唐山师范学院本科毕业论文
题 目 学 生 指导教师 年 级 专 业 系 别
基于单片机的智能小车的设计 ***
*** 副教授
2008级
电子信息科学与技术 物理系
唐山师范学院物理系
2012年5月
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郑重声明
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年 月 日
目录
摘要 ..............................................................................3 第一章 引言 ......................................................................3 第二章 方案说明 ..................................................................3 2.1、方案论证 ...................................................................3 2.2、总体设计方案概述 ..........................................................4 第三章 硬件电路设计 ..............................................................5 3.1、主控电路 .....................................................................5 3.1.1、L7805稳压器 ...............................................................5 3.1.2、MAX232芯片简介 ..........................................................6 3.2、八路红外传感器模块 ..........................................................6
3.2.1、LM324简介 ..............................................................6
3.2.2、74HC14D简介 ..............................................................6 3.3、L298N电机驱动模块 ..........................................................7
3.3.1、L298N简介 ..............................................................8
3.4、机械部分 .....................................................................9 第四章 软件系统设计 ..............................................................9 4.1、程序流程图 ...................................................................9 4.2、程序设计方案.................................................................9 参考文献 .........................................................................12 第五章 结束语 ...................................................................12 致谢 .............................................................................12 附录1 ...........................................................................13 附录2 ...........................................................................13 外文页 ...........................................................................20
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基于单片机的智能小车的设计
摘要 本文介绍了基于STC89C52单片机的智能小车的设计与实现。小车主要能够识别黑线并检测障碍物从而实现在固定跑道内行驶并且可自动避障。小车以STC89C52单片机控制器；采用八路红外传感器及其处理模块实现对黑线及障碍物的检测；通过单片机产生PWM波并通过L298N来对小车的方向和速度进行控制。
关键字 STC89C52 单片机 红外传感器 PWM L298N
第一章 引言
社会的发展，科技的进步，使得人们对生活中的很多事物都提出了更高的要求，就像人们自己走累了便
想到了坐车，所以马车出现了；而马车已经满足不了人们对速度的追求的时候，便又发明了汽车，所以科技创新是基于人们的需要而出现的；那么到了现在这个普通汽车已经很普遍的掌控在人们手中的时候，一个新的概念便被提了出来，它就是智能车。
其实，智能车研究最早都是在一些科技发达的国家进行的，所以比较早接触智能车领域的一些国家已经对智能车辆进入了深入、系统、大规模的研究阶段。
我国智能车的研究起步较晚，所以很多还集中在某个单项技术的研究上，不过对于智能车技术的探索却如雨后春笋；各种智能车大赛层出不穷，各高校及研究机构也纷纷加入智能车的研究行列。本设计就是根据前人在智能小车的设计的基础上对其进行的又一次全新的探索。
本车的设计充分考虑了成本与性能综合，它以STC89C52单片机为核心，采用了大扭力的四驱小车底盘，使小车具有充足的动力；除此外小车安装了八路红外传感器用来检测黑线和障碍物，所以小车具有较好的反应速度与检测精度。
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第二章 方案说明
2.1、方案论证
（1）控制系统
方案一：采用MC9S12DG128单片机，该单片机以运算速度很快的CPU12内核为核心的单片机，经过锁相环后，时钟频率可达到40MHz，内部Flash高至128KB，拥有2组各8路10位A/D、16路I/O口，有功能强大的8位PWM输出共8路，以及8路16位增强型定时器（ECT），相比STC89C52单片机它编程更加简单，反应速度快；但是成本较高且短时间内不易掌握。
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方案二：采用STC89C52单片机，该单片机是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有 8K 在系统可编程Flash 存储器。在单芯片上，拥有灵巧的8 位CPU 和在系统可编程Flash，使得STC89C52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、有效的解决方案。 具有以下标准功能： 8k字节Flash，512字节RAM， 32 位I/O 口线，看门狗定时器，内置4KB EEPROM，MAX810复位电路，三个16 位 定时器/计数器，一个6向量2级中断结构，全双工串行口
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。其完全可以满足本设计对小车功能的要求，并且价格便宜；所以本设计最终选用STC89C52
单片机作为其控制芯片。
（2）避障与寻线传感器
方案一：采用US-100超声波测距模块，该模块可实现2cm~4.5m的非接触测距功能，拥有2.4~5.5V的
宽电压输入范围，静态工作电流2mA，自带温度传感器对测距结果进行校正，同时具有GPIO，串口等多种通信方式，内带看门狗，工作稳定可靠且方向性好但其近距离反射时干扰较大。
方案二：采用八路红外对管及处理模块，该模块可工作在3.3到5V电压下检测距离在1-6厘米，采用多圈式电阻调节检测距离，且尺寸较小可方便的搭载在小车上，同时其平均价格要比US-100要低；其八路的传感器可分别用作测距与检测黑线；综合上述考虑，本设计采用八路红外对管作为其避障与寻线传感器。
2.2、总体设计方案概述
电机 L298N电机控制模块 STC89C52单片机系统 八路红外传感器 图1 总体设计框图 本设计以STC89C52单片机系统为控制中心，通过八路红外传感器模块中的两路传感器检测障碍物，
四路传感器检测黑线，检测障碍物的两路传感器分别分布在车头的两端，使其能够检测车前较大范围内的障碍物，尽量减小检测盲区；检测黑线的四路传感器分别分布在小车的四角，从而能够保证小车在跑道内行驶。传感器在接通电源后会不断的发送和接收红外线，接收到的信号经过LM324进行放大然后由74HC14D施密特触发器转换成数字信号输出，而当单片机检测到需要转向的传感器信号时，单片机通过改变PWM波的占空比来调整小车两侧的电机转速，从而使其两侧轮产生速度差，以实现小车的转向。
避障：在小车行驶过程中，若左侧传感器检测到障碍物而右侧传感器未检测到，则小车首先后退之后向右转；同理，若右侧检测到而左侧未检测到，小车先后退之后左转；如果左右均检测到默认小车先后退之后右转。
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基于51单片机的自动巡线避障小车
