畢業(yè)設(shè)計(jì)---基于51單片機(jī)設(shè)計(jì)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(xué)號(hào) </b></p><p>　　院系 計(jì)算機(jī)應(yīng)用系</p><p>　　專業(yè) 應(yīng)用電子技術(shù)</p><p&g

2、t;<b>　　班級(jí) </b></p><p>　　基于51單片機(jī)設(shè)計(jì)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(jī)為核心控制器，用L289驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)工作，控制小車的運(yùn)行。本款小車具有紅外線遙控手動(dòng)駕駛、自動(dòng)駕駛、尋跡前進(jìn)﹑前進(jìn)

3、過程中可以避障等功能。本系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計(jì)，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(jī)驅(qū)動(dòng)模塊﹑障礙物檢測(cè)和尋跡模塊，主要完成紅外編碼信號(hào)的發(fā)射和接受、障礙物檢測(cè)、軌跡檢測(cè)、直流電機(jī)運(yùn)行的發(fā)生等功能。軟件用C語言編寫，主要完成信號(hào)的檢測(cè)和處理、設(shè)備的驅(qū)動(dòng)及控制等功能。本設(shè)計(jì)目的在于運(yùn)用軟件和硬件結(jié)合通過小車實(shí)現(xiàn)障礙物檢測(cè)。</p><p><b>　　關(guān)鍵字：</b

4、></p><p>　　AT89C51單片機(jī)  直流電機(jī)  紅外線遙控  L298驅(qū)動(dòng) 尋跡</p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　一、設(shè)計(jì)任務(wù)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(jī)驅(qū)動(dòng)模塊8</p><p><b>　　四、軟件設(shè)計(jì)10</b></p><p><b>　　結(jié)束語：12</b></p>

6、<p><b>　　一、設(shè)計(jì)任務(wù)和要求</b></p><p>　　以AT98C51單片機(jī)為核心，制作一款紅外遙控小車，小車具有自動(dòng)駕駛，手動(dòng)駕駛和循跡前進(jìn)等功能。自動(dòng)駕駛時(shí)，前進(jìn)過程中可以避障。手動(dòng)駕駛時(shí)，遙控控制小車前進(jìn)、后退、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)、加速等操作。尋跡前進(jìn)時(shí)小車還可以按照預(yù)先設(shè)計(jì)好的軌跡前進(jìn)。</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(hào)的發(fā)射和接受、障礙物檢測(cè)、軌跡檢測(cè)、直流電機(jī)運(yùn)行的發(fā)生等功能。軟件主要完成信號(hào)的檢測(cè)和處理、設(shè)備的驅(qū)動(dòng)及控制等功能。AT89S51單片機(jī)查詢紅外信號(hào)并解碼，查詢各個(gè)檢測(cè)部分輸入的信號(hào)，并進(jìn)行相應(yīng)處理，包括電機(jī)的正反轉(zhuǎn)，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(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。</p><p><b&

8、gt;　　圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)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(diào)制成38KHZ的脈沖信號(hào)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(dāng)有按鍵按下時(shí)D2點(diǎn)亮。</p><p>　　HT6221的編碼規(guī)則是：當(dāng)一個(gè)鍵按下超過36ms，振蕩器使芯片激活，如果這個(gè)按鍵按下且延遲大約108ms，這108ms發(fā)射代碼由一個(gè)起始碼(9ms)，一個(gè)結(jié)果碼(4.5ms)，低8位地址碼(9ms~18ms)，高8位地址碼(9~18ms)，8位數(shù)據(jù)碼(9~18ms)和這8位數(shù)據(jù)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(jié)束碼(2.5ms)組成。按照上圖的接法，K1~K8的數(shù)據(jù)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(diào)信號(hào)的輸出端，直接與單片機(jī)的P3.2口相連。有紅外編碼信號(hào)發(fā)射時(shí)，輸出為檢波整形后的方波信號(hào)，并直接提供給單片機(jī)。</p><p>　　圖3  紅外接收原理圖</p><p><b>　　3、電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊</b></p><p>　

12、　該模塊主要由芯片L298控制兩個(gè)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)，以及改變電機(jī)的轉(zhuǎn)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(qū)動(dòng)器。其中SENSEA、SENSEB分別為兩個(gè)H橋的電流反饋腳，不用時(shí)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(shè)計(jì)中VCC端與單片機(jī)電源端共用5V工作電源，VS端獨(dú)立接9V電源。ENA，ENB為使能端，低電平禁止輸出。IN1，IN2，IN3，IN4為數(shù)據(jù)輸入引腳，OU

13、T1，OUT2，OUT3，OUT4為數(shù)據(jù)輸出引腳。D1~D8是保護(hù)二極管（IN5819），用于釋放掉電機(jī)停車時(shí)產(chǎn)生的反響尖峰電勢(shì)，否則會(huì)擊壞L298。</p><p>　　圖4  電機(jī)驅(qū)動(dòng)原理圖</p><p>　　轉(zhuǎn)貼　4、障礙物檢測(cè)和尋跡模塊 </p><p>　　障礙物檢測(cè)和軌跡檢測(cè)原理是相同的。從經(jīng)濟(jì)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(gè)紅外發(fā)射管和一個(gè)光敏三極管組成。LM324是電壓比較器，當(dāng)3腳的電平大于2腳時(shí)，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(diào)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(cè)左右障礙物。工作過程是：當(dāng)無障礙物時(shí)，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(dāng)遇到障礙物時(shí)，反射紅外線，光敏三極管導(dǎo)通，比較器3腳接地，小于2腳電壓(3V)，輸出低電平。單片機(jī)根據(jù)電平的變化判斷有無障礙物，當(dāng)左邊遇到障礙物時(shí)小車右轉(zhuǎn)，當(dāng)右邊遇到障礙物時(shí)小車左轉(zhuǎn)。</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(dāng)遇到黑色，不反射紅外光，比較器輸出為高電平；當(dāng)遇到白線，紅個(gè)光反射回來，

16、比較器輸出為低電平。當(dāng)左邊檢測(cè)到白色時(shí)小車右轉(zhuǎn)，當(dāng)右邊檢測(cè)到白色時(shí)小車左轉(zhuǎn)，當(dāng)兩邊檢測(cè)到的都是黑色時(shí)小車前進(jìn)，當(dāng)兩邊檢測(cè)到的都是白色時(shí)小車停止。</p><p>　　圖5    障礙物檢測(cè)、軌跡檢測(cè)原理圖</p><p><b>　　四、軟件設(shè)計(jì)</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(dòng)駕駛子程序、手動(dòng)駕駛子程序、障礙物檢測(cè)子程序、軌跡檢測(cè)子程序、定時(shí)器1中斷調(diào)速子程序等。主程序完成系統(tǒng)硬件的初始化、子程序調(diào)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(jié)束語：</b></p><p>　　經(jīng)實(shí)踐表明，本文所設(shè)計(jì)的紅外線遙控小車運(yùn)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(shí)現(xiàn)障礙物檢測(cè)、報(bào)警等功能。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)：</b></p><p>　　[1] 陳權(quán)昌,李興富.單片機(jī)原理及應(yīng)用[M].廣州:華南理工大學(xué)出版社,2007</p><p>　　[2] 吳金戌,沈慶陽,郭庭吉.8051單片機(jī)實(shí)踐與應(yīng)用[M].北京

20、:清華大學(xué)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(jī)設(shè)計(jì)與仿真.北京:電子工業(yè)出版社,2008</p><p>　　[4] 郝建國(guó),鄭燕.單片機(jī)在電子電路設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[M].北京:清華大學(xué)出版社,2006</p><p>　　轉(zhuǎn)貼于 中國(guó)論文下載中心 http://www.studa.net于 中國(guó)