes a turn, the backlash the basic

14、 function and so on through examining the road surface. So it may conveniently apply in the road surface security inspects. and manufactured the sche</p><p>　　Keyword: single-chip microcomputer; sensor; pr

15、otel 99第一章 緒 論</p><p>　　1.1智能小車的意義和作用</p><p>　　智能小車的研究、開發(fā)和應用涉及傳感技術、電氣技術、電氣控制工程、智能控制等學科，智能控制技術是一門跨學科的綜合性技術，當代研究十分活躍，應用日益廣泛的領域。</p><p>　　隨科學技術的進步，智能化和自動化技術越來越普及，各種高科技也廣泛應用于機器人玩具制造領域，使

16、智能機器人越來越多樣化。智能機器人是一個多種高新技術的集成體，它融合了機械、電子、傳感器、計算機硬件、軟件、人工智能等許多學科的知識，涉及到當今許多前沿領域的技術。而智能電動車正是智能機器人的一種。</p><p>　　自工業(yè)機器人誕生以來，機器人的發(fā)展已經(jīng)遍及機械、電子、冶金、交通、宇航、國防等領域。近年來機器人的智能水平不斷提高，并且迅速地改變著人們的生活方式。人們在不斷探討、改造、認識自然的過程中，制造能代

17、替人勞動的機器一直是人類的夢想。隨著社會的不斷發(fā)展，各行各業(yè)的分工越來越明細，尤其是在現(xiàn)代化的大產(chǎn)業(yè)中，有的人每天就只管擰一批產(chǎn)品的同一個部位上的一個螺母，有的人整天就是接一個線頭，就像電影《摩登時代》中演示的那樣，人們感到自己在不斷異化，各種職業(yè)病逐漸產(chǎn)生，于是人們強烈希望用某種機器代替自己工作，因此人們研制出了機器人，用以代替人們去完成那些單調、枯燥或是危險的工作。</p><p>　　機器人要實現(xiàn)自動引導功

18、能和壁障功能就必須要感知引導線和障礙物，感知引導線相當于給機器人一個視覺功能。壁障控制系統(tǒng)是基于自動引導小車系統(tǒng)，基于它的智能小車實現(xiàn)自動識別路線，判斷并且自動避開障礙，選擇正確的行進線路。使用傳感器感知線路和障礙并作出判斷和相應的執(zhí)行動作。</p><p>　　1.2國內外發(fā)展歷程和現(xiàn)狀</p><p>　　智能小車發(fā)展很快，從智能玩具到其它各行業(yè)都有實質成果。其基本可實現(xiàn)循跡、壁障、檢

19、測貼片、尋光入庫、避崖等基本功能。</p><p>　　智能車輛又稱為輪式移動機器人，就是一種移動機器人。它是一個自動駕駛、規(guī)劃決策、環(huán)境感知等多種功能于一體的綜合系統(tǒng)。除了其在公路交通運輸中的應用外，還因為特殊潛在的軍用價值前景而受到西方國家的普遍關注。幾個工業(yè)發(fā)達國家已相繼將智能車輛的研究納入重點開發(fā)的“智能運輸系統(tǒng)”和“智能車輛系統(tǒng)”的重要組成部分。</p><p>　　從移動的方式

20、上看，移動機器人可分為腿式、履帶式、輪式、水下推式。本論文研究的智能車輛屬于輪式移動機器人。</p><p>　　自機器人問世以來，其技術發(fā)展已經(jīng)經(jīng)歷了三代：</p><p>　　第一代是可編程的示教再現(xiàn)型機器人，它不配備任何傳感器，一般采用簡單的開關控制、示教再現(xiàn)控制和可編程控制，機器人的作業(yè)路徑或運動參數(shù)都需要示教或編程給定。在工作過程中，它無法感知環(huán)境的改變而改善自身的性能、品質。&

21、lt;/p><p>　　第二代是具有一定的感覺功能和一定自適用能力的離線編程機器人。這種機器人配備了簡單的內、外部傳感器，故具備部分適用外部環(huán)境的能力。</p><p>　　第三代是智能機器人，目前正處于研究和發(fā)展階段的智能機器人，具有多種外部傳感器組成的感覺系統(tǒng)，可通過對外部環(huán)境信息的獲取、處理來確切描述外部環(huán)境，能自主完成任務。它擁有自己的知識庫、多信息處理系統(tǒng)，可在結構或半結構化的環(huán)境工

22、作，能根據(jù)環(huán)境的變化作出決策，具有自適用能力、自學習、自組織功能。</p><p>　　在起初的研究中，主要從學術角度研究室外機器人的信息處理和體系結構，并建立實驗系統(tǒng)進行驗證。</p><p>　　1954年 美國人喬治·德沃爾制造出世界上第一臺可編程的機器人，并注冊了專利。這種機械手能按照不同的程序從事不同的工作，因此具有通用性和靈活性。</p><p&g

23、t;　　1959年 德沃爾與美國發(fā)明家約瑟夫·英格伯格聯(lián)手制造出第一臺工業(yè)機器人。隨后，成立了世界上第一家機器人制造工廠——Unimation公司。由于英格伯格對工業(yè)機器人的研發(fā)和宣傳，他也被稱為“工業(yè)機器人之父”。</p><p>　　1969年 日本早稻田大學加藤一郎實驗室研發(fā)出第一臺以雙腳走路的機器人。加藤一郎長期致力于研究仿人機器人，被譽為“仿人機器人之父”。日本專家一向以研發(fā)仿人機器人和娛樂機

24、器人的技術見長，后來更進一步，催生出本田公司的ASIMO和索尼公司的QRIO。</p><p>　　進入80年代，開始對機器人的智能行為進行研究，推動了其它國家對移動機器人的研究與開發(fā)。同時，也為以后探討人類研究智能機器人的途徑積累了經(jīng)驗。90年代，隨著各項技術的發(fā)展，移動機器人開始向實用化進軍，在更現(xiàn)實的基礎上開拓各個領域。</p><p>　　德國研制了一種輪椅機器人，并在1998年漢

25、諾威工業(yè)商品博覽會的展覽大廳和烏爾姆市中心車站的客流高峰期環(huán)境中進行了實地現(xiàn)場表演。這種輪椅機器人是在一個商業(yè)輪椅的基礎上實現(xiàn)的。該輪椅機器人在有大量乘客的、公共場所擁擠的環(huán)境中進行了超過36小時的考驗，所表現(xiàn)出的性能是非凡的。</p><p>　　由美國NASA資助研制的“丹蒂Ⅱ號”八足行走機器人，是一個能提供遠程機器人探險和對高移動性機器人運動的了解的行走機器人。丹蒂計劃的主要目標是為實現(xiàn)在充滿碎片的月球或其

26、它星球的表面進行探索而提供一種機器人解決方案。它于1994年在斯泊火山的火山口中成功的完成了探險任務。</p><p>　　國外還研究了一種獨輪機器人，它與靜態(tài)穩(wěn)定性多輪移動機器人相比，具有很好的動態(tài)穩(wěn)定性，高可操作性，對姿態(tài)干擾的不敏感性，水路兩用性。和低的滾動阻力跌倒的恢復能力。這是運動性的一種新概念。</p><p>　　2006年 6月，微軟公司推出Microsoft Roboti

27、cs Studio，機器人模塊化、平臺統(tǒng)一化的趨勢越來越明顯，比爾·蓋茨預言，家用機器人很快將席卷全球。</p><p>　　與國外相比而言，我國智能機器人的研究起步比較晚，但發(fā)展迅速。國家“863”智能機器人專家組將智能機器人的研究作為今后發(fā)展的重點。近十年阿里，我國已陸續(xù)研制出一些高水平的機器人，如沈陽自動化所得AGV小車、清華大學的自主車、上海大學的的“導購機器人”以及哈爾濱工業(yè)大學機器人研究所的

28、“導游機器人”等。在這些機器人上都比較成功地應用了多傳感器的信息融合和路徑規(guī)劃，具備了一定的自主功能。另外，我國在水下機器人、核工業(yè)機器人、爬壁機器人、室外移動機器人、排險機器人等方面的研究，也接近或達到世界先進水平。</p><p>　　新世紀作為高技術產(chǎn)業(yè)的智能機器人，將迎接新的挑戰(zhàn)和發(fā)展機遇。人類在探索宇宙、保護自然環(huán)境促進經(jīng)濟發(fā)展和發(fā)展醫(yī)療保健事業(yè)等方面還有大量的工作要做。因此開發(fā)適應于非結構化環(huán)境工作的

29、機器人是當今機器人發(fā)展的方向。隨著智能機器人的發(fā)展，其應用前景更為廣泛，智能機器人將在軍事、農(nóng)業(yè)、林業(yè)、礦業(yè)、太空、海洋、娛樂、體育、醫(yī)療、服務業(yè)等方面，找到用武之地。</p><p>　　1.3本課題研究的方案</p><p>　　本選題是用AT89C52單片機技術開發(fā)智能小車,該智能車以單片機89C52作為核心控制器，采用光電傳感器對黑線進行感知，路徑識別模塊將采集到的路面引線與車體位

30、置的信息通過各自的接口送到單片機。通過對路面的檢測能實現(xiàn)自動的前進,左右轉彎,后退等基本功能,能夠方便的應用于路面的安全巡檢.小車的控制單元主要包括傳感器及調理電路,及驅動電路,控制器三個部分.</p><p>　　小車的行動離不開傳感器通過兩個紅外光電傳感器,根據(jù)路面的情況分別輸出高低信號,由于傳感器檢測到的信號比較微弱,通過比較運放將其信號擴大,調理,使其輸出兼容TTL電平,以便與控制器接口.控制系統(tǒng),這里采

31、用AT89C52,控制器按一定的時鐘周期對光電檢測器的輸入信號采樣檢測,根據(jù)光電檢測器的狀態(tài),判斷小車的動作,給步進電機輸出正確的控制信號,實現(xiàn)電機的轉動。</p><p>　　智能循跡小車確定了如下方案：在現(xiàn)有小車底板（三輪）的基礎上，加裝紅外對管，運算比較芯片實現(xiàn)對電動車的位置、運行狀況的實時測量，并將測量數(shù)據(jù)傳送至單片機進行處理，然后由單片機根據(jù)所檢測的各種數(shù)據(jù)實現(xiàn)對小車的智能控制。</p>

32、<p>　　這種方案能實現(xiàn)對小車的運動狀態(tài)進行實時控制，控制靈活、可靠，精度高，可滿足對系統(tǒng)的各項要求。</p><p>　　在軟件設計方面,則分為三個模塊,即數(shù)據(jù)采集模塊,信號處理模塊,控制器控制電機模塊.此設計結構簡單。</p><p>　　第二章 智能循跡小車硬件系統(tǒng)設計</p><p>　　2.1 系統(tǒng)設計原理</p><p&g

33、t;　　這種方案能實現(xiàn)對電動小車的運動狀態(tài)進行實時控制，控制靈活、可靠，精度高，可滿足系統(tǒng)的各項要求。</p><p>　　利用紅外線在不同顏色的物體表面具有不同的反射性質的特點。在小車行駛過程中不斷地向地面發(fā)射紅外光，當紅外光遇到白色紙質地板時發(fā)生漫反射，反射光被裝在電動小車上的接收管接收；如果遇到黑線則紅外光被吸收，電動小車上的接收管接收不到紅外光。</p><p>　　智能循跡小車采

34、用前輪驅動，前輪左右兩邊各用一個電機驅動，調制前面兩個輪子的轉速起停從而達到控制轉向的目的，后輪是萬向輪，起支撐的作用。將循跡光電對管分別裝在車體下的左右。當車身下左邊的傳感器檢測到黑線時，主控芯片控制左輪電機停止或者后轉，車向左修正，當車身下右邊傳感器檢測到黑線時，主控芯片控制右輪電機停止或者后轉，車向右修正。</p><p>　　其系統(tǒng)框圖如圖2.1所示：</p><p>　　圖2-1

35、 系統(tǒng)結構框圖</p><p><b>　　2.2小車模塊</b></p><p>　　小車底板（三輪）它后面的滑輪為萬向輪，它能夠進行360°靈活轉彎，并且反應速度快，又便于控制，所以我們最終選擇了三輪的小車底板。</p><p><b>　　2.3中央處理單元</b></p><p>

36、　　89C52是INTEL公司MCS-51系列單片機中基本的產(chǎn)品，它采用INTEL公司可靠的CHMOS工藝技術制造的高性能8位單片機，屬于標準的MCS-51的HCMOS產(chǎn)品。它結合了HMOS的高速和高密度技術及CHMOS的低功耗特征，它基于標準的MCS-51單片機體系結構和指令系統(tǒng)，屬于80C51增強型單片機版本，集成了時鐘輸出和向上或向下計數(shù)器等更多的功能，適合于類似馬達控制等應用場合。</p><p>　　8

37、0C52內置8位中央處理單元、256字節(jié)內部數(shù)據(jù)存儲器RAM、8k片內程序存儲器（ROM）32個雙向輸入/輸出(I/O)口、3個16位定時/計數(shù)器和5個兩級中斷結構，一個全雙工串行通信口，片內時鐘振蕩電路。此外，89C52還可工作于低功耗模式，可通過兩種軟件選擇空閑和掉電模式。在空閑模式下凍結CPU而RAM定時器、串行口和中斷系統(tǒng)維持其功能。掉電模式下，保存RAM數(shù)據(jù)，時鐘振蕩停止，同時停止芯片內其它功能。89C52有PDIP(40pi

38、n)和PLCC(44pin)兩種封裝形式。</p><p>　　我們使用了P0端口作為電機驅動模塊與檢測輸入模塊，P2端口8bit 用作跑馬燈顯示模塊，P0^0與P0^1接檢測電路以及轉向燈。</p><p><b>　　。</b></p><p>　　圖2-2 單片機處理模塊</p><p>　　2.4 LED顯示模塊

39、</p><p>　　發(fā)光二極管與普通二極管一樣是由一個PN結組成，也具有單向導電性。當給發(fā)光二極管加上正向電壓后，從P區(qū)注入到N區(qū)的空穴和由N區(qū)注入到P區(qū)的電子，在PN結附近數(shù)微米內分別與N區(qū)的電子和P區(qū)的空穴復合，產(chǎn)生自發(fā)輻射的熒光。不同的半導體材料中電子和空穴所處的能量狀態(tài)不同。當電子和空穴復合時釋放出的能量多少不同，釋放出的能量越多，則發(fā)出的光的波長越短。常用的是發(fā)紅光、綠光或黃光的二極管。</p&

40、gt;<p>　　LED發(fā)光二極管采用串并結合的方法既可以減少功耗又可以降低驅動電壓的要求，通過單片送低電平點亮LED。</p><p>　　圖2-3 LED顯示模塊電路圖</p><p>　　2.5路面黑帶檢測單元</p><p>　　2.5.1紅外光電傳感器循跡原理</p><p>　　光電傳感器按檢測方式通常分為反射式和對

41、射式。常見的反射式光電傳感器的光源有多種，普通發(fā)光二極管、紅外發(fā)光二極管和激光二極管。激光二極管發(fā)出光的頻率較集中，不容易被干擾，傳感器只接收很窄的頻率范圍信號，價格較貴。而前兩種光源容易受到外界光源的干擾。紅外反射光強法德測量原理是將發(fā)射信號經(jīng)調制后送紅外管發(fā)射，光敏管接收調制的紅外信號，原理如圖2-4所示：</p><p>　　2-4紅外發(fā)射接收原理</p><p>　　紅外反射式光電

42、傳感器會受到很多種不確定因素的影響，如光潔度、顏色、反射表面的形狀以及日光等。采用對反射光強進行測量的方法可以提高系統(tǒng)的可靠性和準確性，如果直接用發(fā)射和接收管進行測量將因為干擾產(chǎn)生錯誤信號。</p><p>　　設定輸出電壓達到一閥值時作為目標，不同的目標距離閥值電壓時不同的。接收的反射光強度經(jīng)檢測電路轉換得到輸出電壓Vout是反射面與傳感器之間距離x的函數(shù)，當x一定時，接收的反射光強度還與反射面的特性有關。當反

43、射面物質為同種物質時，x與Vout的響應曲線的非線性的。</p><p>　　在智能車系統(tǒng)中，紅外發(fā)射管發(fā)射的紅外線有一定的方向性，如果紅外線照到黑色標志線，黑色標志線會吸收大部分紅外光，紅外接收管接收到紅外線強度就很弱；當紅外線照射到白色地面時會有較大的反射，紅外接收管收到反射回的紅外線強度就較大，如果x取值合適。這樣，利用紅外光電傳感器檢測智能車行駛道路上的黑色標志線，就可以實現(xiàn)智能車的自動循跡。紅外光電傳感

44、器的輸出可分為模擬式和數(shù)字式兩種。</p><p>　　模擬式紅外傳感器輸出的模擬信號，通過將過個模擬式紅外傳感器進行適當?shù)慕M合形成光電傳感器輸出的模擬信號，通過將多個模擬式紅外傳感器進行適當?shù)慕M合形成光電傳感器陣列，具有較高的可靠性和穩(wěn)定性，可以再現(xiàn)道路的準確信息。</p><p>　　數(shù)字式紅外傳感器硬件電路簡單，具有與微處理器相對應的接口，但存在丟失路徑信息、采集路徑信息粗糙的缺點。

45、</p><p>　　2.5.2傳感器的選擇</p><p>　　整個檢測模塊通過ST178紅外對管與LM358比較芯片組成，通過調節(jié)電阻值改變檢測模塊的靈敏度，使整個檢測模塊準確快速。</p><p>　　圖2-5檢測模塊電路圖</p><p>　　當紅外對管檢測到白線時輸出低電平，檢測到黑線時輸出高電平，其中330歐姆的電阻用來限流，而調

46、節(jié)兩個可調電阻可以改變該檢測模塊的檢測靈敏度。</p><p>　　2.5.3傳感器分布對循跡的影響</p><p>　　傳感器的安裝分布對循跡效果有非常大的影響，除了要求使用發(fā)射/接收器件的波長特性一致，發(fā)射/接收傳感器組對時，各方面的性能盡量接近外，使用光電傳感器實現(xiàn)智能車的路徑識別。</p><p>　　若要求傳感器間不出現(xiàn)同時感應現(xiàn)象，對于采用中間黑色導引線

47、的智能車道路，即每次采集只出現(xiàn)一個傳感器檢測到黑線，那么傳感器間隔就必須大于黑線的寬度。如果將間隔設計成小于黑線寬度，則每次采集就會有多個傳感器檢測到黑線，這樣有利于車與賽道偏移距離的判斷。但如果間隔過大，就會在間隔之間出現(xiàn)空白。</p><p>　　此外為減少外界光源對傳感器的干擾，光電傳感器應盡量靠近地面。離地面過近，會導致反射角度太大，加劇光漫射干擾的影響；離地面過遠，光反射信號差，信號不強。</p&

48、gt;<p>　　2.5.4系統(tǒng)循跡的實現(xiàn)</p><p>　　本體統(tǒng)中共有兩組紅外光電傳感器，分布在小車底部的最前方。傳感器之間用瓷片隔開，避免互相干擾。傳感器輸出的值轉換成數(shù)字信號后與滑動變阻器的基準值進行比較。若小于滑動變阻器的值則證明該組傳感器檢測的示黑帶，反之則證明檢測的示白板。由此可判斷小車的位置，確定小車應該怎樣運動。</p><p><b>　　2.

49、6電源部分</b></p><p>　　采用2節(jié)4.2V可充電式手機鋰電池串聯(lián)共8.4V，經(jīng)過降壓穩(wěn)壓后給單片機系統(tǒng)和其他芯片供電。鋰電池的電量比較足，價格便宜，并且可以充電，重復利用，因此，這種方案比較可行。</p><p>　　考慮到價格便宜接法簡單，因此我們選擇了7805。</p><p>　　如圖2-4為電源電路</p><p

50、>　　圖2-6 電源模塊電路圖</p><p>　　應用此種方案使得輸出電壓能夠穩(wěn)定在5V，輸出電流最大值能夠達到750mA,對與我們設計的電路，完全可以驅動的起了。</p><p>　　2.7 H橋電機驅動模塊</p><p>　　2.7.1 H橋驅動電路介紹</p><p>　　采用功率三極管作為功率放大器的輸出控制直流電機，線性型

51、驅動的電路結構和原理簡單，加速能力強，采用達林頓管組成的H橋電路，用單片機控制達林頓使之工作在占空比可調的開關狀態(tài)下，精確調整電動機的轉速，這種電路由于工作在管子飽和和截止的模式下，效率非常高，H橋電路保證了簡單的實現(xiàn)轉速和方向的控制，電子管的開關速度也很快穩(wěn)定性也極強。</p><p>　　2.7.2 H橋驅動電路原理</p><p>　　圖2-7中所示為一個典型的直流電機控制電路。電路

52、得名于“H橋驅動電路”是因為它的形狀酷似字母H。4個三極管組成H的4條垂直腿，而電機就是H中的橫杠（注意：圖2-7及隨后的兩個圖都只是示意圖，而不是完整的電路圖，其中三極管的驅動電路沒有畫出來）。 如圖所示，H橋式電機驅動電路包括4個三極管和一個電機。要使電機運轉，必須導通對角線上的一對三極管。根據(jù)不同三極管對的導通情況，電流可能會從左至右或從右至左流過電機，從而控制電機的轉向。

53、 圖2-7 H橋驅動電路    要使電機運轉，必須使對角線上的一對三極管導通。例如，如圖2-8所示，當Q1管和Q4管導通時，電流就從電源正極經(jīng)Q1從左至右穿過電機，然后再經(jīng) Q4回到電源負極。按圖中電流箭頭所示，該流向的電流將驅動電機順時針轉動。當三極管Q1和Q4導通時，電流將從左至右流過電機，從而驅動電機按特定方向轉動（電機周圍的箭頭指示為順時針方向）。

54、 圖2-8 H橋電路驅動電機順時針轉動 圖</p><p>　　2.7.3 H橋驅動電路原理圖</p><p>　　本設計采用中功率對稱D882 和B772 三極管與與門組成H橋，是電機受輸入電平影響而正反轉，從而達到前進后退，及轉向功能。</p><p>　　圖2-10 H橋驅動模塊電路圖</p&g

55、t;<p>　　小車系統(tǒng)有兩個H橋電路，分為左右兩個驅動模塊，其中兩個橋的I/O 3均為使能端，控制整個H橋電路的開關。</p><p>　　其中I/O 3始終為高電平（5V）</p><p><b>　　2.8電路原理圖</b></p><p>　　（1）環(huán)境參數(shù)的設置</p><p>　　圖紙的方向設為

56、橫向，大小用A4紙，其他的為缺省值。</p><p>　?。?）元器件的載入和編輯</p><p>　　相關元件庫加入元件管理器，并找出相應的元件放入原理圖編輯區(qū)，按照設計要求修改元件屬性，確定元件封裝形式。當元件庫沒有所需的元件的時候，進入SCH.LIB庫編輯器，把自己建立的元件庫加入元件庫管理與其他系統(tǒng)庫的使用方法一致。</p><p>　?。?）原理圖元件的布

57、線</p><p>　　打開原理圖繪圖工具連接元件，其中包括導線的繪制；節(jié)點，電源和接地符號的放置；I/O端口，總線和網(wǎng)絡的制作。</p><p>　?。?）電路原理圖設計的檢查 </p><p>　　電氣設計ERC規(guī)則檢查可以檢查到電路中連接中的各種錯誤或者警告，根據(jù)其報告作出相應的檢測直至沒有錯誤為止；之后可以對元件的編號重新分配，使其更有順序和規(guī)律性。<

58、/p><p>　　電路原理圖如2-11所示：</p><p>　　圖2-11 電路原理</p><p><b>　　第三章 軟件設計</b></p><p>　　單片機應用系統(tǒng)是由硬件和軟件共同完成一定任務的，只有兩者緊密的結合協(xié)調一致才能組成高性能的應用系統(tǒng)，在設計過程中要相互適應，相互配合，達到最高性價比。</p&

59、gt;<p><b>　　3.1 主程序設計</b></p><p>　　通過調用xunji和xianshi兩個函數(shù)實現(xiàn)對小車系統(tǒng)的智能控制，本系統(tǒng)共設計兩個紅外對管，分別放置在小車車頭的左、右兩個方向（相距2CM），用來控制電動車的行走方向，當左側紅外對管受到反射光照時，單片機控制轉左側電機向前轉右側電機向后轉；當右側紅外對管受到反射光照時，單片機控制轉向左側電機向后轉右側電

60、機向前轉；當左、右兩側光電管都未受到反射光照時，單片機控制直行</p><p>　　圖 4-1 主程序框圖</p><p>　　3.2 檢測模塊程序設計</p><p>　　通過電路分析可以知道，當紅外對管遇到黑線則從比較輸出端口得到高電平，遇到白線則輸出低電平，因此根據(jù)不同的檢測輸出電平通過使用判斷語句if….else …if..else 語句調用控制循跡函數(shù)；&

61、lt;/p><p>　　if(R_sensior==0 && L_sensior==0) //后退程序</p><p><b>　　{</b></p><p>　　ll=0;//左邊燈亮</p><p>　　rl=0;//右邊燈亮</p><p>　　sc=0;//尾燈亮</p&

62、gt;<p>　　goback();//調用后退程序</p><p>　　delay1(1);</p><p><b>　　}</b></p><p>　　else if(R_sensior==1 && L_sensior==0)//右轉程序</p><p><b>　　{<

63、/b></p><p>　　zl=0; //左邊燈亮</p><p>　　yl=1; //右邊燈滅</p><p>　　sc=1;// 尾燈滅</p><p>　　turnleft();//調用左轉程序</p><p><b>　　}</b></p><p>　　el

64、se if(R_sensior==0 && L_sensior==1) //右轉程序</p><p><b>　　{</b></p><p>　　zl=1;//左燈滅</p><p>　　yl=0;//右燈亮</p><p>　　sc=1; //尾燈滅</p><p>　　tu

65、rnright();調用右轉函數(shù)</p><p><b>　　}</b></p><p>　　else if(R_sensior==1 && L_sensior==1)//前進程序</p><p><b>　　{</b></p><p>　　zl=1; //左燈滅</p>

66、;<p>　　yl=1; //右燈滅</p><p>　　sc=1; //尾燈滅</p><p>　　goahead();</p><p>　　delay(15) ;</p><p><b>　　stop();</b></p><p>　　delay1(1);</p>

67、<p><b>　　}</b></p><p>　　3.3 H橋路程序設計</p><p>　　H橋路由三個端口控制，列表如下；</p><p><b>　　表2 電機轉動表</b></p><p>　　//---------前進程序-------------</p><

68、;p>　　void goahead() </p><p><b>　　{</b></p><p>　　a=0; //left</p><p><b>　　b=1;</b></p><p>　　c=1; //enable</p><p>　　d=0; //right<

69、;/p><p><b>　　e=1;</b></p><p>　　f=1; //enable</p><p><b>　　}</b></p><p>　　//-----------停車程序---------</p><p>　　void stop()</p>&l

70、t;p><b>　　{</b></p><p>　　a=1; //left</p><p><b>　　b=1;</b></p><p>　　c=0; //disable</p><p>　　d=1; //right</p><p><b>　　e=1;<

71、;/b></p><p>　　f=0; //disable</p><p><b>　　}</b></p><p>　　//------------后退程序--------------</p><p>　　void goback()</p><p><b>　　{</b&g

72、t;</p><p>　　a=1; //left</p><p><b>　　b=0;</b></p><p><b>　　c=1;</b></p><p>　　d=1; //right</p><p><b>　　e=0;</b></p>

73、;<p><b>　　f=1;</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　//------------右轉程序----------//</p><p>　　void turnright()</p><p><b>　　{</b></

74、p><p>　　a=0; //left</p><p><b>　　b=1;</b></p><p>　　c=1; //enable</p><p>　　d=1; //right</p><p><b>　　e=0;</b></p><p>　　f=1;

75、//enable</p><p><b>　　} </b></p><p>　　//-------------左轉程序-----------</p><p>　　void turnleft()</p><p><b>　　{</b></p><p>　　a=1; //left

76、</p><p><b>　　b=0;</b></p><p>　　c=1; //enable</p><p>　　d=0; //right</p><p><b>　　e=1; </b></p><p>　　f=1; //enable</p><p>

77、;<b>　　} </b></p><p>　　3.4 LED顯示模塊設計</p><p>　　通過單片機送低電平點亮發(fā)光LED，循環(huán)點亮。</p><p>　　void led()</p><p>　　{uint t=8;</p><p>　　while(t--)</p>&l

78、t;p><b>　　{</b></p><p><b>　　LED=~LED;</b></p><p><b>　　delay(5);</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b><

79、;/p><p><b>　　第四章 調試</b></p><p><b>　　4.1 硬件的調試</b></p><p>　　我們在制作硬件與調試的過程中主要遭遇了如下幾個困難</p><p>　　1.電路連接錯誤，燒壞了許多器件；</p><p>　　2.電路焊接不穩(wěn)定，導致工

80、作不穩(wěn)定，表現(xiàn)在單片機最小系統(tǒng)不能正常工作，H橋電路不能正常運轉等；</p><p>　　3.電路設計不合理，導致出現(xiàn)電流過高燒壞器件，電流過低驅動不起；</p><p>　　4.布線走線缺乏條理性，變現(xiàn)為電路錯誤難于檢查；</p><p><b>　　解決的一些方案：</b></p><p>　　對于電路連接錯誤的問題

81、，我們通過查資料手冊與xx老師解決這個問題，而對于出現(xiàn)H橋正常工作卻不受單片機控制且控制紊亂的現(xiàn)象，主要是因為單片端口出缺焊和端口定義錯誤，通過檢查單片機輸出電平情況以及分塊檢測的方法來確定出現(xiàn)的問題所在，最后的檢測結果是輸出的高低電平不穩(wěn)定，因此判斷為缺焊現(xiàn)象；我們制作的電源模塊起初沒有加散熱片，溫度急劇升高使得輸出電壓不穩(wěn)定，通過添加散熱片來解決這個問題；我們在設計使用檢測模塊時，燒壞過2個ST178紅外對管，燒壞的原因是紅外發(fā)射極

82、的限流電阻太少（按照網(wǎng)絡上的電路圖），最后通過測試接一個330歐姆的電阻處于正常工作狀態(tài)，通過調節(jié)連個精密電阻的阻值，當檢測電路遇到黑線輸出高電平，遇到白線輸出低電平時，證明檢測模塊正常工作，通過微調兩精密電阻電阻值使之達到一定的靈敏度 </p><p><b>　　4.2 軟件的調試</b></p><p>　　我們在軟件的調試過程中主要出現(xiàn)了一下困難</p&

83、gt;<p>　　單片機的燒錄，程序的編寫出現(xiàn)困難；</p><p>　　循跡程序編寫調用了許多的stop();函數(shù)使得運動出現(xiàn)卡殼，行動遲緩；</p><p>　　跑馬燈的加入使得程序運行順序被打亂，使得循跡功能失效；</p><p>　　程序偶爾出現(xiàn)跑飛的現(xiàn)象；</p><p><b>　　解決的途徑有：</

84、b></p><p>　　我們通過看單片機使用視頻，和xx老師，以及看別人的程序然后模仿寫循跡程序，起初寫的程序毫無章法，所有的程序均放在主函數(shù)當中，在我們后面調試的過程中發(fā)現(xiàn)，很難發(fā)現(xiàn)錯誤，因此后期，我們將函數(shù)分為了許多的小模塊，使得程序模塊化，為后期檢查修改提供了方便；</p><p>　　運動遲緩的原因是因為調用stop();函數(shù)和delay(); 函數(shù)不合理，通過減少調用次數(shù)

85、，一次一次調試使之達到了我們預期效果；</p><p><b>　　第五章 結論與展望</b></p><p>　　通過本次畢業(yè)設計，使我學到了許多書本上無法學到的知識,也使我深刻體會到單片機技術應用領域的廣泛。不僅讓我對學過的單片機知識有了很多的鞏固，同時也對單片機這一門課程產(chǎn)生了更大的興趣。本設計涉及到《電機學》、《單片機原理及應用》、《傳感器與檢測技術》、《微型

86、計算機控制技術》、《模擬電子技術》等學科。讓我對專業(yè)知識有了更深的理解。</p><p>　　在本次畢業(yè)設計過程中，我學會了在網(wǎng)絡上查找有關本設計的各硬件的資源，其中包括：智能小車國內外發(fā)展現(xiàn)狀、AT89C52單片機及其引腳說明、LM324引腳圖及其引腳功能等，為本次課程設計提供了一定的資料。</p><p>　　在做設計的初期階段，難度很大，沒有頭緒。通過網(wǎng)上找資料、理清了思路。同時，在

87、圖書館里、網(wǎng)上查閱資料，攻克了畢業(yè)設計中的道道難題。辦事只要有了頭緒，就會簡單很多。本次設計我能獨立完成，算是有了很大的收獲?？偟母惺苡幸韵聨追矫妫?lt;/p><p>　　1、鞏固了課本上的知識。通過本次設計，我不但對單片機有了更為深入的了解，對一個課題如何畫流程圖，編程序等，有了一定的認識。</p><p>　　2、在本次設計中，我進一步加強了自己的動手能力和運用專業(yè)知識的能力，從中學習到

88、如何去思考和解決問題，以及如何靈活地改變方法去實現(xiàn)設計方案；特別是深刻體會到的是軟件和硬件結合的重要性，以及兩者的聯(lián)系和配合作用。</p><p>　　3、通過本次設計，讓我了解到智能化技術對當今人們生活的重要性。同時</p><p>　　這次做畢業(yè)設計的經(jīng)歷也使我受益匪淺。讓我知道做任何事情都應腳踏實地，刻苦努力地去做。只有這樣，才能做好。</p><p>　　在

89、這次設計中，我既鞏固了專業(yè)知識，又學到了在智能化設計過程中的許多流程和該注意的事項，增強了電子產(chǎn)品開發(fā)的意識。本次經(jīng)歷將是我在大學時期很好的一次實踐和鍛煉機會。</p><p>　　當然，該系統(tǒng)還存在不完善之處，它只是實現(xiàn)了一些基本功能，其開發(fā)潛力還很大，比如語音功能，測速，計時，計費，蔽障等功能。這有待以后的繼續(xù)開發(fā)。</p><p><b>　　參考文獻</b>&

90、lt;/p><p>　　吳炳勝，王桂梅等編著 80C51單片機原理與應用[M] 冶金工業(yè)出版社 2001年</p><p>　　陳光東，趙性初 單片微型計算機原理與接口技術[M] 華中理工大學出版社 1993年</p><p>　　何立民 單片機技術的現(xiàn)狀與未來[J] 中國計算機報 1995年 No：30</p><p>　　王新賢 實用計算機控

91、制技術手冊[M] 山東科學技術出版社.1994年 No：691－752</p><p>　　余永權，江明慧，黃英 單片機在控制系統(tǒng)中的應用[M] 電子工業(yè)出版社 2003年10月</p><p>　　靳桅 單片機原理及應用—C51編程技術[M] 西南交通大學出版社 2004年</p><p>　　陳汝全 電子技術常用器件應用手冊第二版[M] 機械工業(yè)出版社 2000

92、年10月</p><p>　　楊建寧 單片機對步進電機升降速控制[M] 中小型電機 1997年</p><p>　　雷海波 用微機和單片機控制步進電機的走動[M] 微計算機信息 2000年</p><p>　　魏慶福 全新的工控機標準化平臺——Compact PCI[J] 計算機世界 1999年 No：7</p><p>　　吉雷 Prote

93、l 99—從入門到精通 西安電子科技大學出版社[J] 2000年10月</p><p>　　高鵬年，安濤，寇懷成 電路設計與制版[M] 人民郵電出版社 2000年</p><p>　　韓飛鵬 單片機的開發(fā)方式[J] 中國計算機報 1995年 No：30</p><p>　　尹勇，王洪成 單片機開發(fā)環(huán)境uVision2使用指南及USB固件編程與調試[M] 北京航空航天

94、大學出版社 2004年</p><p>　　M. J Potasek andGP. Agrawal,Single-Chip microcomputer data / Prepared by Technical Information Center. IEEE J.Quantum Electron, 1995, Vol. 3l, No. I, 183-189</p><p>　　Hall E

95、rnesr L.Intelligent robt trends for 1998[J].Proceedings of SSPIE-The International Society for Optical Engineering,1998,v3522:28-44</p><p>　　Yang. Y., Yi. J., Woo, Y.Y., and Kim. B.: ‘Optimum design for line

96、arityand efficiency of microwave Doherty amplifier using a new loadmatching technique’, Microw. J., 2001, 44, (12), pp. 20–36</p><p>　　Vizimuller, P.: ‘RF design guide-systems, circuits, and equations’ (Arte

97、chHouse, Boston, MA, 1995)[6]R. Dye, “Visual Object-Orientated Programming,” Dr. Dobbs MacintoshJournal, Sept. 1st ( 1991). </p><p>　　AT89C51 DATA SHEEP Philips Semiconductors 1999.dec</p><p>&l

98、t;b>　　致 謝</b></p><p>　　本系統(tǒng)的設計是在我的導師***的精心指導和悉心關懷下完成的，老師的嚴謹治學態(tài)度、淵博的知識、無私的奉獻精神使我深受的啟迪。從最初的定題，到資料收集，到寫作、修改，到論文定稿，她們給了我耐心的指導和無私的幫助。為了指導我們的畢業(yè)論文，她放棄了自己的休息時間，這種無私奉獻的敬業(yè)精神令人欽佩，在此我向她表示我誠摯的謝意。同時，感謝所有任課老師和所有

99、同學在這四年來給自己的指導和幫助，是他們教會了我專業(yè)知識，教會了我如何學習，教會了我如何做人。正是由于他們，我才能在各方面取得顯著的進步，在此向他們表示我由衷的謝意。</p><p>　　同時，在四年的學習生活中，還得到了許多領導，老師和同學們的熱情關心和幫助，正是有了大家的奉獻，才鑄就了我的成長。</p><p>　　在此，向所有關心和幫助過我的老師、同學和朋友們表示由衷的謝意！<

100、/p><p><b>　　附錄 完整程序</b></p><p><b>　　完整程序：</b></p><p>　　//----------------智能循跡小車-----------//</p><p>　　#include <reg52.h> </p>&l

101、t;p>　　#define uint unsigned int</p><p>　　#define uchar unsigned char</p><p>　　#define LED P2</p><p>　　sbit R_sensior=P0^1;//左邊紅外對管</p><p>　　sbit L_sensior=P0^0;//右邊

102、紅外對管</p><p>　　//---------------左輪控制位--------------//</p><p>　　sbit a=P0^5;//1</p><p>　　sbit b=P0^7;//2</p><p>　　sbit c=P0^6;//3</p><p>　　//______________右輪

103、控制位______________//</p><p>　　sbit d=P0^2;//1'</p><p>　　sbit e=P0^3;//2'</p><p>　　sbit f=P0^4;//3'</p><p>　　sbit zl=P3^6;</p><p>　　sbit yl=P3^0;

104、</p><p>　　sbit shache=P3^5;</p><p>　　void delay(uint t)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　uint s;</b></p><p>　　for(;t>0;t--)</p&g

105、t;<p>　　for(s=0;s<=1000;s++);</p><p><b>　　}//延時程序</b></p><p>　　void delay1(uint t)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　uint s;</b&

106、gt;</p><p>　　for(;t>0;t--)</p><p>　　for(s=0;s<=15;s++);</p><p><b>　　}//延時程序1</b></p><p>　　//----------前進程序-------------</p><p>　　void go

107、ahead() </p><p><b>　　{</b></p><p>　　a=0; //left</p><p><b>　　b=1;</b></p><p>　　c=1; //enable</p><p>　　d=0; //right</p><p&

108、gt;<b>　　e=1;</b></p><p>　　f=1; //enable</p><p><b>　　}</b></p><p>　　//-----------停車程序---------</p><p>　　void stop()</p><p><b>

109、;　　{</b></p><p>　　a=1; //left</p><p><b>　　b=1;</b></p><p>　　c=0; //disable</p><p>　　d=1; //right</p><p><b>　　e=1;</b></p&g

110、t;<p>　　f=0; //disable</p><p><b>　　}</b></p><p>　　//------------后退程序--------------</p><p>　　void goback()</p><p><b>　　{</b></p>&

111、lt;p>　　a=1; //left</p><p><b>　　b=0;</b></p><p><b>　　c=1;</b></p><p>　　d=1; //right</p><p><b>　　e=0;</b></p><p><

112、;b>　　f=1;</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　//------------右轉程序----------//</p><p>　　void turnright()</p><p><b>　　{</b></p><p>

113、;　　a=0; //left</p><p><b>　　b=1;</b></p><p>　　c=1; //enable</p><p>　　d=1; //right</p><p><b>　　e=0;</b></p><p>　　f=1; //enable</p&

114、gt;<p><b>　　} </b></p><p>　　//-------------左轉程序-----------</p><p>　　void turnleft()</p><p><b>　　{</b></p><p>　　a=1; //left</p><

115、;p><b>　　b=0;</b></p><p>　　c=1; //enable</p><p>　　d=0; //right</p><p><b>　　e=1; </b></p><p>　　f=1; //enable</p><p><b>　　}

116、</b></p><p>　　void led()</p><p>　　{uint t=8;</p><p>　　while(t--)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　LED=~LED;</b></p><p

117、><b>　　delay(5);</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　void xunji()</p><p><b>　　{</b></p><p>　

118、　if(R_sensior==0 && L_sensior==0) //goback</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　zl=0;</b></p><p><b>　　yl=0;</b></p><p><b>　

119、　shache=0;</b></p><p><b>　　goback();</b></p><p>　　delay1(1);</p><p><b>　　//stop();</b></p><p>　　//delay(20);</p><p><b>

120、　　}</b></p><p>　　if(R_sensior==1 && L_sensior==0) //turn left</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　zl=0;</b></p><p><b>　　yl=1;<

121、;/b></p><p><b>　　shache=1;</b></p><p>　　turnleft();</p><p>　　//delay1(3);</p><p><b>　　//stop();</b></p><p>　　//delay1(4); <