智能紅外避障小車的設(shè)計(jì)與制作

1、沈陽(yáng)理工大學(xué)課程設(shè)計(jì)專用紙NO. 成 績(jī) 評(píng) 定 表學(xué)生姓名魏玉柱班級(jí)學(xué)號(hào)1303070138專 業(yè)電子信息科學(xué)與技術(shù)課程設(shè)計(jì)題目智能紅外避障小車的設(shè)計(jì)與制作 評(píng)語(yǔ)組長(zhǎng)簽字：成績(jī)?nèi)掌?2015 年 1 月 9 日1沈陽(yáng)理工大學(xué)本科課程設(shè)計(jì)報(bào)告課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)學(xué) 院信息科學(xué)與工程學(xué)院專 業(yè)電子信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)生姓名魏玉柱班級(jí)學(xué)號(hào)1303070138課程設(shè)計(jì)題目智能紅外避障小車的設(shè)計(jì)與制作實(shí)踐教學(xué)要求與任務(wù):系統(tǒng)功能小車沿直線行駛，當(dāng)探測(cè)到前方有障礙物時(shí)停止，再后退，然后右轉(zhuǎn)彎，最后繼續(xù)前進(jìn)，如此反復(fù)。工作計(jì)劃與進(jìn)度安排講解設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求 2015年01月08日（1-4節(jié)）編寫(xiě)程序代碼 2015年0

2、1月08日（5-8節(jié)）程序測(cè)試及調(diào)試 2015年01月09日（1-4節(jié)）答辯驗(yàn)收 2015年01月09日（5-8節(jié)）指導(dǎo)教師： 2015年 1 月 日專業(yè)負(fù)責(zé)人：2015年 1 月 日學(xué)院教學(xué)副院長(zhǎng)：2015 年 1 月 日目錄1 設(shè)計(jì)思想與總體方案41.1 設(shè)計(jì)思想41.2 總體方案和框圖42 系統(tǒng)硬件組成及設(shè)計(jì)原理42.1 單片機(jī)單元42.2 紅外傳感器單元52.3 電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元62.4 蜂鳴器單元72.5 鍵盤輸入單元72.6 電源電路83 軟件設(shè)計(jì)84 硬件連接圖及源程序104.1 硬件連接圖104.2 源程序105 實(shí)物圖126 結(jié)束語(yǔ)12    

3、60;         智能紅外避障小車的設(shè)計(jì)與制作1.設(shè)計(jì)思想與總體方案1.1設(shè)計(jì)思想  小車沿直線行駛，當(dāng)探測(cè)到前方有障礙物時(shí)停止，再后退，然后右轉(zhuǎn)彎，最后繼續(xù)前進(jìn)，如此反復(fù)。1.2總體設(shè)計(jì)方案和框圖  本設(shè)計(jì)以AT89C2051單片機(jī)作為檢測(cè)和控制核心，用紅外光電開(kāi)頭探測(cè)障礙物，小車底盤作車體?？驁D如下：2.系統(tǒng)硬件組成及設(shè)計(jì)原理  本系統(tǒng)硬件部分由單片機(jī)單元，紅外傳感器單元，電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元，蜂鳴器單元，鍵盤輸入單元及電源單元組成。2.1單片機(jī)單元  本系統(tǒng)采用AT89C

4、2051單片機(jī)作為中央處理器，其主要任務(wù)是掃描鍵盤輸入的信號(hào)啟動(dòng)小車，讀P3.5判斷前方有無(wú)障礙物,并執(zhí)行相關(guān)動(dòng)作(本設(shè)計(jì)中P3.5=0時(shí)，前方有障礙；P3.5=1時(shí)前方無(wú)障礙），P1.4-P1.7是電機(jī)驅(qū)動(dòng)口；P3.7是蜂鳴器信號(hào)輸出；P3.5接紅外傳感器。2.2紅外傳感器單元  為簡(jiǎn)化硬件電路，傳感器單元采用了發(fā)射/接收一體化的紅外光電開(kāi)頭，型號(hào)E3F-DS30C4，點(diǎn)擊圖片可以查看其詳細(xì)資料。該傳感器為漫反射型，使用電壓范圍寬（DC6V-36V），探測(cè)距離可調(diào)節(jié)，最大可達(dá)30CM，輸出信號(hào)可直接與單片機(jī)的I/O口相連接。2.3電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元  PR5履帶式坦克底盤為雙電

5、機(jī)驅(qū)動(dòng)，轉(zhuǎn)彎非常靈活，本系統(tǒng)用常用的電機(jī)驅(qū)動(dòng)集成電路L293D控制兩只電機(jī)。L293D內(nèi)含2個(gè)H橋的高電壓大電流雙全橋式驅(qū)動(dòng)器，接收標(biāo)準(zhǔn)的TTL邏輯電平信號(hào)，可驅(qū)動(dòng)36V，2A以下的電機(jī)。2，7，10，15接輸入控制電平；3，6和11，14腳分別接兩只電機(jī)，1，9腳接控制使能端，控制電機(jī)停轉(zhuǎn)，單片機(jī)輸出兩組PWM信號(hào)，每一組PWM信號(hào)用來(lái)控制一個(gè)電機(jī)的轉(zhuǎn)速。現(xiàn)以其中一組電機(jī)為例來(lái)說(shuō)明：2，7腳輸入高/低或低/高，實(shí)現(xiàn)電機(jī)的正/反轉(zhuǎn)              

6、;                                           2，7腳均為高或均為低，實(shí)現(xiàn)電機(jī)停轉(zhuǎn)    

7、0;                                                 

8、0;  1腳為高電電平時(shí)，2，7腳輸入才有效，反之輸入無(wú)效（所以在本系統(tǒng)中將1和9腳接高電平），也可以在1腳輸入PWM信號(hào)，通過(guò)調(diào)整PWM的占空比來(lái)實(shí)現(xiàn)電機(jī)的無(wú)級(jí)調(diào)速（本系統(tǒng)中未使用）。2.4蜂鳴器單元設(shè)計(jì)為上電蜂鳴，按啟動(dòng)按鍵和有障礙物時(shí)蜂鳴一次。由三極管，蜂鳴器和電阻組成。2.5鍵盤輸入單元設(shè)計(jì)兩只按鍵，S2啟動(dòng)，由單片機(jī)掃描P3.4，此腳為低電平時(shí)啟動(dòng)；S1是停止，剛開(kāi)始想通過(guò)編程來(lái)實(shí)現(xiàn)，后來(lái)在與朋友交流時(shí)，決定把S1裝在復(fù)位電路中，這個(gè)辦法既簡(jiǎn)單又有效，呵呵。2.6電源電路系統(tǒng)采用兩組電壓供電，+8.4V是電機(jī)驅(qū)動(dòng)電壓，+5V供給單片機(jī)，L239D及蜂鳴器電路等。3

9、.軟件設(shè)計(jì) 由于系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)的功能比較簡(jiǎn)單，所以程序也比較簡(jiǎn)單。想要實(shí)現(xiàn)小車的前進(jìn)，停止，后退和右轉(zhuǎn)彎，單片機(jī)在各個(gè)階段P1口的狀態(tài)如下：P1=01100000=60H(十六進(jìn)制),  P1.7=0      P1.6=1      P1.5=1      P 1.4=0 , 小車前進(jìn)P1=10010000=90H(十六進(jìn)制),  P1.7=1      P1

10、.6=0      P1.5=0      P1.4=1,    小車后退P1=00000000=00H(十六進(jìn)制),  P1.7=0      P1.6=0      P1.5=0      P1.4=0,     小車停止P1=01010000=50H(十六進(jìn)制),

11、  P1.7=0      P1.6=1      P1.5=0      P1.4=1,     小車右轉(zhuǎn)4.硬件連接圖及源程序4.1硬件連接圖4.2源程序     ORG  000H             

12、;       ，開(kāi)機(jī)初始化      MOV A,#00H                  MOV P1,A                  &

13、#160;  ，P1口清零      LCALL BING                ，上電蜂鳴START:MOV C, P3.4      MOV 22H,C      JB 22H,START      

14、0;     ，按鍵掃描   LCALL BING                   ，按下按鍵時(shí)蜂鳴      JNB 22H,QIDONG      ，按下按鍵轉(zhuǎn)QIDONGQIDONG:LCALL DEL    

15、  ，延時(shí)啟動(dòng)       LCALL DEL             LCALL DELDETECT:MOV C,P3.5     ，檢測(cè)程序       MOV 24H,C    JB 24H,ADVAN       

16、;         JNB 24H,STOPADVAN:MOV A,#60H       ，前進(jìn)子程序      MOV P1,A   LCALL DEL   AJMP DETECT              ，返回檢測(cè)程序STOP:LCA

17、LL BING          ，停止子程序，調(diào)蜂鳴程序     MOV A,#00H     MOV P1,A  LCALL DEL                      ，此處可設(shè)置停止時(shí)間

18、  LCALL DEL  LCALL DEL  LCALL DEL  LCALL DELRETRE:MOV A,#90H       ，后退子程序      MOV P1,A   LCALL DEL                   &#

19、160; ，此處可設(shè)置后退時(shí)間   LCALL DEL   LCALL DEL   LCALL DEL    LCALL DEL   LCALL DELRIGHT:MOV A,#50H         ，右轉(zhuǎn)子程序      MOV P1,A   LCALL DEL      &

20、#160;             ，此處可設(shè)置右轉(zhuǎn)彎時(shí)間   LCALL DEL   LCALL DEL   LCALL DEL    LCALL DEL   AJMP DETECT              ，一個(gè)避障動(dòng)作結(jié)束，返回檢測(cè)

21、程序BING:CLR P3.7                 ，蜂鳴器蜂鳴子程序     LCALL DEL1  SETB P3.7  RET