遥控小汽车毕业设计说明书

基于单片机遥控小汽车的设计（硬件部分）学 院：机电与自动化学院专 业：电气自动化技术 0803姓 名：陈敦卫学 号：20082822113指导教师： 段丽娜 2011 年 6 月基于 89C51 遥控小汽车的设计 （硬件部分）Based on 89C51 Remote control cars design (Hardware part)摘 要根据题目要求，本设计采用 AT89C2051 单片机构成主从式的控制系统，双机采用串行接口通信。红外遥控部分采用遥控车模专用编、解码芯片 TX-2/RX-2，提高控制的可靠性。采用红外传感器进行里程检测；超声波传感器进行障碍识别；感光电阻辅以步进电机控制的转动机构进行光源方向的检测，并能用软件控制小车行驶到光源附近。采用步进电机对小车的转向进行精确的控制，同时用红外传感器对转向的角度进行校正。此外，采用四位 LED 数码管和若干 LED 发光二极管显示时间、行进的里程以及小车的各种状态；采用 AT89C2051 串行 EEPROM 记录小车的行驶轨迹，并能按照所记录的轨迹自动行驶。本次设计基于完备的软硬件系统，很好的实现了红外遥控功能，启动和停止，自动或手动；前或后直线行进；任意曲线行进；测距避障功能；显示行进距离；精确查找光源等一些功能。关键词：单片机 超声波传感器 发射装置 接收装置 红外遥控。AbstractAccording to the topic, my design needs to adopt two AT89C51 to form a control system of principal and subordinate. The communication between the two MCU is to adopt the serial port. Meanwhile, launch end join with insult male genital 61 sound recognition system that board make remotely, can finish the remote control function of the pronunciation, and it adopts the infrared sensor to measure the mileage; The ultrasonic sensor carries on the obstacle to discern; Sensitization resistance complement in order to walk into whom electrical machinery control rotate organization carry on measuring, direction of the light source, The small car can go to the adjacent place of the light source with the software .The design adopts serial EEPROM of AT24C08 to write down the orbit of the car , and can repeat the route automatically which has been recorded.The Design is on the basis of the complete software and hardware system, and the small car has the function of sound remote control, following any curve, recording the route where it has gone, finding out the light source, and can repeat the route automatically which has been recorded.Key words: Singlechip89C51 Sensor Electropult Receiver RemoteControl.目 录摘要 Abstract绪论 11 遥控小汽车的总体设计 41.1 总体设计思路 41.2 设计方案论证与比较 41.2.1 轨迹探测模块设计与比较 41.2.2 数据存储比较 51.2.3 障碍探测模块方案分析与比较 51.3 课题背景 61.4 课题内容及安排 71.5 本章小结 72 遥控小汽车的硬件设计 82.1 硬件设计的整体思路 82.2 单片机的选择 92.2.1 单片机最小系统 112.3 发射电路的设计 132.4 电机驱动电路的设计 142.5 接收电路的设计 142.6 本章小结 153 遥控小汽车的软件设计 163.1 发射板控制程序的设计 163.2 接收处理程序的设计 173.3 源程序的设计 183.4 本章小结 194 系统调试部分 204.1 系统测试数据分析 204.2 本章小结 20结论 21致谢 22参考文献 23附录 1 程序清单 24西南交通大学本科毕业设计（论文） 第 1 页绪 论随着汽车工业的迅速发展，关于汽车的研究也就越来越受人关注。全国电子大赛和省内电子大赛几乎每次都有智能小车这方面的题目，全国各高校也都很重视该题目的研究。可见其研究意义很大。本设计就是在这样的背景下提出的，指导教师已经有充分的准备。本题目是结合科研项目而确定的设计类课题。采用红外遥控技术，通过遥控命令对小汽车行驶状态进行控制，如前进、后退、左转和右转。并配合相应的传感器实现小汽车的自动避障，当小汽车检测到四周都有障碍物时，能够实现自动停车。根据题目的要求，确定如下方案：在现有玩具电动车的基础上，加装、红外线、超声波传感器及金属探测器，实现对电动车的速度、位置、运行状况的实时测量，并将测量数据传送至单片机进行处理，然后由单片机根据所检测的各种数据实现对电动车的智能控制。单片机以其强大的控制能力已经被广泛应用于诸多领域，配以各种接口传感器可以实现系统的智能化。从最初的 8 位控制器到现在的 16 位，32 位控制器都还有河大的发展和应用空间。本设计采用 MCS-51 系列中的 89C51 单片机。以 89C51 为控制核心，利用超声波传感器检测道路上的障碍，控制电动小汽车的自动避障，快慢速行驶，以及自动停车，并可以自动记录时间、里程和速度，自动寻迹和寻光功能。89C51 是一款八位单片机，它的易用性和多功能性受到了广大使用者的好评。它是第三代单片机的代表。at89C51 是一种带 4K 字节闪烁可编程可擦除只读存储器（FPEROMFalsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压，高性能 CMOS8 位微处理器，俗称单片机。89C2051 是一种带 2K 字节闪烁可编程可擦除只读存储器的单片机。单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除 100 次。该器件采用 ATMEL 高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的 MCS-51 指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能 8 位 CPU 和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL 的 89C51 是一种高效微控制器，89C2051 是它的一种精简版本。89C51 单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案 。西南交通大学本科毕业设计（论文） 第 2 页本设计就采用了比较先进的 89C51 为控制核心，89C51 采用 CHOMS 工艺，功耗很低。该设计具有实际意义，可以应用于考古、机器人、医疗器械等许多方面。尤其是在足球机器人研究方面具有很好的发展前景；在考古方面也应用到了超声波传感器进行检测。所以本设计与实际相结合，现实意义很强。第三代单片机包括 Intel 公司发展 MCS-51 系列新一代产品，如8C15280C51FA/FB80C51GA/GB8C4518C452,还包括了PhilipsSiemensADMFujutsuOKIHarria-MetraATMEL 等公司以 89C51 为核心推出的大量各具特色与 80C51 兼容的单片机。12新一代的单片机的最主要的技术特点是向外部接口电路扩展，以实现 Microcomputer 完善的控制功能为己任，将一些外部接口功能单元如 A/DPWMPCA(可编程计数器阵列)WDT(监视定时器)高速 I/O 口计数器的捕获/比较逻辑等。这一代单片机中，在总线方面最重要的进展是为单片机配置了芯片间的串行总线，为单片机应用系统设计提供了更加灵活的方式。Philips 公司还为这一代单片机 89C51 系列 8C592 单片机引入了具有较强功能的设备间网络系统总线-CAN(Controller Area Network BUS) 2。 新一代单片机为外部提供了相当完善的总线结构，为系统的扩展与配置打下了良好的基础。 未来单片机技术的发展趋势可归结为以下 10 个方面：(1) 主流型机发展趋势。8 位单片机为主流，少量 32 位机，16 位机可能被淘汰。(2) 全盘 CMOS 化趋势。指在 HCMOS 基础上的 CMOS 化，CMOS 速度慢、功耗小，而 HCMOS 具有低功耗及低功耗管理技术等特点。(3) RISC 体系结构的发展。早期 CISC 指令较复杂，指令代码周期不统一，难以实现流水线（单周期指令仅为 1MIPS） 。采用 RISC 体系结构可以精简指令系统，使其绝大部分为单周期指令，很容易实现流水线作业（单周期指令速度可达 12MIPS） 。(4) 大力发展专用单片机。(5) OTPROM、flishROM 成为主流供应状态。西南交通大学本科毕业设计（论文） 第 3 页(6) ISP 及基于 ISP 的开发环境。FlishROM 的应用推动了 ISP（系统可编程技术）的发展，这样就可以实现目标程序的串行下载，PC 机可通过串行电缆对远程目标高度仿真、更新软件等。(7) 单片机的软件嵌入。目前的单片机只提供程序空间，没有驻机软件。ROM空间足够大后，可装入如平台软件、虚拟外设软件和用于系统诊断管理的软件等，以提高开发效率。(8) 实现全面功耗管理。如采用：ID、PD 模式、双时钟模式、高速时钟/低速时钟模式和低电压节能技术。(9) 推行串行扩展总线。(10) ASMIC 技术的发展。如一 MCU 为核心的专用集成电路（ASIC） 3。西南交通大学本科毕业设计（论文） 第 4 页1 遥控小汽车的总体设计1.1 总体设计思路本设计主要利用 AT89C2051 单片机作遥控发射器及接收处理器实现对电动小汽车行驶过程进行控制，无线传送用接收/发射模板完成，采用红外遥控技术，通过遥控命令对小汽车行驶状态进行控制，如前进、后退、左转和右转，通过桥式开关电路驱动电机。并配合相应的传感器实现小汽车的自动避障，当小汽车检测到四周都有障碍物时，能够实现自动停车。其中，主要研究内容为：单片机驱动电机、发射与接收电路板，红外传感器的应用等。设计结果应符合以下指标：(1) 通过简单的 I/O 口操作实现小汽车的前进、后退、左转、右转；(2) 在行走过程中可以改变小车的运动状态，实现小汽车的自动避障；(3) 在超出一定范围时能够自动停车。1.2 设计方案论证与比较1.2.1 轨迹探测模块设计与比较方案一：使用简易光电传感器结合外围电路探测。由于所采用光电传感器实际效果并不理想，对行