尋跡、避障、紅外遙控智能小車

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1、畢業(yè)設(shè)計報告設(shè)計題目：智能遙控小車設(shè)計作者：李先生指導(dǎo)教師：程老師設(shè)計時間：2014年3月13日-0-目錄1．引言……………………………………………………12．設(shè)計任務(wù)及要求2．1設(shè)計任務(wù)…………………………………………12．2設(shè)計要求…………………………………………13．系統(tǒng)總體設(shè)計3．1方案論證…………………………………………23.1.1電源模塊3.1.2電機(jī)控制3.1.3循跡避障模塊3.1.4顯示模塊3．2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖設(shè)計………………………………34．軟、硬件設(shè)計4．1系統(tǒng)硬件原理……………………………………34．2系統(tǒng)軟件設(shè)計……………………………………44.

2、2.1軟件系統(tǒng)總流程圖及設(shè)計思路說明……………44.2.2LCD液晶顯示功能模塊…………………………54.2.3時鐘功能模塊…………………………………64.2.4紅外解碼功能模塊……………………………74.2.5循跡、避障功能模塊……………………………85．安裝與調(diào)試5．1各個模塊調(diào)試過程………………………………95.2所有模塊安裝與調(diào)試……………………………105．2故障分析…………………………………………106．結(jié)論………………………………………………………107．使用儀器設(shè)備清單………………………………………108．收獲、體驗(yàn)……………………………………………1

3、19．參考文獻(xiàn)……………………………………………1210.附錄第-14-頁共13頁第1章引言自工業(yè)革命以來,隨著電氣的發(fā)展,人類進(jìn)入了文明的新階段。機(jī)器人已經(jīng)廣泛用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、服務(wù)業(yè)、軍事、機(jī)械、交通、航天航空等領(lǐng)域。智能機(jī)器人水平的不斷提高,大大提高了勞動效率,減輕了勞動強(qiáng)度。機(jī)器人與人類并肩作戰(zhàn),在征服自然,改造自然地過程中發(fā)揮著重要作用。智能小車是集力學(xué)、機(jī)械結(jié)構(gòu)、數(shù)字電路、模擬電路、傳感器、單片機(jī)、控制理論和算法等多門學(xué)科為一體的綜合系統(tǒng),其內(nèi)容涵蓋機(jī)械、電子、自動控制原理、傳感技術(shù)等多個學(xué)科和領(lǐng)域。本文設(shè)計的基于AT89S51的智能小車就是要求其從起跑線出

4、發(fā),然后通過自身自動調(diào)整向角,使其自動沿著一條黑色引導(dǎo)線行駛。通過電視遙控器可切換小車工作在手控模式或自動避障循跡模式，并且能在諾基亞5110液晶屏上顯示時間及其狀態(tài)。第2章設(shè)計任務(wù)及要求2．1設(shè)計任務(wù)制作一輛智能小車，完成以下幾個任務(wù)：1.在自動模式下，使其從起跑線出發(fā),然后通過自身自動調(diào)整向角,達(dá)到循跡的目的；2.在自動模式下，如果車子前面有障礙物擋著，小車能夠自動左轉(zhuǎn)直至無障礙物后繼續(xù)循跡；3.通過電視遙控器能夠?qū)χ悄苄≤囘M(jìn)行自動模式和手動模式的切換；4.在手動模式下，遙控中的7個按鍵可控制小車的前進(jìn)、后退、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)、停止、開燈、關(guān)燈；5.用諾基亞5110液晶

5、屏顯示時間（年、月、日、星期、時、分、秒）及小車的狀態(tài)。2．2設(shè)計要求1、實(shí)現(xiàn)自動與手動的靈敏轉(zhuǎn)換；2、遙控要準(zhǔn)確解碼，距離在1M以上；3、小車在循跡時背景為淺色、痕跡為深色也可用，避障要具有較強(qiáng)的抗干擾能力。第-14-頁共13頁第3章系統(tǒng)總體設(shè)計3.1方案論證3.1.1電源模塊方案一：電腦USB端口提供5V直流電源，不過電流較小，無法同時驅(qū)動循跡模塊、避障模塊、液晶顯示模塊和單片機(jī)板；方案二：用手機(jī)充電器，通過LM7805芯片穩(wěn)壓后提供電路所需的5V電壓，不過需要接220V電源插頭，且小車在運(yùn)動時還會牽扯一條電源線，不夠方便自如，所以放棄此方案；方案三：用9V左右的

6、直流蓄電池通過LM7805芯片穩(wěn)壓后提供電路所需的5V電壓，此方法能使小車運(yùn)動自如，且9V蓄電池價格便宜；綜上三種方案所述，最后我們選用方案三。3.1.2電機(jī)控制方案一：采用繼電器對電機(jī)的開/關(guān)控制，通過開關(guān)的切換對小車進(jìn)行控制，這個電路的優(yōu)點(diǎn)是比較簡單但是繼電器響應(yīng)時間慢，易壞，壽命短，可靠性不高方案二：采用PWM電路，用單片機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)，是它工作在占空比可調(diào)開關(guān)狀態(tài)，進(jìn)而調(diào)整電機(jī)的轉(zhuǎn)速，可以實(shí)現(xiàn)對方向的控制，雖然反應(yīng)速度快，穩(wěn)定性高，不過它占用的單片機(jī)內(nèi)部資源多且步進(jìn)電機(jī)價格昂貴，所以放棄此方案；方案三：通過L293B芯片驅(qū)動普通直流電機(jī)，并用單片機(jī)控制電機(jī)的方

7、向，雖然不能進(jìn)行調(diào)速，不過體積小巧、價格便宜，更適合智能小車的安裝需求；經(jīng)過對以上三個方案的比較，我們采用方案三。3.1.3循跡避障模塊方案一：購買現(xiàn)成的循跡、避障模塊，精度高、誤差小、抗干擾能力強(qiáng)，不過價格較貴，最重要的是這樣一來我們就學(xué)的更少，對我們沒什么鍛煉的效果；方案二：自己制作PCB板，避障和循跡模塊都采用獨(dú)立的紅外發(fā)射管和接收管，通過放大、濾波、比較后輸出電平，不過循跡高度雖高，但選用的元件要很多，電路復(fù)雜，放棄此方案；方案三：自己制作PCB板，循跡模塊采用TCRT5000紅外發(fā)射接收頭就能符合循跡所需高度，避障模塊采用獨(dú)立紅外發(fā)射管和接