基于单片机的智能化避障小车设计毕业设计论文(编辑修改稿)

基于单片机的智能化避障小车设计毕业设计论文(编辑修改稿)内容摘要：

奔驰这样的大品牌将推出量产型智能汽车，这将是一次革命性的标志。 作为中国人，希网我们国家能够为这历史性的转变尽一份力。 希望中国的智能化发展道路越走越顺利。 我相信通过我们一代人一代人的努力，未来科技的世界是更为灿烂精彩的。 第二章 方案设计与介绍 6 第二章 方案设计与介绍 我们采用的设计方案是：用轮子和电路板组装成简易的小车，再将设计所需的各电子元件焊接在电路板上，完成小车整体结构的设计。 其设计思路如下：在组装好的小车板子前端焊接上设计好的避障电路，实现对障碍物的检测和反馈。 再另取一块板子放置在刚才板子的上方将主控模块 和电机驱动模块焊接上，用来处理避障模块反馈的数据以及根据数据控制电机的运行停止。 主控系统 本次设计中主控系统需要完成的任务是接收来自避障模块的信号，然后分析处理信号，再将信号传递给电机驱动模块。 根据这样的设计思路，其需要处理的信号量少，数据的处理量也不大，又因为我们学习过单片机原理及接口技术，觉得单片机的特点特别适用于此模块。 首先来说，单片机体积小。 再次，能够满足我们对小车控制的要求。 对于我们学生很重要的一点是它价格便宜。 然后是单片机的选择问题。 由于我们课本上主要介绍了 AT89C51 和 AT89C52单片机。 我们对这类单片机比较熟悉，使用起来比较容易上手。 但是在网上购买时 STC 的居多，经过查阅相关资料，发现 STC 的和 AT 的功能上很相似，而且都能够满足我们对控制的要求。 由于以上讲到的问题，我们选择了 STC89C52RC单片机。 电机驱动模块 电机驱动模块要完成的任务是控制安装在小车两个轮子上的直流电机的运行与停止。 功率三极管可以很容易的完成此目的。 首先，我们将功率三级管作为功率放大器。 这样他的输出就可以用来控制直流电机的运行。 然后，我们可以用达林顿管连接成 H 型桥式电路。 这种电路用来实现现行驱动 非常合适。 原因在于其结构和原理都比较简单。 重点是这种电路的效率很高。 因为达林顿管总是工作在饱和截止模式下。 这种管子的稳定性高，效率高的特点，使其成为现在主流的 PMW 调速技术。 和前面主控系统中遇到的问题一样。 我们不想花费时间去焊接 H 型桥式电路，我们想要寻找一种已经集成有此电路的芯片。 用这种芯片来代替此电路的功能，这样做既可以减少时间，而且还可以减少空间，使设计更为美观。 经过 第二章 方案设计与介绍 7 查阅资料我们最后采用 L298N 芯片作为电极驱动模块的核心部件。 图 H 桥式电路 图 L298N 避 障模块 避障模块主要是用红外对管的红外感应来完成，开始我们的设计是在小车前方正中安装一个红外对管用来感应障碍物，但是经过试验测试以后发现这样设计的缺点很明显，就是感应不准确，如果前方左右两边遇到障碍物时由于红 第二章 方案设计与介绍 8 外对管安装在正中的位置，感应不到障碍，使得小车不能够完成避障。 因此，我们在小车前方的左右两边各安装一个红外对管，这样就大大提高了小车的避障成功率。 电源模块 电源模块的设计主要是用来给两组红外对管组成的避障模块和单片机以及电机驱动模块供电。 由于轮子上的两个电机要带动整个小车的运动， 因此电机驱动模块所需的电能较大，由于这个原因，我们开始是想设计两个电源模块，一个单独用来给电机驱动模块供电，另外一个用来给红外避障模块和单片机供电，但是考虑到小车设计的简单化和设计空间的问题，最后决定由四节 5 号干电池作为电源模块同时给三个模块供电。 这样虽然不是最佳的设计选择，但是足以使小车完成避障任务。 STC89C52 单片机 STC89C52 是知名的电气生产厂家 STC 公司生产的。 其内核为 MCS51。 虽然为 51 内核，但是该内核已经经过了几次改进，比原有内核功能更多，更强大。 该芯片的可编程存储空间有 8K。 不仅如此，该单片机的 CPU 是 8 为的 CPU。 这样的 CPU 运算速度相当快。 STC89C52 单片机最大、最为突出的优点是，其运算速度快，控制性灵活，功耗低。 具有下表所示标准功能： 8k 字节 Flash 32 位 I/O 口线 7 向量 4 级中断结构 512 字节 RAM 全双工 串行口 4 个外部中断 3 个 16 位 定时器 /计数器 MAX810 复位电路 4KB EEPROM 看门狗定时器 另外 STC89C52 单片机有两种节电模式可供选择。 其静态逻辑电路的频率最低可以降低至 0 Hz。 两种节电模式主要是通过控制不同部分的工作状态完成 第二章 方案设计与介绍 9 的。 例如当 CPU 工作的时候，可以让时钟部分停止工作，这样就可以节电。 该单片机另一个有点是，其具有掉电保护功能。 这样可以避免数据的丢失，减少不必要的麻烦，同是提高其 控制效率。 该单片机最高运作频率为 35MHz， 6T/12T可选。 STC89C52RC 单片机的特点有： 8K 字节程序存储空间； 512字节数据存储空间；内带 2K 字节 EEPROM 存储空间；可直接使用串口下载。 STC89C52RC 单片机的参数如下： 1. 工作电压： ～ （ 5V 单片机） /～ （ 3V 单片机） 范围： 0～ 40MHz，相当于普通 8051 的 0～ 80MHz，实际工作 频率可达 48MHz 3. 用户应用程序空间为 8K 字节 4. 片上集成 512 字节 RAM 5. 通用 I/O 口（ 32 个） 6. 具有 EEPROM 功能 7. 有 T0、 T T2 3 个 16 位 定时器 /计数器 8. 工作温度范围： 40～ +85℃（工业级） /0～ 75℃（商业级） 9. PDIP 封装 图 STC89C52RC 引脚图 第三章 硬件设计 10 第三章 硬件设计 总体设计 本次设计的智能化避障小车主要是通过避障红外对管来检测前方是否遇到障碍，然后将信号传送到单片机内部，再由单片机将接收到的信号传送到电机驱动模块，最后电 机驱动模块根据接收到的信号控制安装在两个轮子上的电机的停转来实现小车的避障转弯。 当小车前方左边的红外对管检测到前方有障碍物时，就会产生一个低电平，经过一系列的传送，最后控制小车右边的电机停止转动，小车左边的电机继续转动，小车将避开左边的障碍物向右边运动。 同理，当小车右边前方有障碍物时，小车左边的电机将停。