基于單片機的多功能智能小車設(shè)計畢業(yè)設(shè)計論文

1、<p>　　畢 業(yè) 設(shè) 計（論 文）</p><p>　　設(shè)計(論文)題目： 基于單片機的多功能智能小車設(shè)計 </p><p>　　學生姓名： _ _____ 指導(dǎo)教師： ______ </p><p>　　二級學院： ?！　I(yè)： </

2、p><p>　　班　　級： 學　　號： </p><p>　　提交日期： 2017年 4月 23日 答辯日期： 2017年 5月13日 </p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　目 錄I</b></

3、p><p><b>　　摘 要III</b></p><p>　　AbstractIV</p><p><b>　　第1章 概述1</b></p><p>　　1.1 選題背景1</p><p>　　1.2 研究意義和發(fā)展前景1</p><p>

4、;　　1.3 設(shè)計概況2</p><p>　　第2章 方案選取與分析3</p><p><b>　　2.1主控系統(tǒng)3</b></p><p><b>　　2.2電源模塊3</b></p><p>　　2.3電機驅(qū)動模塊3</p><p>　　2.3.1 電機模塊選取

5、與分析3</p><p>　　2.3.2電機驅(qū)動模塊選取與分析4</p><p>　　2.4 黑線循跡模塊5</p><p>　　2.5 超聲波避障模塊5</p><p>　　第3章 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計6</p><p>　　3.1 總體設(shè)計6</p><p>　　3.2 電源電路設(shè)計

6、6</p><p>　　3.3 電機驅(qū)動電路設(shè)計7</p><p>　　3.4 黑線循跡設(shè)計與實現(xiàn)9</p><p>　　3.5 紅外避障電路的設(shè)計10</p><p>　　3.6 超聲波避障的設(shè)計10</p><p>　　3.6.1 超聲波避障原理10</p><p>　　3.6.

7、2 超聲波模塊工作原理11</p><p>　　第4章 軟件設(shè)計12</p><p>　　4.1 軟件設(shè)計思想12</p><p>　　4.2 黑線循跡程序設(shè)計12</p><p>　　4.3 紅外避障程序設(shè)計13</p><p>　　4.4 超聲波避障程序設(shè)計14</p><p>

8、　　第5章 系統(tǒng)調(diào)試15</p><p>　　5.1 硬件調(diào)試15</p><p>　　5.2 軟件調(diào)試15</p><p>　　5.3 軟硬聯(lián)調(diào)15</p><p>　　5.4 成果展示15</p><p>　　5.4.1 實物圖16</p><p>　　5.4.2 黑線循跡17

9、</p><p>　　5.4.3 紅外避障17</p><p>　　5.4.4 超聲波避障18</p><p>　　5.4.5 紅外遙控18</p><p><b>　　結(jié)束語19</b></p><p><b>　　參考文獻20</b></p>&l

10、t;p><b>　　附錄 原理圖21</b></p><p><b>　　致謝24</b></p><p>　　基于單片機的多功能智能小車設(shè)計</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　社會的經(jīng)濟和科技日新月異的發(fā)展著，汽車行業(yè)也屢創(chuàng)新高，由于

11、汽車數(shù)量的增加，擁擠堵車，車輛事故等現(xiàn)象早已屢見不鮮，交通運輸方便面臨著嚴峻考驗。為了避障類似情況的發(fā)生，設(shè)計新型的智能化、安全并高效的汽車控制系統(tǒng)勢在必行。</p><p>　　本課題的內(nèi)容是基于單片機的多功能智能小車設(shè)計，由于STC89C52具有良好的易用性，功能比較全面，又相對廉價，所以采用STC89C52這款單片機來作為整個系統(tǒng)的控制核心芯片。同時還采用L293D作為電機的驅(qū)動芯片，以及其他的硬件模塊，如

12、HC-SR04超聲波探測模塊、紅外避障模塊、電源模塊、紅外遙控模塊等共同構(gòu)成。軟件上采用簡單易懂的C語言編程來完成程序代碼的編寫，從而達到智能小車黑線循跡、紅外避障、紅外遙控、超聲波避障等功能的實現(xiàn)。</p><p>　　關(guān)鍵字： 智能化；單片機；模塊；傳感器</p><p>　　SCM-based multifunctional intelligent car design</p&

13、gt;<p><b>　　Abstract</b></p><p>　　Social economy and the rapid development of science and technology, the automotive industry has hit record highs, due to the increase in the number of car

14、s, congestion traffic jams, vehicle accidents and other phenomena have long been common, convenient transportation is facing a severe test. In order to avoid similar situations, the design of new intelligent, safe and ef

15、ficient automotive control system is imperative.</p><p>　　The content of this topic is based on the single-chip multi-functional intelligent car design, because STC89C52 has good ease of use, the function is

16、 more comprehensive, and relatively cheap, so the STC89C52 this microcontroller as the core of the entire system control chip. At the same time also use L293D as the motor driver chip, and other hardware modules, such as

17、 HC-SR04 ultrasonic detection module, infrared shielding module, power module, infrared remote control module together constitute. </p><p>　　Keywords： intelligent; single-chip; module; sensor</p><

18、p><b>　　第1章 概述</b></p><p><b>　　1.1 選題背景</b></p><p>　　自從首輛的智能小車出現(xiàn)以后，其發(fā)展就迅速地普遍用于偵查、運輸、自動化、監(jiān)測和航空等各個領(lǐng)域。</p><p>　　一方面是因為智能小車那日漸提高的智能水平，而且正在迅速地使人們的生活形式發(fā)生改變。人們從未停

19、止過對自然的認知、探討和改造，能夠讓幫助或代替人類勞動的機器創(chuàng)造出來是人類夢寐以求的事情。</p><p>　　另一方面，汽車在人們生活中越來越普遍與常見，發(fā)展十分迅速，相關(guān)的研究也層出不窮。不僅如此，在學校學習中智能小車的字眼也不陌生，尤其是電子設(shè)計相關(guān)的項目中。大學生們經(jīng)常會參加一些電子項目的比賽競賽，往往也會拿到小車類的題目設(shè)計，這說明全國各大高校對這類題目的研究亦是十分重視。本設(shè)計即是產(chǎn)生于上述背景之下，

20、設(shè)計出來的智能小車可以實現(xiàn)黑線循跡、紅外線躲避障礙、紅外遙控和超聲波避障等功能。</p><p>　　1.2 研究意義和發(fā)展前景</p><p>　　由于智能化的產(chǎn)生，我們的生活發(fā)生了很大改變，它為我們提供了許多便利的同時，也作為今后的一個發(fā)展方向。對于智能而言，就是人們預(yù)先把所需的模式設(shè)定完成，在指定的環(huán)境里不用通過人為的操作和管理即可自動地運作。它的應(yīng)用領(lǐng)域非常廣，如科學探索、智能家居

21、、工業(yè)生產(chǎn)等等領(lǐng)域都可以發(fā)現(xiàn)它的影子。而智能小車就屬于智能領(lǐng)域的一個產(chǎn)物，它也可以分類到智能玩具中的一種，因為這類智能玩具的可操作性和互通性比較好，而且還能夠根據(jù)人們提前設(shè)置好的模式自動地去運作，所以深受到用戶的喜愛。</p><p>　　另外，智能化還可以被高危搜索、機器領(lǐng)域等許多方面所利用，尤其是在機器人開發(fā)上有著良好的發(fā)展前景。自從人類進入了21世紀，由于科技水平的迅速發(fā)展以及對生活質(zhì)量的高要求，人們在汽車

22、相關(guān)如舒適度和安全性等等的要求愈發(fā)強烈。各種新興的先進技術(shù)，比如汽車自動駕駛、汽車智能交通和車輛巡航技術(shù)等等都被應(yīng)用和研究，人類對于智能汽車不斷地開發(fā)和研究著，這類技術(shù)也正成為全球汽車研究的熱門領(lǐng)域。</p><p>　　因此，智能化的小車的研究很有必要，它的發(fā)展對于未來或許有著舉足輕重的作用，所以智能化小車在當前有著很重要的研究意義的同時，還具備著廣闊的發(fā)展前景和無法估量的市場價值。</p>&l

23、t;p><b>　　1.3 設(shè)計概況</b></p><p>　　本設(shè)計是一種新型的智能小車，它采用了STC89C52RC單片機來進行智能控制。在功能上其集合了黑線循跡、紅外線避障、紅外遙控，利用超聲波避障等功能于一體。在實現(xiàn)一些簡單的功能的同時，智能小車只是智能車輛的一個雛形，它的拓展空間無比強大，若在其基礎(chǔ)上繼續(xù)發(fā)展下去，一些基于智能汽車的高科技功能亦可實現(xiàn)，比如智能小車導(dǎo)盲、智能

24、生產(chǎn)運輸、智能測距等等。</p><p>　　其設(shè)計的思路比較相似于目前一些高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)中的智能化機器人，對于智能機器人已經(jīng)不再是罕見的東西了，它漸漸的融入到人們的日常生活之中，并為人類的生活帶來便捷。但是與常見產(chǎn)品相比，智能化小車在某些方面更具有創(chuàng)新和獨特性，這點是其他的產(chǎn)品所不足的地方，因此有著不可小覷的發(fā)展前景。超聲波傳感器是一種新型技術(shù)，并且立即被廣泛地應(yīng)用到眾多領(lǐng)域之中，其采用了這個技術(shù)后可以在工作中不

25、被能見度問題如光照強弱的影響所干擾。產(chǎn)品整體的靈敏度很高，而且需要的能耗比較低，可以在較為復(fù)雜的環(huán)境里將誤差降到最低而完成工作。</p><p>　　小車的生產(chǎn)成本很低，對環(huán)境沒有污染，而且使用的壽命長，安全性能好，十分符合在當今時代對智能產(chǎn)品所規(guī)定的各項指標。</p><p>　　第2章 方案選取與分析</p><p><b>　　2.1主控系統(tǒng)<

26、/b></p><p>　　單片機的性能很強，資源也很多，價格相比更為實惠，而且還有著強大的控制功能，基于以上種種特點，由STC89C52單片機來作為本次設(shè)計最重要的一環(huán)，使其控制整個小車從而來實現(xiàn)預(yù)定的性能指標。STC89C52單片機是一種增強型的51單片機，具有超低功耗的特點，與普通的51系列單片機相比，它的抗干擾能力更強，運算的速度也更快，同時還能夠支持ISP在線編程，片上集成了512字節(jié)的隨機存取數(shù)

27、據(jù)存儲器，而且片內(nèi)還含有32個I/O口，以及8k字節(jié)空間的閃速只讀存儲器，定時計數(shù)器共有三個。它的指令系統(tǒng)能夠完全兼容一般的51系列單片機指令系統(tǒng)，這大大減小了系統(tǒng)軟件方面設(shè)計的難度系數(shù)，而且其物美價廉，電路設(shè)計也比較容易。在后續(xù)的實驗中了解到，STC89C52十分符合對系統(tǒng)的要求，無論是精確度還是運算速度都符合。</p><p><b>　　2.2電源模塊</b></p>&

28、lt;p>　　穩(wěn)壓電源作為單片機控制系統(tǒng)中必不可少的組成部分，不僅僅給系統(tǒng)提供了多路電源電壓，更是在系統(tǒng)的技術(shù)指標和抗干擾性能方面起到了舉足輕重的作用。近年來，高效率的開關(guān)電源正在逐漸取代傳統(tǒng)線性穩(wěn)壓電源的地位，尤其是單片機開關(guān)電源被迅速而廣泛的應(yīng)用，使其為設(shè)計出節(jié)能、環(huán)保、高效率的新型電源提供了良好的條件。本機采用2節(jié)3.6V可充電鋰電池組，可充電電池組的電流驅(qū)動能力比較強，而且電壓輸出性能相對穩(wěn)定。在電充滿時，2節(jié)電池電壓可以

29、達到7.2v，經(jīng)7805穩(wěn)壓到5v供給單片機。</p><p><b>　　2.3電機驅(qū)動模塊</b></p><p>　　2.3.1 電機模塊選取與分析</p><p>　　第一種方案：對于整個小車系統(tǒng)的電機模塊的需求，選擇步進電機實現(xiàn)。這種電機有一個好處，它的每次轉(zhuǎn)動都會產(chǎn)生不同的角度，而這個角度其能夠計算出來，并且十分準確，這個優(yōu)勢對于智

30、能小車在前行的過程中走了多遠的距離，達到了什么位置都可以很容易的計算出來。但是這個電機也存在很明顯的缺點，當電機工作時，旋轉(zhuǎn)速度會越來越快，如此一來它的力矩就開始降低，并且成正比的規(guī)律下降。所以小車的運行速度就會有所限制，不利于智能小車的功能實現(xiàn)。。</p><p>　　第二種方案：對于整個小車系統(tǒng)的電機模塊的需求，選擇直流減速電機實現(xiàn)。這一種的電機質(zhì)量相對較輕，很小巧不占用空間，非常好用和常見。與上述方案相比，

31、此電機旋轉(zhuǎn)起來的力矩就大得多。在它的電機內(nèi)部里面，還存在一個齒輪組，能夠起到減速的作用，這樣的話就避免了反反復(fù)復(fù)調(diào)速的問題。只要用單片機來控制，就可以直接命令電機正向旋轉(zhuǎn)或是反向旋轉(zhuǎn)或是停止運行。</p><p>　　對比上述兩方案的優(yōu)劣度最終決定選擇第二種方案的電機種類。</p><p>　　2.3.2電機驅(qū)動模塊選取與分析</p><p>　　第一種方案：對于整

32、個小車系統(tǒng)的電機驅(qū)動模塊的需求，選擇繼電器實現(xiàn)。這種驅(qū)動有個明顯的好處就是它的電路比較簡單易懂，不像有些電機的驅(qū)動電路十分復(fù)雜。但是它也有許多的不足之處，這種電機驅(qū)動的壽命很短，易損壞，而且它的響應(yīng)時間相對比較慢，不是很可靠。因此決定放棄此方案。 第二種方案：對于整個小車系統(tǒng)的電機驅(qū)動模塊的需求，選擇L293D此款電機驅(qū)動芯片實現(xiàn)。這種驅(qū)動芯片負載很強，無論是電壓還是電流都十分大，而且該芯片采用16腳封裝,屬于H橋集成電路。除此

33、之外，它還有許多的優(yōu)點。當電機驅(qū)動開始工作時，電壓最高可以達到36福特，電流也十分大，最大可以達到2安培，保持1安培的電流穩(wěn)定工作。能用來驅(qū)動直流電動機和繼電器線圈等感性負載，由于其輸入端能夠直接與單片機相連，所以可以很方便地受到單片機的控制。當小型直流電機被驅(qū)動時，其可以直接控制兩路的電機，并實現(xiàn)電機的正、反轉(zhuǎn)，只要改變輸入端的邏輯電平即可實現(xiàn)此功能。</p><p>　　綜合以上考慮最終決定采用第二套方案，選

34、用L293D芯片更合適。</p><p>　　圖2-3 L293D</p><p>　　2.4 黑線循跡模塊</p><p>　　第一種方案：對于整個小車系統(tǒng)的循跡模塊的需求，選擇光敏電阻實現(xiàn)。此種方案簡單易行，因為光敏電阻的阻值會很敏感的產(chǎn)生變化，而使其阻值發(fā)生變化的原因就是它附近的明暗度，所以讓其處在黑白截然相反的顏色上時，阻值會很明顯的發(fā)生變化，由此電壓比較器

35、接收到阻值的變化值時就能夠輸出不同的電平信號，單片機就由此可以判斷從而釋放對應(yīng)命令來實現(xiàn)小車的左右轉(zhuǎn)向、前進或者停止等行動。但是實際發(fā)現(xiàn)效果并不好，而且有較大的誤差現(xiàn)象，很容易被周圍的環(huán)境所影響，穩(wěn)定性太差。所以考慮放棄此方案。</p><p>　　第二種方案：對于整個小車系統(tǒng)的循跡模塊的需求，選擇HJ-IR2抗干擾型高性能紅外避障模塊實現(xiàn)。該傳感器是一種一體化反射型光電探測器，它受到光線的影響非常小，甚至幾乎無

36、影響，哪怕是在外面受到太陽的照射影響，也不會帶來太大誤差，準確度非常高。我們都知道黑色的東西會吸收光線，然而白色的東西吸收光線的能力很差，絕大部分會被發(fā)射回去。利用這一原理，只需要將軌道設(shè)置為黑色并且布置在白色的路面上即可完成環(huán)境設(shè)計。釋放出紅外線探測，受到外界可見光的干擾很小，對信號不會產(chǎn)生影響。LM324可以用來比較檢測信號，再由單片機最后完成處理。</p><p>　　比較兩種方案認為第二種方案更加的穩(wěn)定，

37、具有很強的適應(yīng)性。然而方案一的誤差對于整個設(shè)計來說影響過大，綜上分析最終用第二種方案。</p><p>　　2.5 超聲波避障模塊</p><p>　　第一種方案：對于整個小車系統(tǒng)的避障模塊的需求，選擇漫反射式光電開關(guān)實現(xiàn)。此套方案的一個最大優(yōu)點就是操作上十分簡單，這種模塊可以射出一束光，光線徑直的向前一旦遇到障礙物的阻攔后，立即會反射回來，此時的接收電路就能夠得知并且運行判斷。如果被阻擋

38、回收到光線就給一低電平，沒有任何反應(yīng)的話就給一高電平即可。但同時這套方案有個明顯的缺陷就是能夠測到的距離相對太近。</p><p>　　第二種方案：對于整個小車系統(tǒng)的避障模塊的需求，選擇超聲波傳感器實現(xiàn)。利用壓電陶瓷超聲波傳感器產(chǎn)生超聲波傳輸，不僅僅速度快而且路徑直，一旦碰到任何的阻礙物體立即返回被接收。在各式各樣的避障設(shè)計中，超聲波十分的常見，也十分的被偏愛。本設(shè)計對于超聲波探測器方面擬定HC-SR04模塊。&

39、lt;/p><p>　　考慮到本系統(tǒng)并不需要在復(fù)雜的環(huán)境中工作，只需要檢測到障礙物實現(xiàn)避障，方案二的模塊更加符合系統(tǒng)設(shè)計的需求，綜合分析最終選擇第二種方案。</p><p>　　第3章 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計</p><p><b>　　3.1 總體設(shè)計</b></p><p>　　智能小車采用兩個前輪和一個萬向輪的方式，在前輪的

40、左右兩端各安裝一個電機驅(qū)動，利用電機驅(qū)動芯片L293D來控制兩個前輪的左右轉(zhuǎn)向和停止，后輪是一個萬向輪，有支撐和轉(zhuǎn)向的作用。在車體底盤的前端裝有4個紅外光電傳感器，用以實現(xiàn)路跡檢測和避障功能。</p><p>　　小在小車的車頭還裝置有超聲波探測模塊HC-SR04，當前方檢測到障礙物時，小車能夠做出相應(yīng)的反應(yīng)。</p><p>　　總體設(shè)計框圖如圖3-1。</p><p

41、>　　圖3-1 總體設(shè)計框圖</p><p>　　3.2 電源電路設(shè)計</p><p>　　電壓的穩(wěn)定性尤其重要，對此專門設(shè)計了穩(wěn)壓電路。使用7805三端穩(wěn)壓集成塊，可以保持電壓為+5V不變。同時開關(guān)起到了為最小系統(tǒng)板上的程序燒寫提供電源的作用。電源電路如下圖3-2所示。 </p><p>　　圖3-2 5V穩(wěn)壓電源</p><p>　

42、　3.3 電機驅(qū)動電路設(shè)計</p><p>　　L293D 共有16個引腳，屬于DIP封裝。是四倍高電流的H橋驅(qū)動程序。雙極型脈沖調(diào)寬有很多的優(yōu)點，比如低速時更平穩(wěn)；釋放連續(xù)電流；能夠四角限運行；電機停止工作后產(chǎn)生微振電流，有助于除去轉(zhuǎn)動時的靜摩擦死區(qū)等。L293D的使能信號可以起到調(diào)節(jié)脈寬的作用，給H橋電路輸入不同的值后，那么馬達向什么方位旋轉(zhuǎn)就會有所不同。不僅如此，在L293D的一個芯片上存在有兩個H橋電路，

43、這就說明兩個電機可以同時被一個芯片直接控制。電機含有三個必備的信號，一個是使能信號EN12，另外的是旋轉(zhuǎn)方向的控制信號IN1和IN2。當IN1=1、IN2=0時，電機開始正向的進行轉(zhuǎn)動，當IN1=0、IN2=1時，電機開始相反的進行轉(zhuǎn)動。選中一PWM與使能端引腳相連接，那么PWM的占空比直接與整個電機的旋轉(zhuǎn)速度掛鉤。選中一I/O口，通過反向器74HC14與兩個方向控制信號的引腳相連接，使其控制轉(zhuǎn)向問題。</p><p

44、>　　L293D引腳圖如下圖3-3所示。</p><p>　　圖3-3 L293D引腳圖</p><p>　　其中L293D電路原理圖和內(nèi)部邏輯等效圖如下圖所示。</p><p>　　圖3-4 電機驅(qū)動原理圖</p><p>　　圖3-5 L293D內(nèi)部等效圖</p><p>　　3.4 黑線循跡設(shè)計與實現(xiàn)<

45、;/p><p>　　小車循跡的原理是在白色路面中貼有黑色膠帶的軌道上運行，因為不同的顏色對光線的吸收程序不一樣，自然反射回去的數(shù)據(jù)就不同，所以通過最后收到的反射光的情況就可以判斷道路的黑白。本設(shè)計采用應(yīng)用廣泛且操作比較簡單的紅外光線探測方法。</p><p>　　紅外光線探測法其實原理十分簡單，就是紅外線對于各種各樣的顏色有不同的反射性質(zhì)。小車開始前進，那么傳感器的紅外發(fā)射二極管就會往外放出紅

46、外線，若此時小車行駛在白色的路面上，置于車底的紅外發(fā)射管發(fā)出的紅外線會被反射回來，接收管一旦接收到紅外信號，那么就會導(dǎo)通光敏三極管，從而輸出低電平，經(jīng)過電壓比較器后送往單片機控制。若小車一旦開始位于黑色膠帶軌道的上方，黑色物體就能夠吸收一直釋放出來的紅外線，此時的三極管立即就被阻斷了，放出的信號變化為高電平。這樣一來用到紅外線就可以判斷是否有信號。然后前面的信號會被傳送往單片機繼續(xù)判斷，若I/O口發(fā)現(xiàn)是高電平的信號，則意味著光線并沒有被

47、反射回來而是被黑色吸收，小車是處于黑色膠帶上前進。相反，若是發(fā)現(xiàn)信號為低電平，說明車子正處于在白色路道上。即是說若小車底部的紅外線接收管遇到黑線則輸入電平為高電平，反之則為低電平。避障亦是此原理。</p><p>　　傳感器原理圖如圖3-6所示。</p><p>　　圖3-6 傳感器模塊電路原理圖</p><p>　　3.5 紅外避障電路的設(shè)計</p>

48、<p>　　紅外線避障的原理和黑線循跡基本相似，都是利用光線反射性質(zhì)，只要有阻礙物體在前方擋路，之前施放出的光線就可以被反射回來。所以傳感器會輸出的電平就為0，L3、L4燈會亮起來。當前方?jīng)]有遇到障礙物時，由于傳感器位于小車的上方，因此傳感器反射能力不強，只能反射少許的紅外光線，不能夠使得傳感器運作，所以傳感器輸出電平1。只要通過單片機來檢測傳感器的輸出端電平是高還是低，就能得知是否遇到障礙。</p><

49、p>　　3.6 超聲波避障的設(shè)計</p><p>　　3.6.1 超聲波避障原理</p><p>　　本設(shè)計實現(xiàn)避障功能選取的是超聲波探測傳感器。把這個傳感器固定在小車的最前方，事先調(diào)整好測量的距離，只要在能夠檢測到的距離內(nèi)，一旦有阻礙物體出現(xiàn)在道路前面，單片機就可以立即收到由傳感器發(fā)來的信號，從而發(fā)出命令讓小車開始改變原始的方向，避免撞上障礙物。所以超聲波傳感器的優(yōu)點還是很多的，頻

50、率高，速度快，方向性又好。</p><p>　　3.6.2 超聲波模塊工作原理</p><p>　　本設(shè)計采用的是HC-SR04超聲波探測模塊，給一個高電平的信號（大于10千赫茲），HC-SR04模塊就會釋放出八個方波（約40千赫茲），而且檢測是否信號返回來完全是自動的。一旦模塊這邊收到了返回的信號，就會讓IO輸出一個高電平，高電平維持了多長的時間，就表明超聲波從發(fā)出到回來一共是多少時間。

51、測試距離有一個公式等于高電平維持的時間乘以聲速，因為是往返的距離，所以還要除以2。</p><p>　　選取超聲波完成避障的電路連接如圖3-7所示。</p><p>　　圖3-7 超聲波避障電路原理</p><p><b>　　第4章 軟件設(shè)計</b></p><p>　　4.1 軟件設(shè)計思想</p>&l

52、t;p>　　本設(shè)計屬于單片機控制系統(tǒng)的設(shè)計，除了相應(yīng)的系統(tǒng)硬件方面相關(guān)的設(shè)計，對于智能小車的不同功能的實現(xiàn)也需要著不同的應(yīng)用程序。因此，在設(shè)計過程中軟件設(shè)計也占有重要的地位。</p><p>　　我在進行軟件相關(guān)設(shè)計時，并沒有采用傳統(tǒng)的整體代碼編寫，而是將整體分割成n個不同的部分，每一個部分都可以被稱作是一個模塊。其實這些所謂的模塊都只是單獨的程序代碼，它們都對應(yīng)著相關(guān)的功能，為每個功能程序的實現(xiàn)模塊，這樣

53、的設(shè)計方法其實就是模塊程序設(shè)計法。</p><p>　　模塊程序設(shè)計法有如下的一些優(yōu)點：</p><p>　　每個模塊都很容易去編寫，并且單獨的去調(diào)試更為方便；</p><p>　　這些模塊單獨實現(xiàn)自己的功能，不會互相影響和沖突；</p><p>　　模塊的程序代碼更易被調(diào)用，可以隨時利用現(xiàn)有的程序。</p><p>

54、　　本系統(tǒng)軟件采用模塊化結(jié)構(gòu)，由黑線循跡程序、紅外避障程序、超聲波避障程序、紅外遙控程序構(gòu)成。</p><p>　　4.2 黑線循跡程序設(shè)計</p><p><b>　　部分程序清單如下：</b></p><p>　　4.3 紅外避障程序設(shè)計</p><p><b>　　部分程序清單如下：</b>&

55、lt;/p><p>　　4.4 超聲波避障程序設(shè)計</p><p><b>　　程序清單如下：</b></p><p><b>　　第5章 系統(tǒng)調(diào)試</b></p><p><b>　　5.1 硬件調(diào)試</b></p><p>　　硬件調(diào)試，對系統(tǒng)的每個模塊

56、分別進行調(diào)試，主要的目的是調(diào)試各個模塊的功能是否按照要求實現(xiàn)。調(diào)試的過程包括檢查硬件實物電路的連接與邏輯圖是否一致無誤，用萬用表檢測電路是否存在短路、斷路的情況，器件的規(guī)格屬性和極性是否存在錯誤。當這些檢測完畢以后，再用萬用表檢測一下位于電路板電源兩端之間的電阻，排查以免存在電源短路的情況。</p><p><b>　　5.2 軟件調(diào)試</b></p><p>　　本

57、系統(tǒng)采用的是STC89C52作為核心模塊，因此軟件調(diào)試起來比較容易。開發(fā)環(huán)境選用的是keil軟件，此軟件可以判斷出程序的語法和邏輯錯誤，使得調(diào)試更為簡單方便。由于本系統(tǒng)是通過分模塊的方式來進行程序的設(shè)計，所以在軟件調(diào)試時各個模塊會分別地被調(diào)試。如小車黑線循跡程序，調(diào)試到此模塊時只需將其放入一個子程序中單獨地進行測試，如果能夠順利完成指定的功能即視為通過測試，否則就修改程序后再不斷測試直到成功通過。</p><p>

58、;<b>　　5.3 軟硬聯(lián)調(diào)</b></p><p>　　本系統(tǒng)的調(diào)試方法主要由硬件調(diào)試、軟件調(diào)試和軟硬件聯(lián)調(diào)來實現(xiàn)。因為在整個系統(tǒng)中采用的是模塊程序設(shè)計法，所以對各個模塊進行逐級調(diào)試時更為方便。先是對單片機控制模塊、避障傳感器模塊、電機控制模塊、超聲波探測模塊的分別調(diào)試，最后將所有模塊組合成一體再進行整體的調(diào)試。即是說若硬件調(diào)試和軟件調(diào)試都基本通過后，再進行系統(tǒng)的軟硬件聯(lián)調(diào)。按照模塊化的

59、設(shè)計理念由上而下地對各個模塊依次調(diào)試，最后再連接成一個完整的系統(tǒng)調(diào)試。</p><p><b>　　5.4 成果展示</b></p><p>　　當系統(tǒng)的調(diào)試任務(wù)都完成后，還要對本設(shè)計的功能進行測試。在預(yù)先設(shè)計好的軌道上，檢驗小車的功能能否一一實現(xiàn)。</p><p><b>　　5.4.1 實物圖</b></p>

60、;<p>　　圖5-1 小車實物圖</p><p>　　5.4.2 黑線循跡</p><p>　　圖5-2 小車黑線循跡圖</p><p>　　在地面上預(yù)先設(shè)定好的一條黑色的軌跡，智能小車啟動后能夠沿著這條黑線循環(huán)地行駛而不會出現(xiàn)偏離軌道的情況。</p><p>　　5.4.3 紅外避障</p><p>

61、　　圖5-3 小車紅外避障圖</p><p>　　將智能小車放入一個周圍充滿著障礙物的環(huán)境中，小車的紅外探測器能夠發(fā)射紅外光探測前方有無障礙，然后反饋信號使得小車可以做出判斷從而躲避開身邊的障礙。</p><p>　　5.4.4 超聲波避障</p><p>　　圖5-4 小車超聲波避障圖 </p><p&g

62、t;　　在智能小車的車頭上安裝好超聲波探測模塊，當小車行駛途中檢測到前方有障礙物時，就會立即停止然后向反方向行駛，檢測障礙物的距離設(shè)定也可以進行調(diào)整。</p><p>　　5.4.5 紅外遙控</p><p>　　通過紅外遙控器發(fā)送出操作的信號，每個按鍵都對應(yīng)著不同的數(shù)字編碼，此時的發(fā)射器能夠發(fā)出一個按下的數(shù)字編碼，然后被紅外接收模塊的輸出端接收。單片機最終就會解碼出之前的數(shù)字編碼從而清楚

63、是哪個按鍵被按下，讓小車開始實現(xiàn)對應(yīng)的前進、后退、左右轉(zhuǎn)向和停止等動作。</p><p>　　圖5-5 小車紅外遙控圖</p><p><b>　　結(jié)束語</b></p><p>　　本次設(shè)計的基于單片機的智能小車系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)多功能的展示，基本上達到了預(yù)期的目標。在設(shè)計的途中并非一帆風順，也遇到了許多的問題，其中主要包括兩大難點。首先是電路實物

64、的焊接和復(fù)雜電路的檢測，非?？简灪附拥募夹g(shù)水平和電路檢測等操作能力。在焊接上由于實驗室的設(shè)備比較優(yōu)良，所以焊接的工作相對來說并非十分困難，電路的檢測就比較困難了，各種復(fù)雜交錯的電路，需要一次次的查驗，一次次的修改之后才能保證電路連接正確從而完成智能小車的正常工作。其次就是軟件程序的編寫和修改。本設(shè)計的智能小車要實現(xiàn)許多的功能從來滿足多功能化的要求，那么每個功能的實現(xiàn)都要有對應(yīng)的程序代碼編寫，而且程序代碼編寫的好壞會直接影響到功能的準確度

65、。所以在程序編寫上下個大功夫，每一段代碼都要反復(fù)的斟酌以求最優(yōu)。但是由于本設(shè)計軟件程序采用了分模塊化的方式，所以針對各個模塊的程序編寫并非特別復(fù)雜，難就難在需要將所有的模塊設(shè)計拼接為一個整體而且能夠相互兼容?？傊?，通過本次的設(shè)計實踐使我掌握了一些軟件程序編寫的技巧和檢測的手段，并且更深入地了解到了單片機的工作原理，提高了對單片機的操作能力。</p><p>　　由于本設(shè)計系統(tǒng)采用了STC89C52單片機作為主控芯

66、片，結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，功能全面，并且采用了模塊化的設(shè)計方式后提高了系統(tǒng)的可移植性，總體的設(shè)計方案也比較合理，完全符合題目的基本要求與當今智能化的設(shè)計理念。在設(shè)計的過程中，方案的選擇是整個系統(tǒng)的一個難點，因為不同方案的選擇就決定了對應(yīng)的模塊的性能的變化，選取最適合、最優(yōu)化的方案是極其重要的，所以到底采用哪一種方案要及其慎重，因此我通過大量的測試，對于每一種方案所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)記錄并且分析，多次的測試之后取平均值來對比，最終選取最優(yōu)的方案。另

67、外在系統(tǒng)的調(diào)試上也存在許多的難題，對于整個系統(tǒng)的調(diào)試需要分步進行，軟件方面和硬件方面都需要調(diào)試，在軟件上調(diào)試代碼的錯誤相對比較簡單，只需要修改有誤的代碼即可完成工作，但是對于硬件電路的調(diào)試就很困難了，需要從許多的地方來進行檢測，一一排除，從來使得小車的各個功能都能正確的實現(xiàn)。</p><p>　　智能小車屬于新型的技術(shù)性產(chǎn)品，雖然目前來說在這方面并沒有完善的研究和開發(fā)，但它已經(jīng)漸漸地步入了科學調(diào)研的視野之內(nèi)，許多

68、國家對這方面已經(jīng)開始了研發(fā)和測試，相信其在未來有著廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域和良好的發(fā)展前景。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1] 趙旭東,魏慧竹,李曦.基于紅外線傳感器的智能尋跡小車設(shè)計[J].四川水泥. 2016(10)：37-42. </p><p>　　[2] 張丹,師寧.基于MC9S12XS128單片機的智能

69、小車設(shè)計系統(tǒng)[J].電子技術(shù)與軟件工程.2016(20)：83-96. </p><p>　　[3] 聶茹.基于單片機的WIFI智能小車系統(tǒng)[J].微型電腦應(yīng)用.2016(10)：20-24. </p><p>　　[4] 趙龍,王星,車通.智能小車的設(shè)計[J].企業(yè)技術(shù)開發(fā).2012(20)：75-78. </p><p>　　[5] 雷銀.智能小車[J].電子制

70、作.2011(06)：44-46. </p><p>　　[6] 嵌入之夢.小車大觀[J].電子制作.2011(12)：24-28. </p><p>　　[7] 鄭海城,楊冬濤,劉燕,陳學躍,陸炯鑫.基于藍牙控制的智能小車設(shè)計[J].電腦與電信.2016(05)：48-54. </p><p>　　[8] 丁一峰.智能小車的設(shè)計與應(yīng)用探討[J].散文百家(新語文活

71、頁).2016(01)：12-22. </p><p>　　[9] 李玲香,羅鵬.智能小車對提高智能居家系統(tǒng)穩(wěn)定性的應(yīng)用研究[J].湖南科技學院學報.2014(05)：90-94. </p><p>　　[10] 徐錦鋼,楊克,沈緐.大學生電子設(shè)計競賽智能小車的制作研究[J].江西電力職業(yè)技術(shù)學院學報.2013(04)：54-68. </p><p>　　[11]

72、李瀚霖.智能小車研究與設(shè)計[J].科技致富向?qū)?2011(26):14-18.</p><p>　　[12] 周淑娟.基于單片機智能尋跡小車的設(shè)計方案[J].工業(yè)技術(shù)與職業(yè)教育.2011(9):55-74.</p><p>　　[13] 黃杰.基于模糊控制的智能車輛設(shè)計[J]中國科技信息.2010(20):88-94.</p><p>　　[14] 陳鐵軍.智能控制

73、理論及應(yīng)用[M].北京：清華大學出版社，2009:42-45.</p><p>　　[15] 張毅剛，彭喜元.單片機原理及應(yīng)用[M].高等教育出版社，2010:60-66.</p><p>　　[16] 姚培.基于單片機控制的智能循跡避障小車[J].機電信息.2010(12):12-18.</p><p>　　[17] 楊剛.電子系統(tǒng)設(shè)計與實踐[J].電子工業(yè)出版社

74、，2009:84-92.</p><p>　　[18] 趙振德.多功能遙控智能小車的制作[J].電子制作.2011(4):55-62.</p><p>　　[19] 隋研.基于數(shù)字PID的智能小車控制[J].雜志商店.2012:19-23.</p><p>　　[20] 余澤平,余威明.多功能電子焊接操作臺的設(shè)計[J].電子世界.2013:42-46.</p&

75、gt;<p><b>　　附錄 原理圖</b></p><p><b>　　致謝</b></p><p>　　本次的畢業(yè)設(shè)計暫時告一段落，這也就說明我即將要告別生活四年的大學校園。大學的生活是無比的美好，在此期間我結(jié)識了許多朋友和恩師，對我來說實在是一件幸事。一個有才的朋友就像是一本書，和他們交流就仿佛讀書一般能夠?qū)W習到許多新鮮有用

76、的知識，并且還有許多誨人不倦的老師需要感謝，這些教師們不僅僅掌握并且精通各種專業(yè)知識，在教學水平上更是無可挑剔。在大學期間我在工作上、學習上、精神上都有了質(zhì)的飛躍，這除了我自身努力奮進、刻苦學習之外，與老師和同學們的幫助是分不開的，就是因為有了這樣的教師和朋友們，我才能更好的享受大學的美好生活，更好的拼搏奮斗，實現(xiàn)自身的價值。</p><p>　　畢業(yè)論文的設(shè)計過程中并非一帆風順的，期間我也遇到了大大小小、各式各

77、樣的困難和疑惑。所以在此我要由衷地感謝我的指導(dǎo)老師xxx老師對我不厭其煩的講解并提供了許多寶貴的修改意見。除了xxx老師的專業(yè)知識水平外，他那嚴謹?shù)膽B(tài)度和工作的熱情都是我值得學習的地方，必定在我今后的生活和工作中產(chǎn)生積極作用。此次的畢業(yè)論文設(shè)計讓我受益匪淺，我深刻地感受到只有真正用心地去做一件事情才能把它做好，同時也更加認識到專業(yè)知識的重要性。論文設(shè)計的期間雖然漫長但又無比的充實，就如同自己播種澆水，當那棵參天大樹長出來時，就會充滿了成

78、就感。不僅僅是論文的完成，在今后的生活和工作中都應(yīng)該抱著全力以赴的態(tài)度去做，才能收獲到勝利的果實。</p><p>　　在這里，那些所有在大學里教書育人的教師們，我想對你們表示感謝，還有校領(lǐng)導(dǎo)、各個學院的院領(lǐng)導(dǎo)們，感謝你們對學生們的關(guān)心和幫助，并且給我們提供了良好的學習環(huán)境。同時感謝金陵科技學院電子信息工程學院為我們提供的實驗室和在設(shè)計器材上的大力幫助。</p><p>　　大學四年的生活