智能小車說(shuō)明書

1、基于STC12C5A60S2單片機(jī)智能輪式小車設(shè)計(jì)摘要：以STC12C5A60S2單片機(jī)為核心，由主控模塊、傳感器模塊、電機(jī)驅(qū)動(dòng)模 塊等組成，完成路面信息檢測(cè)、循跡，尋找火源，直流電機(jī)控制等功能。路面 信息檢測(cè)、循跡采用紅外光電尋跡傳感器判斷接收地面反射光線的方式反饋， 通過(guò)高低電平來(lái)進(jìn)行路面檢測(cè)、 路徑判斷；尋找火源采用火焰?zhèn)鞲衅髋袛嗷鹪?所在方位；電機(jī)直流驅(qū)動(dòng)則用來(lái)保證小車以最快的速度行駛。關(guān)鍵詞：智能小車、STC12C5A60S2單片機(jī)、紅外傳感器、循跡傳感器、碰撞傳 感器、直流電機(jī)目錄弓丨 言一總體設(shè)計(jì)方案 1.1 設(shè)計(jì)方案論證 1.2 方案的總體設(shè)計(jì)框圖 2.1硬件模塊組成.2.2中

2、央處理器模塊二硬件模塊設(shè)計(jì)2.3 傳感器模塊三功能介紹四軟件設(shè)計(jì)五參考文獻(xiàn)引言只能作為現(xiàn)代社會(huì)的新產(chǎn)物是以后的發(fā)展方向。它可以按照預(yù)先設(shè)定的模塊 在一個(gè)特定的環(huán)境里自動(dòng)的運(yùn)作，無(wú)需人為管理，便可以完成預(yù)期所要達(dá)到的或 更高的目標(biāo)。本次設(shè)計(jì)一智能小車，小車能夠沿著特定軌跡行駛，躲避障礙物并能準(zhǔn)確尋找到火源，發(fā)出警告功能。在此過(guò)程中要通過(guò)單片機(jī)和各種傳感器實(shí)現(xiàn)小車的前 進(jìn)、后退、左轉(zhuǎn)和右轉(zhuǎn)等基本操作。通過(guò)這些基本功能再加上相關(guān)的傳感器實(shí)現(xiàn) 具有特定功能的智能小車。這里在履帶式小車上加裝紅外反射、循跡、火焰?zhèn)鞲?器，在STC12C5A60S2單片機(jī)的管理和相關(guān)程序的控制下，能完成自動(dòng)循跡及在復(fù)雜地形

3、的迷宮中尋找出路的功能。作品可以作為高級(jí)智能玩具，也可以作為大學(xué)生學(xué)習(xí)嵌入式控制的強(qiáng)有力的應(yīng)用實(shí)例，該系統(tǒng)將會(huì)有更廣闊的幵發(fā)前景。一.總體設(shè)計(jì)方案1.1 設(shè)計(jì)方案論證本次設(shè)計(jì)采用紅外傳感器來(lái)判定前方障礙的有無(wú)，使小車遇到障礙物時(shí)能即 使的避免的功能；采用火焰?zhèn)鞲衅鱽?lái)實(shí)現(xiàn)尋找火源的功能；采用紅外尋跡傳感器基本操作傳STC12C5A二感,硬件模塊-設(shè)計(jì)S2單片2.1硬件模塊組成1.2方案的總體設(shè)計(jì)框圖本次創(chuàng)新設(shè)計(jì)所用到的硬件模塊有：中央處理器模塊、傳感器模塊、直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、調(diào)試電路模塊。2.2中央處理器模塊本文采用的STC12C5A60S2單片機(jī)是宏晶科技生產(chǎn)的單時(shí)鐘 /機(jī)器周期(1T)的 單

4、片機(jī)，是高速/低功耗/超強(qiáng)抗干擾的新一代8051單片機(jī)，指令代碼完全兼容傳 統(tǒng)8051,但速度快8-12倍。內(nèi)部集成 MAX81C專用復(fù)位電路,2路PWM,8路高速10 位A/D轉(zhuǎn)換(250K/S),針對(duì)電機(jī)控制，強(qiáng)干擾場(chǎng)合。2.3傳感器模塊本次課程設(shè)計(jì)所用到的傳感器有： 碰撞傳感器、尋跡傳感器、火焰?zhèn)鞲衅鳌?1) 紅外尋跡傳感器: 工作原理：紅外尋跡模塊是利用紅外線反射的原理，根據(jù)反射的強(qiáng)度來(lái)判定顏色。本尋跡模塊是 用來(lái)識(shí)別黑白線，黑線輸出高電平，白線輸出低電平。由于使用的是紅外線，所以抗干擾能 力很強(qiáng)。這樣做更加確保了機(jī)器人的穩(wěn)定性。(2)紅外線反射型傳感器 工作原理:紅外線反射傳感器是利

5、用紅外線反射的原理，根據(jù)反射的強(qiáng)度來(lái)判定前方障礙的有無(wú)。當(dāng)電源接通后，紅外線傳感器就幵始工作了，當(dāng)小車距離障礙物達(dá)到 所設(shè)定的范圍時(shí)，傳感器接收到反射回來(lái)的紅外線達(dá)到一定程度后，傳感器內(nèi)部 通過(guò)三極管放大作用，輸出低電平，我們可以利用CPU判斷后，執(zhí)行相應(yīng)的程序，達(dá)到繞幵障礙物的目的。在距離適中的時(shí)候測(cè)量精度很高。由于使用的是紅外線， 所以抗干擾能力很強(qiáng)。這樣做更加確保了小車的穩(wěn)定性。應(yīng)用領(lǐng)域：一般可以制作料位液位計(jì)、報(bào)警器、自動(dòng)門、倒車防撞儀、玩具等。制作時(shí)只要安裝正確，上電即可工作，無(wú)需調(diào)整。？如有特殊要求可定制開(kāi)發(fā)。？（3）火焰?zhèn)鞲衅鳎汗ぷ髟恚夯鹧娴臒彷椛渚哂须x散光譜的氣體輻射和連續(xù)光

6、譜的固體輻射。不同燃燒物的火焰輻射強(qiáng)度、波長(zhǎng)分布有所差異，但總體來(lái)說(shuō)，其對(duì)應(yīng)火焰溫度的1-2微米近紅外波長(zhǎng)域具有最大的輻射強(qiáng)度?；鹧?zhèn)鞲衅魇菣C(jī)器人專門用來(lái)搜尋火源的傳 感器?；鹧?zhèn)鞲衅骼脤?duì)紅外線特別敏感的特點(diǎn)，將火焰的亮度轉(zhuǎn)化成高度變化 的電平信號(hào)，輸入到處理器中。應(yīng)用領(lǐng)域：火焰模塊主要用于測(cè)量環(huán)境光的強(qiáng)弱。？例如：滅火比賽時(shí)用于測(cè)量火焰值；？足球比賽時(shí)，用于確定足球的方向，等等。？三. 功能介紹本次創(chuàng)新設(shè)計(jì)主要實(shí)現(xiàn)的功能是：首先在預(yù)先設(shè)定的區(qū)域，小車沿黑線前進(jìn)， 在沿黑線前進(jìn)過(guò)程中如果遇到障礙物則自行繞過(guò)并繼續(xù)沿黑線前進(jìn)?；鹧鏌嵩磦?感器會(huì)搜尋一定范圍內(nèi)是否有火源，如果有則在行至火源處停止

7、并警報(bào)，然后繼 續(xù)搜尋下一個(gè)火源，搜尋可探測(cè)范圍內(nèi)是否有火源。四. 軟件設(shè)計(jì)/ #i nclude "reg52.h"#i nclude vstri ng.h>#i nclude "STC12C5A60S2.h"sbit TL=P3A2;/左傳感器sbit TR=P3A1;/右傳感器sbit red二卩0八3;/紅外傳感器sbit fmq=P0A6;/ 蜂鳴器float Fire=0;/火焰電壓值sbit MR1二卩3八7;/ 右輪sbit MR2=P3A6;sbit ML1=P3A5;/ 左輪sbit ML2二P3A4;bit flag=0;vo

8、id Delay_Ms( un sig ned int ms) un sig ned int i;while(ms-)for(i=0;i<125*10;i+)if(TL=1|TR=1)&&flag)retur n;void beep(void)un sig ned char i;for(i=0;i<5;i+)fmq=0;Delay_Ms(200);fmq=1;Delay_Ms(200);void MRF()MR1=1;MR2=0;void MRB()MR1=0;MR2=1;void MRP()MR1=0;MR2=0;void MLF()ML1=1;ML2=0;voi

9、d MLB()ML1=0;ML2=1;void MLP()ML1=0;ML2=0;void Forward。/ 前MRF();MLF();void TurnLeft() / 左MRP();MLF();void Back() / 退MRB();MLB();void Stop() / 停MRP();MLP();void TurnRight() / 右MLP();MRF();void xunji(void)/ 循跡if(TL=0&&TR=0)MRF();MLF();if(TL=1 &&TR=0)Turn Left();if(TL=0&&TR=1)Tur

10、 nRight();*模塊*/float ADC_L()float ADC_Result;P1ASF=0x40;/P1ASF=01000000 P1A6 口作為模擬 A/D 轉(zhuǎn)換口AUXR1=OxO4;/ADRJ=1,高 2 位放在 ADC_RE中，低 8 位放在 ADC_RES中,轉(zhuǎn)換結(jié)果=1024*V in/VccDelay_Ms(10);ADC_Result二ADC_RESL+ADC_RES*256; /取值A(chǔ)DC_Result=(ADC_Result*500)/1024; / 轉(zhuǎn)換為電壓ADC_C0NTR=0x00;/關(guān)閉ADC以節(jié)約能量 return ADC_Result;void

11、avoid()Back();Delay_Ms(100);/倒退延時(shí)Tur nLeft();Delay_Ms(400);/左轉(zhuǎn)延時(shí)Forward。;Delay_Ms(400);/前進(jìn)延時(shí)flag=1;Tur nRight();Delay_Ms(400);/右轉(zhuǎn)延時(shí)Forward。;Delay_Ms(400);/前進(jìn)延時(shí)；過(guò)障礙Tur nRight();Delay_Ms(350); / 右轉(zhuǎn)延時(shí)flag=O;void mai n()float ADC_Val;/ SP=0x70;P1M0|=0x40;P1M1|=0x40;Forward。；while(1)ADC_Val= ADC_L();if(T

12、L=1 &&TR=1) / 循跡Forward。；else if(TL=1 &&TR=0)Tur nLeft();else if(TL=0&&TR=1)Tur nRight();else if(TL=0&&TR=0)Forward。；/ 循跡if(ADC_Val<300)stop();beep();while(ADC_Val<300)ADC_Val= ADC_L();if(red=0)avoid();五. 參考文獻(xiàn)1. 李正軍。計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。北京：機(jī)械工業(yè)出版社，20052. RamonPallas-Areny ，J

13、ohnG.Webster (美)。傳感器和信號(hào)調(diào)節(jié)，第 2 版。張倫譯。北京：清華大學(xué)出版社，20033. 船倉(cāng)一朗，土屋堯等(日)。機(jī)器人控制電子學(xué)。宗光華，楊洋，唐伯雁譯。北京：科學(xué)出版社，20044. 羅亞非等。凌陽(yáng)16位單片機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)。北京：北京航空航天大學(xué)出版社，20035.童詩(shī)白，華成英。模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)。北京：高等教育出版社，20036閻石。數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)。北京：高等教育出版社，19837.高峰編。單片微型計(jì)算機(jī)原理與接口技術(shù)。北京：科學(xué)出版社，20038.創(chuàng)新設(shè)計(jì)小結(jié)：本次創(chuàng)新設(shè)計(jì)我們選擇了制作一個(gè)智能消防小車。這次設(shè)計(jì)共用了2周的時(shí)間。兩周里我們經(jīng)過(guò)了選題、查找資料、設(shè)計(jì)方

14、案、選擇方案、組裝 小車、設(shè)計(jì)程序等過(guò)程。這些過(guò)程看似簡(jiǎn)單但是在設(shè)計(jì)中途，我們遇到了許 多問(wèn)題和困難。面對(duì)這些困難，有些通過(guò)我們互相討論得到解決，有些通過(guò) 查找資料解決，有些通過(guò)向同學(xué)請(qǐng)教解決。從發(fā)現(xiàn)問(wèn)題到解決問(wèn)題這一過(guò)程我覺(jué)得我們的學(xué)習(xí)能力得到了很大的鍛煉。但是我們也發(fā)現(xiàn)了許多自己的不足之處，例如我們的理論知識(shí)不夠充 足，一些基礎(chǔ)的知識(shí)掌握的不是很牢靠，在設(shè)計(jì)時(shí)細(xì)節(jié)的處理不夠好等。這 些不足之處正是我們所遇到問(wèn)題的根源， 也因?yàn)檫@些我們多走了很多彎路和 錯(cuò)路。能夠意識(shí)到自己的不足才能夠彌補(bǔ)這些不足之處，自身才能夠獲得進(jìn) 步，我想這也是我們這次創(chuàng)新設(shè)計(jì)的一個(gè)收獲吧。在設(shè)計(jì)中我們還用到了 STC

15、12C5A60S單片機(jī)，這屬于單片機(jī)這方面的知識(shí)，對(duì)于這方面是我知識(shí) 的薄弱方面，但是這次設(shè)計(jì)的核心就是對(duì) STC12C5A60S單片機(jī)的運(yùn)用，這 樣通過(guò)設(shè)計(jì)過(guò)程的再學(xué)習(xí)我發(fā)現(xiàn)我現(xiàn)在對(duì)單片的認(rèn)識(shí)更進(jìn)了一步。為了實(shí)現(xiàn)消防功能我門還運(yùn)用了循跡傳感器、光電傳感器、火焰?zhèn)鞲?器共三種傳感器。這三種傳感器在我們的日常生活中或許聽(tīng)到過(guò)，但是對(duì)絕 大部分人來(lái)說(shuō)接觸的并不多，就我來(lái)說(shuō)，說(shuō)實(shí)話我在設(shè)計(jì)之前我是沒(méi)見(jiàn)過(guò)的。 對(duì)于這三個(gè)新的東西，我們只能從資料上了解它們的性能，然后通過(guò)實(shí)驗(yàn)去 了解它們，從而將他們運(yùn)用到消防小車上。從這方面來(lái)說(shuō)大大的鍛煉了我們對(duì)新事物的接受能力，以及學(xué)習(xí)能力當(dāng)我們將小車組裝好后經(jīng)過(guò)多次的修改和調(diào)試測(cè)量，這次設(shè)計(jì)基本符 合我們預(yù)想的設(shè)計(jì)要求，由于受人為因素和軟硬件的限制，系統(tǒng)難免不了帶 來(lái)一些誤差，但通過(guò)調(diào)節(jié)和精確計(jì)算可以減小誤差，并且在不斷的摸索前進(jìn) 中我們學(xué)到了很多東西。特別是，在其他同學(xué)的幫助下，我們獲得的不只是 知識(shí)和成果，還有比之更重要的學(xué)習(xí)方法和解決問(wèn)題的能力，這將是我們一 生的財(cái)富，就像我們?cè)诶蠋煹膸椭虏粩嗟膶ふ抑蜷_(kāi)各個(gè)知識(shí)寶庫(kù)的金鑰 匙。通過(guò)這次創(chuàng)新設(shè)計(jì)，我