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智能循迹小车设计与实现
摘要 本文介绍的是基于单片机STC89C52控制智能循迹小车的设计。利用红
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外对光管检测黑线与障碍物，并以STC89C52单片机为控制芯片控制电动小汽车的运动，从而实现自动循迹避障的功能。其中小车的电机由LG9110驱动，整个系统的电路结构简单，可靠性高。
关键词 STC89C52 LG9110 红外对光管 循迹小车
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The manufacture of intelligent tracking car
Abstract This articale introduces the design of intelligent tracking car based on the STC89C52 single chip computer.Based infrared detection of black lines and the road obstacles,and use a STC89C52 MCU as the controlling core for the movement.A electronic drived,which can automatic track and avoid obstacle,was designed and fabricated.In which,the electric machinery of car is drived by the LG9110.The electric circuit stuction of whole system is simple,and the function is dependable.
Keywords STC89C52 LG9110 Infrared emitting diode Tracking car
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第1章 引 言
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随着微电子技术的不断发展，微处理器芯片的集成程度越来越高，单片机已可以在一块芯片上同时集成CPU、存储器、定时器／计数器、并行和串行接口、看门狗、前置放大器、A／D转换器、D／A转换器等多种电路，这就很容易将计算机技术与测量控制技术结合，组成智能化测量控制系统。这种技术促使机器人技术也有了突飞猛进的发展。单片机技术作为自动控制技术的核心之一，被广泛应用于工业控制、智能仪器、机电产品、家用电器等领域。随着微电子技术的迅速发展，单片机功能也越来越强大，本设计基于单片机技术在智能寻迹小车控制系统的设计中，以STC89C52为核心，用LG9110驱动两个减速电机，当产生信号驱动小车前进时，是通过寻迹模块里的传感器管是否寻到黑线产生的电平信号通过传感器再返回到单片机，单片机根据程序设计的要求作出相应的判断送给电机驱动模块，让小车实现前进、左转、右转、停车等基本功能，寻白线时，外部环境光线的强弱对小车的运动会产生很大的影响，基于此原因，本实验中的寻迹是指在白色地板上寻黑线。
1.1设计目的
1、了解机械部件结构与机械安装过程； 2、掌握电动机齿轮箱内部结构及减速原理； 3、了解电子元器件的基本形状及焊接过程； 4、掌握电子元器件的焊接步骤与检测过程； 5、了解单片机内部结构与程序编制方法；
6、了解 LED 灯驱动方法，全面掌握流水灯/跑马灯编程技术； 7、了解数码管内部结构，掌握数码显示技术； 8、了解键盘结构原理，掌握中断查询技术； 9、了解话筒电路结构，掌握话筒输入技术；
10、了解蜂鸣器驱动技术，全面体现音乐报警功能；
11、了解光敏电阻结构原理，充分体现夜间自动照明功能；
12、了解红外发射与接收技术，有力体现防撞检测与智能寻迹功能 13、了解直流电机驱动原理，掌握电机驱动技术；
14、认识红外检测传感器，全面掌握红外遥控编码 解码技术； 15、了解 R232 通信协议，掌握串口通信技术。
16、通过本机系统学习，全面掌握智能自动寻迹机器人的控制方法。 1.2设计要求
当前的电动小汽车基本上采取的是基于纯硬件电路的一种开环控制方法，或者是直线行使，或者是在遥控下作出前进、后退、转弯、停车等基本功能。但是它们不能实现在某些特殊的场合下，我们需要能够自动控制的小型设备先采集到一些有用的信息的功能。本文正是在这种需要之下开发设计的一种智能的
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电动小车的自动控制系统。它以单片机STC89C51为控制核心，附以外围电路，在画有黑线的白纸“路面”上行使,由于黑线和白线对光线的反射系数不同,可根据
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接收到的反射光的强弱来判断“道路”——黑线。判断信号可通过单片机控制驱动模块修正前进方向，以使其保持沿着黑线行进。轨迹探测模块用2对红外发射管。2对各置于轨道外侧，当小车脱离轨道时，外面任意一只检测到黑线后，做出相应的转向调整，直到重新回到轨道。
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第2章 总体方案设计
2.1总体方案的设计思路
该简易智能小车在画有黑线的白纸“路面”上行使, 不断地向地面发射红外光，利用红外线在不同颜色的物理表面具有不同的反射性质的特点，当红外光遇到白色地面时发生漫发射，反射光被装在小车上的接收管接收；如果遇到黑线则红外光被吸收，则小车上的接收管接收不到信号。当红外接收探头接收到信号后，再将信号送到单片机由单片机内部程序来控制电机，由电机完成小车的前进，转向。因此，可根据接收到的反射光的强弱来判断“道路”——黑线。
2.2总体方案设计
整个路系统分为检测、控制、驱动三个模块。首先利用光电对管对路面信号进行检测，把检测到的光信号转化为电信号，送给单片机进行处理，然后单片机输出相应的信号给驱动芯片驱动电机转动，从而控制整个小车的运动。系统方案方框图如图所示：
检测（黑线） 软件控制 驱动电机 控制小车 图2-2智能小车寻迹系统框
2.2.1 控制器模块
方案一：采用FPGA（现场可编程门阵列）作为系统的控制器。FPGA可以实现各种复杂的逻辑功能，规模大，密度高。但由于本设计对数据处理速度要求不高，FPGA的高速处理的优势得不到充分体现，并且由于其集成度高，使其成本偏高，同时其芯片引脚较多，实物硬件电路板布线复杂，加重了电路设计和实际焊接的工作。因此排除该方案。
方案一：采用89C51作为控制核心。针对本设计特点—多开关量输入的复杂程序控制系统，需要擅长处理多开关量得单片机，而不能用精简I/O口和程序存储的小体积单片机，A/D,D/A功能也不必选用，据此，我们选用STC89C51单片机,另外，该单片机价格低廉，使用简单。 综上所述，我们选用方案二。 2.2.2 电机驱动模块
方案一：采用继电器对电动机的开或关进行控制，通过开关的切换对小车的运动进行调整，此方案的优点是电路较为简单，缺点是继电器的响应速度慢，易损坏，寿命短，可靠性不高。
方案二：市面上有专门的双电机驱动芯片LG9110，经测试性能可以满足小车的电机控制要求，而且外围电路比较简单，稳定性好，驱动能力强，能够很好的保证两电机的同步。 因此，采用方案二。
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智能循迹小车设计与实现(DOC)
