自动循迹智能小车设计

论文总字数：6388字

摘 要

本文设计的是自动循迹智能小车，需要实现小车的自主循迹、自主避障等功能。设计中选用AT89C52 单片机作为系统的控制核心；以L298N驱动芯片驱动直流电机；通过红外传感器探测路径与障碍物。通过软件仿真，智能小车能够实现自动识别路线、自动避开障碍物的功能。结果表明：无需人工驾驶，自动循迹智能小车也能够按照既定的轨迹完成任务。

关键词： AT89C52，直流电机，红外传感器

Abstract: In this paper, the design of automatic tracking smart car, need to realize the car self tracking, obstacle avoidance etc.. Design of AT89C52 single chip as the core of the control system; using L298N driver chip to drive DC motor; through the infrared sensor to detect the path and obstacles. Through software simulation, intelligent vehicle can realize the automatic recognition of line, automatic obstacle avoidance function. The results show that: without the need for manual driving, automatic tracking of intelligent vehicle can complete tasks according to the established track.

Keywords: at89c52, dc motor, infrared sensor

目 录

1 引言

2 设计要求与设计务 ………………………………………………… 5

2.1 设计的具体要求…………………………………………………… 5

2.2 设计方案 ………………………………………………………… 5

3 系统硬件设计 ……………………………………………………… 6

3.1 整机电路设计……………………………………………………… 6

3.2 主控电路…………………………………………………………… 7

3.3 驱动电路…………………………………………………………… 8

3.4 信号检测电路……………………………………………………… 10

3.5 时钟电路…………………………………………………………… 10

3.6 复位电路…………………………………………………………… 11

4 系统软件设计………………………………………………………… 11

4.1 主程序模块………………………………………………………… 11

4.2 电机驱动模块……………………………………………………… 12

4.3 循迹模块…………………………………………………………… 12

4.4 避障模块…………………………………………………………… 13

5 理论分析与检测……………………………………………………… 13

5.1 小车转弯功能的检测……………………………………………… 13

5.2 小车仿真记录表…………………………………………………… 14

结论 ……………………………………………………………………… 16

参考文献………………………………………………………………… 17

致谢 ……………………………………………………………………… 18

1 引言

随着科技的发展，国内外对小型智能系统的应用也越来越多，种类也逐渐变得目不暇接，比如生产线上的运料小车、大楼外的擦洗玻璃的机器人手臂等，机器人的智能应用已经成为人们争相研究的对象。此课题是因看到了智能系统的巨大的前景与市场等而新兴的一个设计类课题，本次设计的智能小车具有自动发现障碍物、自动循迹、自动前进以及自动避开障碍物的功能，除此以外，小车的行驶速度还可以调节。

依据设计要求，自动循迹智能小车硬件包括以下几个模块：单片机控制模块、驱动电机模块、循迹传感器模块、避障模块、电源模块。本设计采用了AT89C52单片机为智能小车核心控制部分，它控制着各种信号的输入输出；小车的驱动模块的核心是直流电机，它的转动由PWM信号控制。小车由主控系统、传感系统、循迹系统和避障系统四部分组成。主控制系统由主控CPU电路、传感器接口电路、直流电机驱动电路等组成；传感系统采用红外传感器来对路径进行检测，并向单片机传输信号。

设计中通过采用AT89C52单片机为控制核心的方式，实现对小车的智能控制。该系统不仅在智能小车中有很强的实用价值，在智能机器人、汽车的智能化等方面都有很强的实用价值，有很好的发展前景。

2 系统设计

2.1 设计要求与设计任务

（1） 设计智能小车的仿真

（2） 实现小车的自主循迹

（3） 要求小车能够自主避开障碍物

2.2 设计方案

设计中，采用PROTUES来实现电路图的仿真，运动KEIL进行C语言编程，将程序写进单片机，就可以进行仿真^[1,4,5]。

依据设计要求，需要输入程序对系统进行控制。智能小车系统不算太复杂，因此，设计中主控模块选择AT89C52单片机，它完全能够满足智能小车系统对控制核心的要求。此单片机属于51单片机范畴，我对于51单片机有着一定的了解，它控制简单方便，价格便宜；此外，51单片机还具有可进行位寻址的功能，具备良好的控制能力，小车系统能够充分利用。

驱动模块的关键在于电机的选择，设计中采用的是直流电机。直流电机采用H型桥式电路,电路结构与原理均较为简单，加速能力强，调速范围广，易于控制，较为可靠。设计中，用单片机控制PWM信号，通过调节PWM信号的占空比可以调节电机的转速^[2]。此次设计采用的驱动芯片是L298N。

PWM(脉冲宽度调制)应用的是斩波原理，这是种较为简单的脉冲宽度调制方法，调节的速度范围广。这种技术通过调节自身信号的占空比从而影响电机俩端电压，由电压控制电机的速度。占空比越大，电机转动的越快。

在小车车身前面俩侧分别放置红外对管，依据红外传感器对黑白探测的情况来控制小车的行驶方向，这样，就可以实现小车的循迹功能^[3,6]。

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