基于單片機(jī)智能小車設(shè)計(jì)

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密級(jí)： 學(xué)號(hào)： 本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 基于C51單片機(jī)智能小車的設(shè)計(jì) 學(xué) 院： 專 業(yè)： 班 級(jí)： 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)老師： 完成日期： 學(xué)士學(xué)位論文原創(chuàng)性申明 本人鄭重申明：所呈交的論文（設(shè)計(jì)）是本人在指導(dǎo)老師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究，所取得的研究成果。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文（設(shè)計(jì)）不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式表明。本人完全意識(shí)到本申明的法律后果由本人承擔(dān)。 學(xué)位論文作者簽名（手寫）： 簽字日期： 年 月 日 學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書 本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國(guó)家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)江西科技學(xué)院可以將本論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。 本學(xué)位論文屬于 保 密 □， 在 年解密后適用本授權(quán)書。 不保密 □。 （請(qǐng)?jiān)谝陨舷鄳?yīng)方框內(nèi)打“√” ） 學(xué)位論文作者簽名（手寫）： 指導(dǎo)老師簽名（手寫）： 簽字日期： 年 月 日 簽字日期： 年 月 日 江西科技學(xué)院本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 摘要 智能小車是當(dāng)今科技智能化的產(chǎn)物，它能夠在行駛中自動(dòng)尋跡以及繞過障礙物到達(dá)目的地，本設(shè)計(jì)采用 MCS-51 系列中的 C51單片機(jī)作為原型，以C51作為控制核心，利用超聲波傳感器檢測(cè)道路上的障礙，控制電動(dòng)小汽車的自動(dòng)避障，快慢速行駛，以及自動(dòng)停車，并可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)記錄時(shí)間、里程和速度，自動(dòng)尋跡和尋光等等功能。本文以單片機(jī)為核心設(shè)計(jì)了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖、程序指令、流程圖等等，在保留了原始智能小車控制系統(tǒng)的基本功能的同時(shí)又增加了一系列的實(shí)用功能并簡(jiǎn)化其電路結(jié)構(gòu)，其將以控制方便，靈活，只要改變輸入單片機(jī)的控制程序，便可控制小車的行駛軌跡。 關(guān)鍵詞：智能小車；89C51；結(jié)構(gòu)圖；控制 Abstract The smart car is the product of the intelligent technology, it can run in automatic tracing and bypass the obstacles to reach the destination, this design uses MCS-51 series microcontroller C51 is used as the prototype, using C51 as the control core, using ultrasonic sensors to detect obstacles on the road, automatic obstacle avoidance control of electric cars, fast slow well, automatic parking, and can automatically record the time, mileage and speed, automatic tracing and light and so on.This paper takes the SCM as the core design of the system structure diagram, program instructions, flow chart and so on, the basic functions of the original intelligent car control system also adds a series of practical functions and simplify the circuit structure, the control will be convenient, flexible, as long as the change control procedures for the importation of SCM, can run trajectory control car. Key words：pneumatic manipulator；89C51； pneumatic loop； Fout degrees of freedom. 江西科技學(xué)院本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 目 錄 第一章 緒 論 1 1.1智能小車總體概況 2 1.2國(guó)內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r 3 1.3課題的提出及主要任務(wù) 5 第二章 系統(tǒng)方案設(shè)計(jì) 6 2.1方案論證 6 2.2系統(tǒng)硬件總體框圖 6 第三章 硬件電路的設(shè)計(jì) 10 3.1主控芯片介紹 13 3.2 ULN2003芯片簡(jiǎn)介 13 3.3單片機(jī)控制模塊 15 3.3.1 時(shí)鐘電路 16 3.3.2 復(fù)位電路 16 3.3.3 單片機(jī)控制模塊 17 第四章 軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 17 4.1主程序流程圖 17 4.2 避障循跡模塊程序設(shè)計(jì) 18 4.2.1避障程序流程圖 18 4.2.2循跡程序流程圖 18 4.3 紅外遙控系統(tǒng)原理框圖 19 4.4 數(shù)據(jù)顯示模塊程序設(shè)計(jì) 20 第五章 系統(tǒng)調(diào)試 22 5.1 硬件調(diào)試 23 5.2 軟件調(diào)試 24 5.3 軟硬聯(lián)調(diào) 25 結(jié) 論 25 參考文獻(xiàn) 26 致 謝 27 第一章 緒 論 隨著汽車工業(yè)的迅速發(fā)展，關(guān)于汽車的研究也就越來越受人關(guān)注。全國(guó)電 子大賽和省內(nèi)電子大賽幾乎每次都有智能小車這方面的題目，全國(guó)各高校也都很重視該題目的研究。可見其研究意義很大。本設(shè)計(jì)就是在這樣的背景下提出的，指導(dǎo)教師已經(jīng)有充分的準(zhǔn)備。本題目是結(jié)合科研項(xiàng)目而確定的設(shè)計(jì)類課題。設(shè)計(jì)的智能電動(dòng)小車應(yīng)該能夠?qū)崟r(shí)顯示時(shí)間、速度、里程，具有自動(dòng)尋跡、尋光、障功能，可程控行駛速度、準(zhǔn)確定位停車。根據(jù)題目的要求，確定如下方案：在現(xiàn)有玩具電動(dòng)車的基礎(chǔ)上，加裝光電、紅外線、超聲波傳感器及金屬探測(cè)器，實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)車的速度、位置、運(yùn)行狀況的 實(shí)時(shí)測(cè)量， 并將測(cè)量數(shù)據(jù)傳送至單片機(jī)進(jìn)行處理，然后由單片機(jī)根據(jù)所檢測(cè)的各種數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)車的智能控制。這種方案能實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)車的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)控制，控制靈活、可靠，精度高，可滿足對(duì)系統(tǒng)的各項(xiàng)要求。本設(shè)計(jì)采用MCS-51系列中的C51單片機(jī)。以 C51為控制核心，利用超聲波傳感器檢測(cè)道路上的障礙，控制電動(dòng)小汽車的自動(dòng)避障，快慢速行駛，以及自動(dòng)停車，并可以自動(dòng)記錄時(shí)間、里程和速度，自動(dòng)尋跡和尋光功能。C51 是一款八位單片機(jī)，它的易用性和多功能性受到 了廣大使用者的好評(píng)。它是第三代單片機(jī)的代表。本設(shè)計(jì)就采用了比較先進(jìn)的 89C51 為控制核心，89C51 采用 CHOMS 工藝，功耗很低。 該設(shè)計(jì)具有實(shí)際意義，可以應(yīng)用于考古、機(jī)器人、醫(yī)療器械等許多方面。尤其是在足球機(jī)器人研究方面具有很好的發(fā)展前景； 在考古方面也應(yīng)用到了超聲 波傳感器進(jìn)行檢測(cè)。所以本設(shè)計(jì)與實(shí)際相結(jié)合，現(xiàn)實(shí)意義更強(qiáng)。 1.1 智能小車總體概況 本次設(shè)計(jì)的智能小車以C51為核心，經(jīng)焊接相關(guān)芯片用電路板自制而成，通過 I/O 口檢測(cè)信號(hào)，輸出信號(hào)到L293D，從而驅(qū)動(dòng)兩個(gè)直流電機(jī)控制其前進(jìn)、停止、左 轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)。檢測(cè)信號(hào)則為三組紅外發(fā)射和接收管，一組黑線時(shí)輸出高電平，白線 時(shí)輸出低電平。另兩組黑線時(shí)輸出低電平，白線時(shí)輸出高電平。 智能小車的控制器使用 ATMEL 公司的C51單片機(jī)。 程序設(shè)計(jì)上使用了時(shí)鐘中斷來控制小車行駛的狀態(tài)檢測(cè)，使用外部中斷來記錄小車行駛的距離，軟件上設(shè)置了一個(gè)狀態(tài)寄存器，來記錄小車運(yùn)行的狀態(tài)，小車的運(yùn)行為延黑線行駛狀態(tài)，避障礙物狀態(tài)等。在黑線上行駛時(shí)，控制器檢測(cè)紅外傳感器，如果小車行駛偏離方向，則控制 小車轉(zhuǎn)向輪進(jìn)行轉(zhuǎn)向。 在避障狀態(tài)時(shí)，控制器檢測(cè)紅外傳感器，判斷前方是否有障礙物，如果有 障礙物則控制汽車進(jìn)行轉(zhuǎn)向，躲避障礙物。 1.2 國(guó)內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r 至2006年中國(guó)汽車保有量已達(dá)3500萬輛（其中轎車占80%，約2500萬輛）,每年仍以30%的速度遞增。我國(guó)成為了繼美國(guó)之后的第二大汽車生產(chǎn)和消費(fèi)大國(guó)。汽車行業(yè)的迅猛發(fā)展也帶動(dòng)了相關(guān)配套、服務(wù)業(yè)的發(fā)展。而將功能強(qiáng)大的智能車載信息系統(tǒng)——車載電腦加載到汽車上已經(jīng)成為歐美、日本等地汽車市場(chǎng)的首選新裝備。車載電腦給汽車帶來了一場(chǎng)信息化的革命，讓每輛汽車構(gòu)建成一個(gè)完美的車載信息與娛樂系統(tǒng)終端，包括車載通訊系統(tǒng)、導(dǎo)航系統(tǒng)、數(shù)字娛樂系統(tǒng)以及輔助駕駛系統(tǒng)。坐在汽車?yán)锩媛爮V播或者音樂已經(jīng)習(xí)以為常，但是車載電腦帶來的是全方位的數(shù)字娛樂，由于其支持WINDOWS下的所有應(yīng)用程序，因此，CD、VCD/DVD以及收看電視都成為可能。讓你在開車的時(shí)候聽音樂，在休息的時(shí)候欣賞好萊塢大片或是收看電視，甚至玩各種游戲。車載通訊與導(dǎo)航系統(tǒng)主要指GPRS和GPS，讓你“輕車熟路”，而且輕松打電話。 不僅如此，它還讓你輕松暢游互聯(lián)網(wǎng)，方便地在車上發(fā)送電子郵件、查看公司業(yè)務(wù)信息等、和朋友聊天、網(wǎng)絡(luò)游戲等等。不在辦公室而勝在辦公室，也無須再為塞車趕不到公司而焦頭爛額！最后，還可以利用車載電腦的擴(kuò)展性，把個(gè)人電腦的功能全部應(yīng)用到車上，比如：MP3/DVD/DivX多媒體播放、手機(jī)控制、WiFi/3G無線上網(wǎng)、PC游戲、卡拉OK、紅外線倒車鏡頭等等。車載電腦DIY如此強(qiáng)大的功能，讓很多車友心動(dòng)，“只要車內(nèi)有揚(yáng)聲器和收音機(jī)，就可以給汽車安裝車載電腦?！备难b店員工的話更是把安裝車載電腦當(dāng)成小KISS：“用汽車上的電池來為電腦輸送動(dòng)力，并將音頻線連接到揚(yáng)聲器上，車載電腦完全不用為動(dòng)力和占用空間的問題發(fā)愁。”因此，給自己心愛的坐駕安上車載電腦已經(jīng)成為一種時(shí)尚。安裝車載電腦和個(gè)人辦公電腦沒什么區(qū)別，主要也分為硬件和軟件兩部分。硬件方面盡量選取低功耗硬件，畢竟汽油不便宜，低功耗可以少消耗點(diǎn)汽油，另外也要盡可能地選取抗震效果較強(qiáng)的硬件。首先要選一款機(jī)箱，對(duì)于有限的車內(nèi)空間，怎樣充分利用十分重要。因此要選擇美觀而小巧的機(jī)箱，目前市面較流行的合利科技的NC小機(jī)箱只有大字典尺寸，很受車友歡迎。車載電腦的內(nèi)存一般使用普通PC256MDDR內(nèi)存就夠用了。由于要經(jīng)受勞頓奔波，存儲(chǔ)系統(tǒng)一般采用筆記本硬盤，當(dāng)然你要是還不放心，就可以選用CF卡存儲(chǔ)系統(tǒng)。主板選擇范圍較大，但需要考慮兩個(gè)因素，一是車內(nèi)溫度高，因此要求主板的功耗要低，發(fā)熱不能夠過高；再者考慮到機(jī)箱的空間，要求板子小巧。 眾多車友推薦使用VIA的EPIA系列ITX主板，集成了顯卡、聲卡以及CPU，性能穩(wěn)定、功耗較低。顯示器一般選用8英寸或者7英寸的LCD液晶屏，有LILIPUT(利利普)、德龍等品牌。電源是車載電腦的重心，因?yàn)槠嚬╇姴环€(wěn)定，車載啟動(dòng)或加速時(shí)，對(duì)主板的電源產(chǎn)生沖擊，如果主板對(duì)電源承受力弱，就會(huì)出現(xiàn)死機(jī)或異常。因此車載電腦最好采用帶ITPS功能車載電腦DC/DC電源。很多車友選用逆變器方案，但并不是最佳的選擇，DC變交流電，具有一定的安全隱患，另外轉(zhuǎn)換效率也是個(gè)問題。 其他的外設(shè)，比如GPS接收器、網(wǎng)絡(luò)連接等都可以選用USB設(shè)備。軟件方面相比而言就要簡(jiǎn)單很多，操作系統(tǒng)一般裝XP、WIN2000，為了操作方便也可以添加一些車載電腦的專用軟件，如國(guó)外免費(fèi)軟件MediaCar。導(dǎo)航軟件有靈圖、城際通等。就目前情況而言，不論是DIY還是購買整機(jī)，給汽車裝上車載電腦都不是一件難事，但是，過多的負(fù)載還是會(huì)影響到行車安全，并且電腦安裝過程也要改動(dòng)不少電路，需要確保安全。只有安全的享受數(shù)字技術(shù)帶給我們的快樂，才是我們所需要的！上面所講的車載電腦指能夠支持多種應(yīng)用程序的嵌入式計(jì)算機(jī)，換句話說就是把我們?nèi)粘Ｓ玫膫€(gè)人電腦小型化加載到汽車上，成為一個(gè)智能化的外設(shè)。而一般車友所謂的電腦是指負(fù)責(zé)車輛與引擎狀況監(jiān)管的行車電腦，也就是我們所謂的ECU（EngineControlUnit）。 1.3 課題的提出及主要任務(wù) 本次課題的內(nèi)容是基于單片機(jī)的智能小車的設(shè)計(jì)，以單片機(jī)為控制核心，采用模塊化的設(shè)計(jì)方案，運(yùn)用光電傳感器、超聲波傳感器等組成不同的檢測(cè)電路，實(shí)現(xiàn)小車在行駛中自動(dòng)尋跡、躲避障礙物，利用光電傳感器進(jìn)行自動(dòng)尋跡，實(shí)現(xiàn)了小車能夠沿著黑線行走。利用超聲波傳感器檢測(cè)道路上的障礙物。通過單片機(jī)來控制電機(jī)的工作，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)小車系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)控制。設(shè)計(jì)的具體過程如下： 1） 查閱相關(guān)資料，了解智能小車單片機(jī)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理。 2） 確定智能小車的設(shè)計(jì)方案。 3） 各程序流程圖的繪制，電路圖的繪制。 4） 編寫設(shè)計(jì)說明書。 第二章 系統(tǒng)方案設(shè)計(jì) 2.1 方案論證 簡(jiǎn)易性能； 采用動(dòng)態(tài)共陰顯示行駛時(shí)間和里程。 2.2 系統(tǒng)硬件總體框圖 本次設(shè)計(jì)的智能小車以C51為核心，將其作為主控芯片來處理各個(gè)模塊的運(yùn)營(yíng)，其系統(tǒng)硬件總框圖如下： 圖1 硬件總框圖 第三章 硬件電路的設(shè)計(jì) 3.1 主控芯片介紹 HT6221是合泰公司生產(chǎn)的多功能遙控編碼芯片，工作電壓在1.8V-3.5V，其采用PPM（PulsePositionModulation）進(jìn)行編碼，周期能編碼16位地址碼和8位數(shù)據(jù)碼，最多能同時(shí)支持32個(gè)活動(dòng)鍵。其引腳結(jié)構(gòu)如圖6所示： 圖6 表1 遙控編碼有兩種：位0和位1，其低電平脈寬相同但高電平脈寬不一樣。采用脈寬調(diào)制的串行碼，以脈寬為0.565ms、間隔0.56ms、周期為1.125ms的脈沖表示二進(jìn)制的“0”；以脈寬為0.565ms、間隔1.685ms、周期為2.25ms的脈沖表示二進(jìn)制的“1”。其波形如圖7所示： 圖7 3.2 ULN2003芯片簡(jiǎn)介 ULN2003驅(qū)動(dòng)芯片可以直接用來驅(qū)動(dòng)電流小于0.5A的步進(jìn)電機(jī)。ULN2003芯片是美國(guó)TI公司和Sprague公司開發(fā)的高壓大電流達(dá)林頓晶體管陣列電路具有較高的電流增益和工作電壓、較寬的溫度范圍、較強(qiáng)的驅(qū)動(dòng)負(fù)載能力等特點(diǎn),適和應(yīng)用于各種高速大功率的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中。其內(nèi)部結(jié)構(gòu)及引腳如圖6.2所示： 圖6.2 其引腳說明如表6-2所示： ULN2003驅(qū)動(dòng)芯片的輸出結(jié)構(gòu)是集電極開路的，所以要在輸出端接一個(gè)上拉電阻，通常單片機(jī)驅(qū)動(dòng)ULN2003時(shí)，上拉2K的電阻較為合適。 3.3 單片機(jī)控制模塊 3.3.1時(shí)鐘電路 C51雖然有內(nèi)部振蕩電路，但要形成時(shí)鐘，必須外附加電路。C51單片機(jī)的時(shí)鐘產(chǎn)生方法有兩種。內(nèi)部時(shí)鐘方式和外部時(shí)鐘方式。 本設(shè)計(jì)采用內(nèi)部時(shí)鐘方式，利用芯片內(nèi)部的振蕩電路，在XTAL1、XTAL2引腳上外接定時(shí)元件，內(nèi)部的電路便產(chǎn)生自激振蕩。本設(shè)計(jì)采用最常用的內(nèi)部時(shí)鐘方式，即用外接晶振和電容組成的并聯(lián)諧振回路。振蕩晶體可在1.2MHZ到12MHZ之間選擇。電容值無嚴(yán)格要求，但電容取值對(duì)振蕩頻率輸出的穩(wěn)定性、大小、振蕩電路起振速度有少許影響，CX1、CX2可在20pF到100pF之間取值。所以本設(shè)計(jì)中，振蕩晶體選擇11.0592MHZ，電容選擇30pF。其電路圖如下圖： 圖4振蕩電路 3.3.2 復(fù)位電路 復(fù)位是單片機(jī)的初始化操作。其主要功能是把PC初始化為0000H，使單片機(jī)從0000H單元開始執(zhí)行程序。除了進(jìn)入系統(tǒng)的正常初始化之外，當(dāng)由于程序運(yùn)行出錯(cuò)或操作錯(cuò)誤使系統(tǒng)處于死鎖狀態(tài)時(shí)，為擺脫困境，也需按復(fù)位鍵重新啟動(dòng)。 復(fù)位信號(hào)及其產(chǎn)生RST引腳是復(fù)位信號(hào)的輸入端。復(fù)位信號(hào)是高電平有效，其有效時(shí)間應(yīng)持續(xù)24個(gè)振蕩周期(即二個(gè)機(jī)器周期)以上。若使用頗率為6MHz的晶振，則復(fù)位信號(hào)持續(xù)時(shí)間應(yīng)超過4us才能完成復(fù)位操作。整個(gè)復(fù)位電路包括芯片內(nèi)、外兩部分。外部電路產(chǎn)生的復(fù)位信號(hào)(RST)送至施密特觸發(fā)器，再由片內(nèi)復(fù)位電路在每個(gè)機(jī)器周期的S5P2時(shí)刻對(duì)施密特觸發(fā)器的輸出進(jìn)行采樣，然后才得到內(nèi)部復(fù)位操作所需要的信號(hào)。復(fù)位操作有上電自動(dòng)復(fù)位相按鍵手動(dòng)復(fù)位兩種方式。 上電自動(dòng)復(fù)位是通過外部復(fù)位電路的電容充電來實(shí)現(xiàn)的，其電路如圖1.2.2(2)（a）所示。這佯，只要電源Vcc的上升時(shí)間不超過1ms，就可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)上電復(fù)位，即接通電源就成了系統(tǒng)的復(fù)位初始化。按鍵手動(dòng)復(fù)位有電平方式和脈沖方式兩種。其中，按鍵電平復(fù)位是通過使復(fù)位端經(jīng)電阻與Vcc電源接通而實(shí)現(xiàn)的，其電路如圖（a),（b）(c)所示: 3.3.3 電源模塊 穩(wěn)壓電源是單片機(jī)控制系統(tǒng)的重要組成部分，它不僅為測(cè)控系統(tǒng)提供多路電源電壓，還直接影響到系統(tǒng)的技術(shù)指標(biāo)和抗干擾性能。近年來，傳統(tǒng)的線性穩(wěn)壓電源正逐步被更高效率的開關(guān)電源所取代，特別是單片機(jī)開關(guān)電源的迅速推廣應(yīng)用，為設(shè)計(jì)新型、高效、節(jié)能電源創(chuàng)造了良好的條件。本機(jī)采用的是5V的電源，用干電池供電。其電路圖如下： 圖3 穩(wěn)壓電源電路圖 第四章 軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 4.1 主程序流程圖 該智能化小車主程序流程圖如下圖8所示： 圖8 4.2 避障循跡模塊程序設(shè)計(jì) 4.2.1避障程序流程圖 所示為小車避障程序流程圖，小車在行駛過程中由位于小車前部的四個(gè)障礙物檢測(cè)電路不斷檢測(cè)小車周圍環(huán)境，若遇到障礙物則將低電平信號(hào)輸入至單片機(jī)，然后由單片機(jī)調(diào)用避障子程序控制小車作出相應(yīng)的避障動(dòng)作。如果左邊遇到障礙則調(diào)用右轉(zhuǎn)子程序，右邊遇到障礙則調(diào)用左轉(zhuǎn)子程序，前方遇到障礙則調(diào)用左轉(zhuǎn)或右轉(zhuǎn)子程序，沒有遇到障礙則調(diào)用直行子程序。具體的程序請(qǐng)見附錄B避障子程序。 4.2.2循跡程序流程圖 小車在循跡行駛過程中安裝在小車底部的四個(gè)紅外反射式光電開關(guān)不斷檢測(cè)小車的行駛路線，若小車偏離黑線則將檢測(cè)到的低電平信號(hào)輸入至單片機(jī)，單片機(jī)再調(diào)用循跡子程序控制小車使其沿著黑線行駛，如果小車偏向黑線左邊則調(diào)用右轉(zhuǎn)子程序，偏向黑線右邊則調(diào)用左轉(zhuǎn)子程序，在黑線上則調(diào)用直走子程序，完全偏離黑線則調(diào)用后退子程序。具體的程序請(qǐng)見附錄B循跡子程序。 4.3 紅外遙控系統(tǒng)原理框圖 紅外線遙控是比較常見的一種遙控設(shè)備，它是利用波長(zhǎng)為0.76~1.5μm之間的紅外線來傳送控制信號(hào)的遙控設(shè)備。其占據(jù)空間小、價(jià)格便宜、使用方便，在我們常用的家用電器比如電視、DVD，錄音機(jī)、空凋等和一些小型電動(dòng)玩具裝置上均已應(yīng)用了紅外線遙控設(shè)備。但是紅外遙控也有缺點(diǎn)比如容易受到空間和距離的限制，一般在7m的范圍內(nèi)有效且發(fā)射和接收之間不能被物體隔擋，但對(duì)于本設(shè)計(jì)的智能小車來說已經(jīng)能夠滿足要求。紅外遙控系統(tǒng)一般由兩大部分組成：一個(gè)紅外發(fā)射部分，一個(gè)紅外接收部分。其中發(fā)射部分主要由按鍵鍵盤、編碼調(diào)制、LED紅外發(fā)送器構(gòu)成，它最重要的部分就是應(yīng)用編碼芯片對(duì)按鍵信息進(jìn)行編碼和發(fā)送；接收部分由光電轉(zhuǎn)換放大器、解調(diào)、解碼電路構(gòu)成，其最重要的部分是對(duì)接收到的編碼進(jìn)行解調(diào)。其原理如圖5所示： 圖5 4.4數(shù)據(jù)顯示模塊程序設(shè)計(jì) 首先初始化LCD1602，然后在液晶的第一行顯示“路程:cm”，液晶第二行顯示“速度:cm/s”然后由主程序不斷調(diào)用數(shù)據(jù)顯示程序不斷刷新cm或者cm/s前面的數(shù)字實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)顯示的目的。具體的程序請(qǐng)見附錄B數(shù)據(jù)顯示子程序。 第五章 系統(tǒng)調(diào)試 5.1 硬件調(diào)試 硬件調(diào)試，對(duì)各個(gè)模塊的功能進(jìn)行調(diào)試，主要調(diào)試各模塊能否實(shí)現(xiàn)指定的功能。查看硬件電路的連接是否與邏輯圖一致，用萬用表檢測(cè)有無短路或斷路現(xiàn)象，器件的規(guī)格、極性是否有誤。檢查完畢，用萬用表測(cè)量一下電路板正負(fù)電源兩端之間的電阻，排除電源短路的可能性。 5.2 軟件調(diào)試 本系統(tǒng)的軟件調(diào)試因C51核心模塊的使用而變得相對(duì)容易，keil軟件開發(fā)環(huán)本系統(tǒng)的軟件調(diào)試因C51核心模塊的使用而變得相對(duì)容易，keil軟件開發(fā)環(huán)境，能判斷語法錯(cuò)誤和邏輯錯(cuò)誤，這樣使調(diào)試相對(duì)簡(jiǎn)單，由于本系統(tǒng)是分模塊進(jìn)行程序設(shè)計(jì)的，所以調(diào)試時(shí)先分模塊進(jìn)行調(diào)試。如小車紅外線尋跡程序，在調(diào)試時(shí)將它放在一個(gè)子程序里單獨(dú)測(cè)試，看其是否能夠完成預(yù)定的功能，如能，測(cè)試通過，否則，修改并反復(fù)測(cè)試直到通過。 雖然在軟件的調(diào)試過程中，綜合利用了設(shè)定斷點(diǎn)、單步、跟蹤等調(diào)試手段，使得調(diào)試工作更易進(jìn)行。但是也出現(xiàn)了一定的問題，接近開關(guān)傳感器的計(jì)數(shù)不準(zhǔn)，電機(jī)延時(shí)沒起到效果等等。通過了多次分離合并，修改測(cè)試語句以及單片機(jī)外加LED燈觀察現(xiàn)象等方法得以解決，達(dá)到綜合效果。 5.3 軟硬聯(lián)調(diào) 本系統(tǒng)的調(diào)試共分為三大部分：硬件調(diào)試，軟件調(diào)試和軟硬件聯(lián)調(diào)。由于在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中采用模塊設(shè)計(jì)法，所以方便對(duì)各電路模塊功能進(jìn)行逐級(jí)測(cè)試：?jiǎn)纹瑱C(jī)控制模塊的調(diào)試、接近開關(guān)傳感器調(diào)試、紅外線避障模塊的調(diào)試以及電機(jī)控制模塊的調(diào)試，最后將各模塊組合后結(jié)合軟件進(jìn)行整體測(cè)試。在軟件和硬件都基本調(diào)通的情況下，進(jìn)行系統(tǒng)的軟硬件聯(lián)調(diào)。按照又上向下，模塊化設(shè)計(jì)的理念對(duì)模塊逐個(gè)調(diào)試：首先，調(diào)紅外接近開關(guān)模塊，是否能正常檢測(cè)，然后調(diào)試單片機(jī)能否對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理，接著調(diào)試單片機(jī)對(duì)L298N的控制。最后等模塊逐一調(diào)通后，再進(jìn)行聯(lián)調(diào)。再連接成一個(gè)完整的系統(tǒng)調(diào)試。 結(jié)論 本次設(shè)計(jì)的題目是基于單片機(jī)的智能小車的設(shè)計(jì)，通過本次設(shè)計(jì)，使我們充分把握的設(shè)計(jì)方法和步驟，不僅復(fù)習(xí)所學(xué)的知識(shí)，而且還獲得新的經(jīng)驗(yàn)與啟示，在各種軟件的使用找到的資料或圖紙?jiān)O(shè)計(jì)，會(huì)遇到不清楚的作業(yè)，老師和學(xué)生都能給予及時(shí)的指導(dǎo)，確保設(shè)計(jì)進(jìn)度本文所設(shè)計(jì)的是基于單片機(jī)的智能小車的設(shè)計(jì)，通過初期的定稿，查資料和開始正式做畢設(shè)，讓我系統(tǒng)地了解到了所學(xué)知識(shí)的重要性，從而讓我更加深刻地體會(huì)到做一門學(xué)問不易，需要不斷鉆研，不斷進(jìn)取才可要做的好，總之，本設(shè)計(jì)完成了老師和同學(xué)的幫助下，在大學(xué)研究的最后，感謝幫助過我的老師和同學(xué)，是大家的幫助才使我的論文得以通過。 做一門學(xué)問不容易，需要有不斷鉆研，積極進(jìn)取的精神，以后我會(huì)更加努力，爭(zhēng)取做到更好。除了要衷心的感謝我的指導(dǎo)老師以外，我還要感謝在校期間所有傳授過我知識(shí)的老師們，他們孜孜不倦的教誨是我完成這篇論文的基礎(chǔ)。作為一個(gè)機(jī)械工程及自動(dòng)化專業(yè)的學(xué)生，在一些其他課程上遇到過許多問題，多虧老師們?cè)诎倜χ谐槌鰰r(shí)間為我答疑解難，給予我耐心的指點(diǎn)，讓我少走了許多彎路。在此我對(duì)他們無私的愛心表示由衷的感謝。同時(shí)也感謝大學(xué)生活中與我朝夕相處的同學(xué)們，他們給我留下了最難忘的回憶。在一起走過的日子里，我們一同歡笑，一起悲傷，相互鼓勵(lì)，共同進(jìn)步。我要感謝在這漫長(zhǎng)而短暫的四年里陪我一同走過的同學(xué)們，因?yàn)橛辛四銈?，我的生命中多了很多歡樂的瞬間和美好的回憶，愿我們的情義地久天長(zhǎng)。 最后感謝我的家人，是他們一直站在我身后，做我堅(jiān)強(qiáng)的后盾，無論我成功與否，他們都默默地給予我支持與鼓勵(lì)，讓我感到我不是一個(gè)人在戰(zhàn)斗。謝謝你們，我一定會(huì)更加努力，不辜負(fù)你們對(duì)我的期望。 參考文獻(xiàn) [1] 鄭淑芳 機(jī)械設(shè)計(jì)理論研究與探討 北京：科學(xué)出版社，2004.5 [2] 黃長(zhǎng)藝 單片機(jī)智能小車的創(chuàng)新設(shè)計(jì) 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005.1 [3] 周宏甫 單片機(jī)智能小車設(shè)計(jì).高等教育出版社，2004.3 [4] 姜繼海，宋錦春，高常識(shí). 單片機(jī)智能小車原理.高等教育出版社，2002.8 [5] 張春林，曲繼方，張美麟.機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì).機(jī)械工業(yè)出版社，2001.4 [6] 錢平. 加工專機(jī)應(yīng)用技術(shù) 機(jī)械工業(yè)出版社，2005.1 [7] 張遼遠(yuǎn). 單片機(jī)智能小車的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn). 機(jī)械工業(yè)出版社，2002.8 [8] 基恩士傳感器選擇手冊(cè) 2010版本 [9] 黃長(zhǎng)藝，嚴(yán)普強(qiáng).機(jī)械工程測(cè)試技術(shù)基礎(chǔ). 機(jī)械工業(yè)出版社，2001.1 [10] 張桓，陳作模.機(jī)械原理.高等教育出版社，2000.8 [11] 王昆，何小柏，汪信遠(yuǎn). 單片機(jī)智能小車功能概述.高等教育出版社，1995.12 [12] 徐錦康.機(jī)械設(shè)計(jì). 高等教育出版社，2004.4 [13] 鄧星鐘.機(jī)電傳動(dòng)控制.華中科技大學(xué)出版社，2001.3 [14] 劉延俊.液壓與氣壓傳動(dòng).機(jī)械工業(yè)出版社，2002.12 [15] 章宏甲，黃誼，王積偉. 單片機(jī)智能小車的逆向設(shè)計(jì).機(jī)械工業(yè)出版社，2000.5 [16] 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