畢業(yè)設計---基于51單片機設計和制作紅外遙控小車

1、<p><b>　　畢業(yè)論文</b></p><p><b>　　姓名 </b></p><p><b>　　學號 </b></p><p>　　院系 計算機應用系</p><p>　　專業(yè) 應用電子技術</p><p&g

2、t;<b>　　班級 </b></p><p>　　基于51單片機設計和制作紅外遙控小車</p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　本文介紹一款紅外線遙控小車，以AT89S51單片機為核心控制器，用L289驅動直流電機工作，控制小車的運行。本款小車具有紅外線遙控手動駕駛、自動駕駛、尋跡前進﹑前進

3、過程中可以避障等功能。本系統(tǒng)采用模塊化設計，由硬件和軟件兩部分組成。硬件部分主要有遙控發(fā)射器電路﹑紅外線接收模塊﹑電機驅動模塊﹑障礙物檢測和尋跡模塊，主要完成紅外編碼信號的發(fā)射和接受、障礙物檢測、軌跡檢測、直流電機運行的發(fā)生等功能。軟件用C語言編寫，主要完成信號的檢測和處理、設備的驅動及控制等功能。本設計目的在于運用軟件和硬件結合通過小車實現障礙物檢測。</p><p><b>　　關鍵字：</b

4、></p><p>　　AT89C51單片機  直流電機  紅外線遙控  L298驅動 尋跡</p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　一、設計任務和要求5</p><p>　　二、系統(tǒng)組成及工作原理5</p><p>　　三

5、、主要硬件電路6</p><p>　　1、遙控發(fā)射器電路6</p><p>　　2、紅外線接收模塊7</p><p>　　3、電機驅動模塊8</p><p><b>　　四、軟件設計10</b></p><p><b>　　結束語：12</b></p>

6、<p><b>　　一、設計任務和要求</b></p><p>　　以AT98C51單片機為核心，制作一款紅外遙控小車，小車具有自動駕駛，手動駕駛和循跡前進等功能。自動駕駛時，前進過程中可以避障。手動駕駛時，遙控控制小車前進、后退、左轉、右轉、加速等操作。尋跡前進時小車還可以按照預先設計好的軌跡前進。</p><p>　　二、系統(tǒng)組成及工作原理</

7、p><p>　　本系統(tǒng)由硬件和軟件兩部分組成。硬件部分主要完成紅外編碼信號的發(fā)射和接受、障礙物檢測、軌跡檢測、直流電機運行的發(fā)生等功能。軟件主要完成信號的檢測和處理、設備的驅動及控制等功能。AT89S51單片機查詢紅外信號并解碼，查詢各個檢測部分輸入的信號，并進行相應處理，包括電機的正反轉，判斷是否遇到障礙物，判斷是否小車其那金中有出軌等。系統(tǒng)結構框圖如圖1所示。</p><p><b&

8、gt;　　圖1 系統(tǒng)結構框圖</b></p><p><b>　　三、主要硬件電路</b></p><p><b>　　1、遙控發(fā)射器電路</b></p><p>　　該電路的主要控制器件為遙控器芯片HT6221，如圖2所示。HT6221將紅外碼調制成38KHZ的脈沖信號通過紅外發(fā)射二極管發(fā)出紅外編碼。圖2中D

9、1是紅外發(fā)射二極管，D2是按鍵指示燈，當有按鍵按下時D2點亮。</p><p>　　HT6221的編碼規(guī)則是：當一個鍵按下超過36ms，振蕩器使芯片激活，如果這個按鍵按下且延遲大約108ms，這108ms發(fā)射代碼由一個起始碼(9ms)，一個結果碼(4.5ms)，低8位地址碼(9ms~18ms)，高8位地址碼(9~18ms)，8位數據碼(9~18ms)和這8位數據碼的反碼 (9~18ms)組成，如果按鍵按下超過10

10、8ms仍未松開，接下來發(fā)射的代碼將僅由起始碼(9ms)和結束碼(2.5ms)組成。按照上圖的接法，K1~K8的數據碼分別為：0x00，0x01,0x02,0x03,0x04,0x05,0x06,0x07。</p><p>　　圖2   遙控發(fā)射器電路原理圖</p><p><b>　　2、紅外線接收模塊</b></p><p&g

11、t;　　該模塊使用一體化紅外接收頭1838，其電路如圖3所示。瓷片電容104為去耦電容，DOUT即是解調信號的輸出端，直接與單片機的P3.2口相連。有紅外編碼信號發(fā)射時，輸出為檢波整形后的方波信號，并直接提供給單片機。</p><p>　　圖3  紅外接收原理圖</p><p><b>　　3、電機驅動模塊</b></p><p>　

12、　該模塊主要由芯片L298控制兩個電機的正反轉，以及改變電機的轉速，其電路如圖4所示。L298 芯片是一種高壓、大電流雙全橋式驅動器。其中SENSEA、SENSEB分別為兩個H橋的電流反饋腳，不用時可以直接接地。VCC，VS是接電源引腳，電壓范圍分別是4.5～7V、2.5～46V，設計中VCC端與單片機電源端共用5V工作電源，VS端獨立接9V電源。ENA，ENB為使能端，低電平禁止輸出。IN1，IN2，IN3，IN4為數據輸入引腳，OU

13、T1，OUT2，OUT3，OUT4為數據輸出引腳。D1~D8是保護二極管（IN5819），用于釋放掉電機停車時產生的反響尖峰電勢，否則會擊壞L298。</p><p>　　圖4  電機驅動原理圖</p><p>　　轉貼　4、障礙物檢測和尋跡模塊 </p><p>　　障礙物檢測和軌跡檢測原理是相同的。從經濟的角度考慮，該模塊選用了反射式光耦，其電路如圖5

14、所示。反射式光耦由一個紅外發(fā)射管和一個光敏三極管組成。LM324是電壓比較器，當3腳的電平大于2腳時，輸出端1腳輸出高電平，反之輸出低電平。高低電平的值取決于LM324的2腳電平，調整電位器R23使LM324的2腳電壓為3V。</p><p>　　避障電路安裝在小車的頭部的左右兩邊，分別用于檢測左右障礙物。工作過程是：當無障礙物時，不反射紅外線，光敏三極管截止，LM324的3腳在R16的上拉作用下為高電平(5V)

15、,大于2腳電壓(3V)，輸出高電平；當遇到障礙物時，反射紅外線，光敏三極管導通，比較器3腳接地，小于2腳電壓(3V)，輸出低電平。單片機根據電平的變化判斷有無障礙物，當左邊遇到障礙物時小車右轉，當右邊遇到障礙物時小車左轉。</p><p>　　循跡電路安裝在小車的底部的左右兩邊，循跡是通過辨別黑白色來行走。工作過程是：紅外發(fā)射管發(fā)出紅外光，當遇到黑色，不反射紅外光，比較器輸出為高電平；當遇到白線，紅個光反射回來，

16、比較器輸出為低電平。當左邊檢測到白色時小車右轉，當右邊檢測到白色時小車左轉，當兩邊檢測到的都是黑色時小車前進，當兩邊檢測到的都是白色時小車停止。</p><p>　　圖5    障礙物檢測、軌跡檢測原理圖</p><p><b>　　四、軟件設計</b></p><p>　　本系統(tǒng)的軟件用C語言編寫，分為主程序，外

17、部中斷解碼子程序、自動駕駛子程序、手動駕駛子程序、障礙物檢測子程序、軌跡檢測子程序、定時器1中斷調速子程序等。主程序完成系統(tǒng)硬件的初始化、子程序調用等功能。主程序、解碼子程序如圖6、圖7所示。</p><p>　　圖6  主程序流程              

18、60;                   圖7  解碼程序流程圖</p><p><b>　　結束語：</b></p><p>　　經實踐表明，本文所設計的紅外線遙控小車運行穩(wěn)定

19、、遙控靈敏、占用系統(tǒng)硬件資源少。且在不改變硬件電路，僅通過軟件編程小車就可以實現障礙物檢測、報警等功能。</p><p><b>　　參考文獻：</b></p><p>　　[1] 陳權昌,李興富.單片機原理及應用[M].廣州:華南理工大學出版社,2007</p><p>　　[2] 吳金戌,沈慶陽,郭庭吉.8051單片機實踐與應用[M].北京

20、:清華大學出版社,2002</p><p>　　[3] 侯玉寶,陳忠平,李成群,等.基于Proteus 的51系列單片機設計與仿真.北京:電子工業(yè)出版社,2008</p><p>　　[4] 郝建國,鄭燕.單片機在電子電路設計中的應用[M].北京:清華大學出版社,2006</p><p>　　轉貼于 中國論文下載中心 http://www.studa.net于 中國