智能小车控制系统的设计

本科毕业设计论文题 目 智能小车控制系统的设计专业名称学生姓名指导教师毕业时间西北工业大学明德学院本科毕业设计论文毕业 任务书一、题目智能小车控制系统的设计二、指导思想和目的要求（1）掌握运用所学理论知识分析解决工程实际问题的一般方法；（2）培养分析问题、解决问题和独立工作的能力；（3）通过毕业实习、毕业设计及毕业答辩全过程的训练，加强老师与学生之间、学生与学生之间知识的相互交流，互相渗透，培养学术研讨的好学风；（4）要求同学们以满腔的热情、科学的态度，严谨的作风、 高度的责任感从事毕业设计工作；不得敷衍了事、马马虎虎、得过且过；提倡周密思考、大胆创新，反对死搬硬套、墨守陈规；提倡共同研究，反对相互抄袭；（5）要求遵守学校的各项规章制度，确保毕业设计顺利地、高质量地完成。三、主要技术指标采用微控制器的智能小车无论是作为商品还是学科竞赛都很受青睐。本设计对小车的运动控制采用遥操作，并有手动和自动两种模式可选，分别实现小车的遥控运行和自动寻迹。这是一种有较高性价比的设计，可以在消费类电子产品上推广，产生较大的经济和社会效益。（1）设计合理的技术方案；（2）选择适合本方案的 MCU，采用舵机和电机控制，实现手动和自动寻迹两种运动模式；手动模式实现对“前进、后退、左转、右转” 等遥控指令的实时执行，自动寻迹模式沿确定赛道完成前进运行；设计论文西北工业大学明德学院本科毕业设计论文（3）选择合适的光电传感器，实现小车运行中的自动避障；（4）功能完备、可靠；（5）系统的软硬件实现。四、进度和要求（1）第 1-3 周收集资料，根据需要学习相关的硬软件；（2）第 4 周进行系统概要设计，提出设计的总体思想；（3）第 5 周，初步确定设计方案；（4）第 6-12 周，完成系统硬、软件的设计，针对设计中存在的缺点和不足，不断完善设计方案；（5）第 13-14 周，撰写并修改论文；（6）第 15 周，完成论文，准备答辩资料。五、主要参考书及参考资料单片机应用相关资料；小车运动控制相关资料；西北工业大学明德学院本科毕业设计论文学生 指导教师 系主任 西北工业大学明德学院本科毕业设计论文I摘 要随着科技的发展，由微处理器和电子元件开发的智能玩具越来越受到消费者的青睐，相比较传统玩具，智能玩具能更好的发展儿童的智力，想象力，甚至能通过人机交流的方式为孩子的生活增添欢乐，作为智能玩具的一个品种，智能小车可以实现自动寻迹，遥控操作等功能，本设计是由高性价比的 C51 控制器加上寻迹传感器模块和无线遥控接收模块搭配而成，这是一种非常好的硬件设计方案，其优势在于所用的器件成本较低，可靠性较高，若进行市场推广，将会产生巨大的经济和社会效益。本文对智能小车概况做了阐述，并简要说明了寻迹和遥控的基本原理。在硬件设计方面，本论文以 ATMAL 公司的 AT89S52 单片机为控制核心，依靠光电对管传感器采集黑线情况，设计小车的寻迹算法，另外使用了无线接收器接收遥控信号来控制小车的前进、后退、转向等动作。软件方面，利用 C 语言编写小车的寻迹、遥控方案，设计出具有自动寻迹和无线控制功能的小车，小车能够在铺设的赛道上自动完成循黑线环绕一周，用户通过无线遥控使小车在自动寻迹和无线控制两种模式之间自由切换，本论文首先对系统的理论支持做了概述，然后对各模块的硬件接口电路进行了阐述，最后阐述了自动寻迹和无线控制的软件设计实现。关键字：红外寻迹，无线遥控，微控制器西北工业大学明德学院本科毕业设计论文IIABSTRACTWith the development of science and technology, developed by microprocessor and electronic components of smart toys more and more get the favour of consumer, instead of traditional toys, and can even children man-machine communication, high ratio of C51 controller combined with tracking sensor module and the wireless remote control receiving module is a very good solution, its advantage lies in the low device cost, high reliability, so it is suitable for market promotion, and will produce great economic benefit and social benefit.In this paper, the general situation in this paper, the intelligent car and briefly illustrates the tracking and the basic principle of remote control. In terms of hardware design, this thesis ATMAL company AT89S52 single chip microcomputer as control core, rely on the photoelectric sensor to collect the black thread, the pipe design car tracking algorithm, using the wireless receiver remote control signal to control the car forward, backward, steering movements. Software, using C language programming, design the car tracking algorithm. Designed with automatic tracking and wireless control function of the car: car can automatically follow the black line on the laying of track around a week, and at any time during the process of marching switch remote control function.This paper first makes a brief introduction to the system theory support to do, and then the hardware interface circuit of every module are expounded, finally expounds the software design of automatic tracking and wireless control implementation.KEY WORDS ：infrared tracking, wireless remote control, MCU.西北工业大学明德学院本科毕业设计论文III目 录第一章 绪论 .51.1 课题研究背景 .51.2 寻迹控制介绍 .5第二章 硬件模块的论证与分析 .62.1 轨迹探测模块设计与比较 .62.2 微控制器模块论证与分析 .62.3 电机驱动模块论证与分析 .72.4 电机选型的论证与分析 .72.5 车体部分论证与分析 .8第三章 AT89S52 单片机简介 .93.1 AT89S52 单片机详细介绍 .93.1.1 微处理器 .93.1.2 数据存储器 .93.1.3 程序存储器 .93.1.4 中断系统 .93.1.5 定时器/计数器 .93.1.6 串行口 .93.1.7 I/O 端口 .103.1.8 特殊功能寄存器 .103.2 最小应用系统设计 .103.2.1 时钟电路 .11西北工业大学明德学院本科毕业设计论文IV3.2.2 复位电路 .11第四章 硬件模块详述 .124.1 设计方案介绍 .124.2 寻迹模块的设计与实现 .124.2.1 反射式红外传感器电路详述 .124.2.2 红外传感器寻迹方法论述 .144.2.3 轨迹探测算法设计详述 .154.3 电机驱动模块的电路设计与实现 .184.4 电机驱动芯片介绍 .19第五章 软件流程图的设计 .225.1 软件设计思路 .225.2 软件设计流程图 .22第六章 系统整体连线图 .236.1 整体连线图 .236.2 整体连线图说明 .23参考文献. .24致谢.26毕业设计小结 .27附录 A: 小车实物图 .28附录 B：程序 .29西北工业大学明德学院本科毕业设计论文5第一章 绪论1.1 课题研究背景近年来，工业机器人，人工智能，无人驾驶汽车等得到了突飞猛进的发展，科技的发展使得工业生产效率成倍翻番，同时，伴随科技的进步，人们的生活方式也向着更先进，智能，人性的方向改善，智能玩具作为高科技的产物自然随之应用而生。市场上可以见到的智能玩具品种各式各样，如智能遥控直升飞机、智能玩具小车等，这些玩具投放市场，一方面对传统的玩具产业结构造成了不少的冲击，另一方面也受到了人们的欢迎。本次课题选择了智能小车的设计并且能同时实现智能小车自动寻迹和遥控控制的功能，把自动寻迹和无线遥控两种模式融合在一款智能车上，这将是高性价比的设计方式，预期将会产生很好的市场反响。1.2 寻迹控制介绍寻迹是指小车在白色地板上循黑线行走，由于黑线和白色地板对光线的反射系数不同，因此可以依据传感器接收到反射光的强弱来判断“道路” 。通常采用的方法是红外探测法。红外探测法，就是利用红外线在不同颜色的物体表面具有不同反射性质的特点，在小车行驶过程中反射管不断地向地面发射红外光，当红外光遇到白色纸质地板发生漫反射，这部分反射光被装载在小车的接收管接收：如果遇到黑线则红外光被吸收，小车上的接收管接收不到红外光。单片机就能否收到反射回来的红外光为依据来确定黑线的位置和小车的行走路线。西北工业大学明德学院本科毕业设计论文6第二章 硬件模块的论证与分析2.1 轨迹探测模块设计与比较方案一：用光敏电阻组成光敏探测器光敏电阻的阻值可以跟随周围环境光线的变化而变化，当光线照射到白线上面时，光线发射强烈，而光线照射到黑线上面时，光线发射较弱。因此光敏电阻在白线和黑线上方时，阻值会发生明显的变化。将阻值的变化值经过比较器就可以输出高低电平。但是这种方案受光照影响很大，不能够稳定的工作。方案二：红外探测法即利用红外线在不同颜色的物体表面具有不同的反射性质的特点，在小车行驶过程中红外发射管不断地发出红外线，当发出的红外线照射到白色的平面后反射，若红外接收管能接收到反射回的光线则检测出白线继而输出低电平，若接收不到发射管发出的光线则检测出黑线继而输出高电平。单片机就是通过接收到的高低电平为依据来确定黑线的位置和小车的行走路线。对于发射和接收红外线的红外探头，可以自己制作或直接采用集成式红外探头。经测试，第二种方法简单可靠。本设计决定采用方案二。2.2 微控制器模块论证与分析方案一：MSP430 系列单片机MSP430 单片机是低功耗微控制器，适合应用在譬如“便携式心率计” ，“电子血压计”等对耗能和产品的体积非常敏感的应用环境，其最大的优点是低功耗，但其缺点是端口的驱动能力较弱，并且其内部集成的晶振频率较低，而且硬件成本和程序开发门槛较高，不适合在此场景中应用。西北工业大学明德学院本科毕业设计论文7方案二：采用 AT89S52 系列单片机AT89S52 单片机是 51 单片机家族中的一款热销型号，与 MCS-51 单片机完全兼容，拥有 8K 字节的系统可编程 FLASH 存储器，256 字节片内 RAM，32位 I/O 口线，三个 16 位的定时器和计数器，8 个中断源，具有成本低廉，程序开发门槛较低，适合市场普及推广的优点。综上所述，这里采用方案二。2.3 电机驱动模块论证与分析方案一：采用传统的功率三极管组成电机驱动电路来控制直流电机线性型驱动的电路结构和原理简单，成本低，加速能力强，但功率损耗大，特别是低速大转距运行时，通过电阻 R 的电流大，发热厉害，损耗太大。方案二：采用继电器对电动机的开或关进行控制通过开关的切换对小车的速度进行调整.此方案的优点是电路较为简单，缺点是继电器的响应时间慢，易损坏，寿命较短，可靠性不高。方案三：采用专用芯片 L298N 作为电机驱动芯片L298N 是一个具有高电压大电流的全桥驱动芯片，它响应频率高，一片L298N 可以分别控制两个直流电机，额外还带有控制使能端。用该芯片作为电机驱动，操作方便，稳定性好，性能优良。由 L298N 结合单片机可实现对小车速度的精确控制。这种调速方式的优点有：调速特性优良，调整平滑，调速范围广，过载能力大，能承受频繁的负载冲击，可以实现频繁的无级快速启动、制动和反转等。这里决定采用 L298N 控制直流电机。2.4 电机选型的论证与分析方案一：采用直流电机直流电机的优点是速度快，价格便宜，能通过调节电压来改变速度，它的驱动电路简单，调速范围广，调速特性平滑。其缺点是转距小，带有大负载时很容易堵转；而且由于其速度较快，不易控制，精确度低，所以不宜在本课题采用。方案二：采用步进电机西北工业大学明德学院本科毕业设计论文8步进电机是一种能将电脉冲转化为角位移的机构，通过控制脉冲个数来控制角位移量，通过调节脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，其优点是精确度较高，但缺点是控制相对较繁琐。方案三：采用减速电机减速电机是通过控制电压来改变速度的，其内部有减速齿轮箱，转距大，非常适合爬坡，并且容易控制，速度较步进电机快。使用减速电机完全可以达到题目的要求，而且价格适中，控制简单。综上所述，这里采用减速电机。2.5 车体部分论证与分析方案一：采用三轮小车用两独立电机分别带动两车轮，再加一个万向轮，机械加工简单，成本低，但该小车不适合爬坡、倒退行驶。方案二：采用四轮小车采用四轮驱动，用四个独立电机分别带动前后轮，利用差动转向，控制时只需要考虑前后轮的转速比即可,不但控制简单，而且灵活度高，适合转向和倒车，非常符合本题的要求。综上所述，车体设计采用方案二。西北工业大学明德学院本科毕业设计论文9第三章 AT89S52 单片机简介3.1 AT89S52 单片机详细介绍按功能划分，AT89S52 由如下功能部件组成：微处理器、数据存储器、程序存储器、并行 I/O 口、串行口、定时器/计数器、中断系统及特殊功能寄存器。它们都是通过片内单一总线连接而成，其基本结构依旧是 CPU 加上外围芯片的传统结构模式。但对各种功能部件的控制是采用特殊功能寄存器的集中控制方式。3.1.1 微处理器该单片机中有一个 8 位的微处理器，与通用的微处理器基本相同，同样包括了运算器和控制器两大部分，只是增加了面向控制的处理功能，不仅可处理数据，还可以进行位变量的处理。3.1.2 数据存储器片内为 256 个字节，片外最多可外扩至 64k 字节，用来存储程序在运行期间的工作变量，运算的中间结果，数据暂存和缓冲，标志位等，所以称为数据存储器。3.1.3 程序存储器由于受集成度限制，片内只读存储器一般容量较小，如果片内的只读存储器的容量不够，则需用扩展片外的只读存储器，片外最多可外扩至 64k 字节。3.1.4 中断系统具有 5 个中断源，2 级中断优先权。3.1.5 定时器/计数器片内有 2 个 16 位的定时器/计数器，具有四种工作方式。西北工业大学明德学院本科毕业设计论文103.1.6 串行口1 个全双工的串行口，具有四种工作方式。可用来进行串行通讯，扩展并行 I/O 口，甚至与多个单片机相连构成多机系统，从而使单片机的功能更强且应用更广。3.1.7 I/O 端口为 4 个并行 8 位 I/O 口。3.1.8 特殊功能寄存器共有 21 个，用于对片内的功能的部件进行管理，控制和监视。实际上是一些控制寄存器和状态寄存器，是一个具有特殊功能的 RAM 区。由上可见，80S51 单片机的硬件结构具有功能部件种类全，功能强等特点。特别值得一提的是该单片机 CPU 中的位处理器，它实际上是一个完整的 1 位微计算机，这个一位微计算机有自己的 CPU、位寄存器、I/O 口和指令集。1 位机在开关决策、逻辑电路仿真、过程控制方面非常有效；而 8 位机在数据采集，运算处理方面有明显的长处。MCS-51 单片机中 8 位机和 1 位机的硬件资源复合在一起，二者相辅相承，它是单片机技术上的一个突破，这也是 MCS-51 单片机在设计的精美之处。3.2 最小应用系统设计AT89S52 是片内有 ROM/EPROM 的单片机，因此，这种芯片构成的最小系统简单可靠。用 AT89S52 单片机构成最小应用系统时，只要将单片机接上时钟电路和复位电路即可，由于集成度的限制，最小应用系统只能用作一些小型的控制单元，如图 3-1 所示。西北工业大学明德学院本科毕业设计论文11图 3-1 AT89S52 单片机最小系统3.2.1 时钟电路AT89S52 要形成时钟，必须外部附加电路。80C51 单片机的时钟产生方法有两种：内部时钟方式和外部时钟方式。本设计采用内部时钟方式，利用芯片内部的振荡电路，在 XTAL1、XTAL2引脚上外接定时元件，内部的振荡电路便产生自激振荡。本设计采用最常用的内部时钟方式，即用外接晶体和电容组成的并联谐振回路。振荡晶体可在1.2MHZ 到 12MHZ 之间选择。电容值无严格要求，但电容取值对振荡频率输出的稳定性、大小、振荡电路起振速度有少许影响，CX1、CX2 可在 20pF 到100pF 之间取值，但在 60pF 到 70pF 时振荡器有较高的频率稳定性。所以本设计中，振荡晶体选择 12MHz,电容选择 65pF。在手工焊电路板时，晶体和电容应尽可能靠近单片机芯片安放，以减少寄生电容带来的影响，更好的保证振荡器稳定和可靠地工作。3.2.2 复位电路复位电路通常采用上电自动复位和按钮复位两种方式。最简单的上电自动复位电路中上电自动复位是通过外部复位电路的电容充电来实现的。只要 Vcc的上升时间不超过 1ms 就可以实现自动上电复位。时钟频率用 6MHZ 时 C 取22uF，R 取 1K。西北工业大学明德学院本科毕业设计论文12除了上电复位外，有时还需要按键手动复位。本设计就是用的按键手动复位。按键手动复位有电平方式和脉冲方式两种。本文采用的电平复位是通过RST 端经电阻与电源 Vcc 接通而实现的。按键手动复位电路见图 3-2：图 3-2 AT89S52 复位电路第四章 硬件模块详述4.1 设计方案介绍图 4-1 硬件系统图本设计依照模块化设计的原则，把整体的系统分成三个部分：1、前向信息采集模块。2、后项电机输出模块。3、中央处理模块，其中前向通道采集模块以红外传感器配合 LM339 电压比较器作为前向通道的核心器件，后向电机输出西北工业大学明德学院本科毕业设计论文13通道采用 L298N 直流电机驱动模块驱动四路直流电机，另外前向还设计有无线接收模块用来接收无线信号。而中央处理模块使用了 AT89S52 单片机组成的最小系统。4.2 寻迹模块的设计与实现4.2.1 反射式红外传感器电路详述传感器使用了红外线发射探测的方案，探测模块使用红外线发射和接收管等分立元器件来组成探头，使用 LM339 电压比较器等构成的中控电路。探测黑线使用的红外光电管有两种，一种是无色透明的 LED，此为发射管，它通电后能够产生人眼不可见红外光，另一部分为黑色的接收部分，它内部的电阻会随着接收到红外光的多少而变化，实物如图 4-2：图 4-2 反射式红外接收发射管由于黑色物体表面吸收光线的能力较强，红外发射管照射在黑色物体上时反射回来的光就较少，接收管接收到的红外光就较少，因而表现为电阻增大，通过外接电路就可以读出检测的状态；传感器的发射接收原理图如图 4-3 所示：图 4-3 发射管和接收管电路原理图左图为发射部分的电路图，图中 D1 为无色透明的红外发射管， D9 为黑色西北工业大学明德学院本科毕业设计论文14的接收管，D1 发出的红外光在物体表面反射后被 D9 接收，然后会在 OUT 端产生一个对应的电位。右图为单路比较器组成的红外检测电路图，比较器有两个输入端和一个输出端，两个输入端一个称为同输入端，用“+”号表示，另一个称为反相输入端，用“”表示。用作两电路的比较时，任意一个输入端加一个固定电压作参考电压（也叫门限电压） ，另一端则直接接需要比较的信号电压。当“+”端电压高于“”端电压时，输出正电源电压，当“”端电压高于“+”端电压时，输出负电源电压。如用电平的高低来描述上面两种现象就会出现高低电平之分，也就是会出现所谓的 0 和 1 两种状态，此时再将此送到单片机的 I/O 口，单片机就可以判断是黑白路面，进而完成相应的功能，如寻迹、避障等。4.2.2 红外传感器寻迹方法论述安放传感器时需要注意传感器安放的位置和调整左右传感器之间的距离，经过反复测试两探头距离约等于黑线宽度最合适，而黑线宽度选择范围为 3 5 厘米比较合适。传感器的灵敏度是可调的，偶尔传感器会遇到黑线却不能送出相应的信号的情况，通过调节传感器上的可调电阻，适当的增大或减小灵敏度可以解决这个问题。另外，寻迹传感器的安放有很多种方法，在这里尝试了多种设计思路：方式一：四组传感器都是放置在黑线内侧，其中两组贴黑线边缘，两组处于黑线中央，如图 4-4 所示：西北工业大学明德学院本科毕业设计论文15图 4-4 传感器在寻迹线内侧方式二：两组传感器放在白线的外侧，紧贴白线边缘。另外两组传感器同样放在黑线中央，如图 4-5 所示：图 4-5 传感器在寻迹线两侧理论上这两种方式都是可以的，在这次设计中我采用第二种设计。小车遇黑线时跟着黑线走。当小车向前前进时，如果向左偏离了黑线。那么右边传感器会产生一个低电平，单片机判断这个信号，然后向右拐。那么右边的传感器会回到白板输出高电平。如果小车向右偏离黑线，左边传感器产生一个低电平，单片机会判断这个信号，然后向左拐。这样，小车就不会偏离黑线。左右两边的传感器输出信号为高电平，中间的传感器输出低电平，小车前进。在此过程中（直走）小车若遇到偏离黑线的情况，又会重复上面动作。黑线红外传感器西北工业大学明德学院本科毕业设计论文164.2.3 轨迹探测算法设计详述为了检测路面黑线，车底的前部安装了一排反射式红外传感器。其中车体左右两边各有一个传感器，中轴线上为两传感器并联成为的一组传感器。采用三组传感器的接法是因为若只采用中部的一组传感器的接法，当小车驶出拐角时无法快速的探测到转弯方向，设置两旁的传感器，可以提前探测到哪一边有轨迹，以便小车快速调整方向。黑色寻迹线中间两个传感器并联成为传感器组，其目的是快速的矫正小车的行进姿态，因为两个相同的直流减速电机即使加载相同的电压，其转速也不可能完全一致，再由于路面摩擦力的作用，小车走直线时会逐渐的偏向一边，因此需要对小车的行进姿态进行校正，而中间一组传感器刚好就起到了这样的作用，再由于这两个传感器距离较近。当左边的传感器离开黑色循迹线，也就是小车跑偏时，程序会马上纠正错误的行进方向，使其恢复在轨状态。图 4-6 小车超出寻迹线的状态图 4-6 所示的圆圈代表传感器，中间粗的线条是供传感器检测用的黑线，图示状态表示的是小车在行进过程中超出了黑线，所以三个传感器均输出高电平，这种状态需要小车进行后退动作以进行姿态调整。传感器黑线西北工业大学明德学院本科毕业设计论文17图 4-7 小车右转状态图 4-7 是小车向右转弯时的状态图，右边的传感器检测到黑线而输出高电平，左边和右边的传感器没有检测到黑线输出低电平，在此状态下小车需要向右转弯。图 4-8 小车左转状态图 4-8 是小车向左转弯的示意图，下面的传感器检测到了黑线，输出高电平，上面的传感器没有检测到黑线，输出低电平，中间的传感器输出高电平，所以小车在这个状态下需要向左转弯。西北工业大学明德学院本科毕业设计论文18图 4-9 小车正常行驶状态图 4-9 是小车正常行驶时的状态图，左边的传感器输出低电平，中间的传感器输出高电平，右边的传感器采集的数据为低电平。4.3 电机驱动模块的电路设计与实现具体电路如图所示。本电路采用的是基于 PWM 原理的 H 型驱动电路。采用 H 桥电路可以增加驱动能力，同时保证了晶体管的安全。图 4-10 H 型驱动模块的设计西北工业大学明德学院本科毕业设计论文19当为高电平，为低电平时， 、管导通， 、管截止，电动机正转。当为低电平，为高电平时， 、管截止， 、管导通，电动机反转。电机工作状态切换时线圈会产生反向电流，通过四个保护二极管 D1、D2、D3、 D4 接入回路，防止电子开关被反向击穿。采用 PWM 方法调整马达的速度，首先应确定合理的脉冲频率。脉冲宽度一定时，频率对电机运行的平稳性有较大影响，脉冲频率高马达运行的连续性好，但带负载能力差；脉冲频率低则反之。经试验发现，脉冲频率在 50Hz 以上，电机转动平稳，但智能车行驶时，由于摩擦力使电机转速降低，甚至停转。当脉冲频率在 10Hz 以下时，电机转动有明显的跳动现象，经反复试验，本车在脉冲频率为 1520Hz 时控制效果最佳。为方便测量及控制，在实际中我们采用了 20Hz 的脉冲。脉宽调速实质上是调节加在电机两端的平均功率，其表达式为：（4-MAXKTAXPdt011）式中 P 为电机两端的平均功率； 为电机全速运转的功率；K 为脉宽。MAX当 K=1 时，相当于加入直流电压，这时电机全速运转， ；当 K=0MAXP时，相当于电机两端不加电压，电机靠惯性运转。当电机稳定开动后，有(f 为摩擦力 ) （4-fVP2）则， （4-fKfMAX3）所以， （4-AXV4）由上式可知智能车的速度与脉宽成正比。西北工业大学明德学院本科毕业设计论文20由上述分析， 、这对控制电压采用了 20Hz 的周期信号控制，通过对其占空比的调整，对车速进行调节。同时，可以通过、的切换来控制电动机的正转与反转。在实际调试中，我们发现由于桥式电路中四个三极管的参数不一致，使控制难度加大，因此我们用专用的电机驱动管 L298N 构成，并且使用一片L298N 便可完成对两路电机的控制。图 4-11 L298 内部电路4.4 电机驱动芯片介绍电机驱动芯片采用 L298N，是一款承受高压大电流的全桥型直流/ 步进电压驱动器，如下图西北工业大学明德学院本科毕业设计论文21图 4-12 L298N 芯片引脚功能图图 4-13 L298N 与电机连线示意图表 4-1 芯片功能表西北工业大学明德学院本科毕业设计论文22表 4-2 电机驱动 A/B 的控制逻辑表表 4-3 电机驱动端口功能如下表西北工业大学明德学院本科毕业设计论文23第五章 软件流程图的设计5.1 软件设计思路软件设计的核心是在主函数中调用 swith 函数，case 对前向输入的信号进行分类，然后调用子函数。电机正转，翻转等动作都是写在子函数中以便程序进行调用，由于使用了 swith 函数代替 if else 函数，所以程序在结构上非常清晰，很有利于阅读。5.2 软件设计流程图图 5-1 系统软件流程图西北工业大学明德学院本科毕业设计论文24第六章 系统整体连线图6.1 整体连线图图 6-1 系统整体连线图6.2 整体连线图说明图中央的器件为 AT89S52 微控制器，它的 P0.0 和 P0.1 端口接 L298N 的PWM 输入端 ENA 和 ENB，P0.4P0.7 端口接的是反射式红外传感器的 4 个信号输出端，P2.0P2.7 依次接两个 L298N 的信号输入端 IN1IN4，P3.2 为外部中断 0 端口，无线控制模块的 6 信号线输出端接 74HC00 与非门然后接入 P3.2端口，功能为控制自动寻迹和无线控制的遥控切换，P1.0P1.3 端口接入无线控制模块的信号输出端口。四个引脚功能分别为遥控控制左转、右转、前进、后退。西北工业大学明德学院本科毕业设计论文25参考文献1 周润景，徐宏伟，丁莉单片机电路设计、分析与制作M北京：机械工业出版社，20102 李国厚，王春阳，尹振宏，等自动化专业英语M北京：中国林业出版社；北京大学出版社，20063 王俊峰实用电路手册M北京：机械工业出版社，20094 汪晓军光电传感与检测技术M北京:机械工业出版社，20115 李宜达控制系统设计与仿真M北京：清华大学出版社，20046 徐国华 主编，移动机器人的发展现状及其趋势J机器人技术与应用，20017 党宏社 主编，智能车辆系统发展及其关键技术概述J公路交通科技，20028 尹念东 主编，智能车辆的研究及前景J上海汽车，20029 王荣本 主编，世界智能车辆研究概述J公路交通科技，200110 王建农 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电机驱动模块、反射式红外传感器，直流减速电机，无线接收发送模块等。学习和使用这些模块就会显得非常有优势，一方面，模块在市场上较为常见，另一方面，互联网上，图书馆里介绍这类元器件资料比较丰富，一旦在设计过程中出现什么问题，就马上可以在互联网，或者相应文献中找到解决的思路。还有就是因为元器件较为常见，所以可以很容易在网络上找到有其他做过类似课题的作品来汲取一些灵感。本次毕业设计我完成的是实物，最终的目的是把它做成商业成品并最好能投入市场，所以原本是想把作品的电路重新布局、外观重新进行设计，但由于经费有限还有时间的原因所以未能如愿，而且在电路的可靠性、性能的稳定性上还存在很大的问题。经过了这次毕业设计，我对大学期间学习的数电、模电、单片机、电路分析、C 语言、传感器、电机拖动、自动控制理论等知识有了重新的认识和体会，也体会到了自动化行业广阔的前景和无所不能的影响力，我认识到大学学习结束并不意味着人生学习的结束，大学的学习为我们打开了一扇窗户让我们有机会认识这个行业。而更多的是我们人生的学习，只有坚持不懈的学习和探索，才会为我们的人生增添上靓丽的色彩。西北工业大学明德学院本科毕业设计论文29附录 A: 小车实物图图 A-1 小车实物图西北工业大学明德学院本科毕业设计论文30图 A-2 小车自动循迹效果图附录 B：程序#include#define uchar unsigned char#define uint unsigned int#define WUXIAN P1#define MOTER P2#define XUNJI P0#define speed_run 6#define speed_lr 5#define xunji_run 10#define xunji_lr 8 /外侧传感器西北工业大学明德学院本科毕业设计论文31#define xunji_lrx 7 /内侧传感器uchar pwm_val_left = 0; /定时器计数变量uchar pwm_val_right = 0;uchar push_val_left = 0; /定义 pwn 级数uchar push_val_right = 0;bit button=0