基于单片机的红外避障小车毕业设计

1、毕业设计（论文）题 目：基于单片机的红外避障小车学 院：浦江学院专 业：电子信息工程2013 年06 月摘要随着科学技术的进步，智能化和自动化技术越来越普及，各种高科技技术也广 泛应用于智能小车河机器人玩具制造领域，使智能机器人越来越多样化。智能小车 是一个多种高新技术的集成体，融合了机械，计算机硬件，软件，电子，人工智能 等多种科学技术的知识，可以涉及到当今许多前言领域的技术。矚慫润厲钐瘗睞枥庑赖。本设计主要由单片机控制系统模块、电机驱动模块、红外避障模块、声控模块 组成，系统以STC89C52R单片机为核心，通过避障模块和声控模块接受到的信息 来控制电机运行。系统通过7节1.5V干电池通过

2、降压电路降成5V稳定直流电对单片 机和发动机进行供电。本文介绍了红外避障的原理、系统整体设计及相关软件的介 绍。软件部分采用模块化设计思路，整个程序包括主程序，电机驱动程序，信号检 测程序，通过小车运行时检测到的运行信息来调用左转、直行或停止函数来控制小 车。聞創沟燴鐺險爱氇谴净。测试结果表明，本文的各项功能基本正常，除发动机转速不匹配外能实现本设 计的所有要求。关键字：STC89C52RCI、车避障单片机IAbstractWith the progress of scie nee and tech no logy, in tellige nt and automati on tech no

3、logy is more and more popula, High-tech tech no logy is also widely used in in tellige nt car river robot toy manu facturi ng, in tellige nt robot is more and more diversified. In tellige nt car is a variety of high and new tech no logy in tegrati on, in tegrati on of mecha ni cal, computer hardware

4、, software, electronics, artificial intelligence and so on the many kinds of kno wledge, scie nce and tech no logy can be invo Ived in many of todays in troducti on in the field of tech nology.残骛楼諍锩瀨濟溆塹籟。This desig n is mai nly composed of sin gle-chip microcomputer con trol system module, motor dri

5、ve module, the in frared obstacle avoida nce module, voice con trol module, system with STC89C52RC si ngle-chip microcomputer as the core, through the obstacle avoida nce module and voice con trol module receives in formatio n to con trol the motor running. System by 7 1.5 V dry cell by step-down ci

6、rcuit down into a stable dc 5 V for sin gle chip microcomputer and engine power. This paper in troduces the prin ciple of in frared obstacle avoida nce, the in troductio n of overall system desig n and related software. Software part adopts the modular desig n thinking, the process in cludes the mai

7、n program, motor driver, signal detection procedures, through the car runs the operation of the detected information call to turn left, go straight, or stop function to control the caff 锕极額閉镇桧猪訣锥。Test results show that the various functions of the basic normal, in addition to the engine speed does n

8、ot match to achieve all the requireme nts of the design. 摄尔霁毙攬砖卤庑。Key words: obstacle avoidance SCM STC89C52RC carsiiIII目录摘要 错误！未定义书签。 謀荞抟箧飆鐸怼类蒋薔。Abstract 错误！未定义书签。第一章 绪论.错. 误！未定义书签。厦礴恳蹒骈時盡继價骚。1.1 课题背景.错. 误！未定义书签茕桢广鳓鯡选块网羈泪。1.2课题研究的目的和意义.错误！未定义书签鹅娅尽損鹌惨歷茏鴛賴。1.3本设计的内容及结构错. 误！未定义书签籟丛妈羥为贍偾蛏练淨。1.3.1本设计的内容

9、错. 误！未定义书签預頌圣鉉儐歲龈讶骅籴。1.3.1本设计的结构错. 误！未定义书签渗釤呛俨匀谔鱉调硯錦。第二章 系统硬件选择.错误！未定义书签。铙誅卧泻噦圣骋贶頂廡。2.1 车体结构错. 误！未定义书签。 擁締凤袜备訊顎轮烂蔷。2.2红外避障传感器原则错. 误！未定义书签。 贓熱俣阃歲匱阊邺镓騷。2.3 STC89C52单片机介绍错误！未定义书签。 坛摶乡囂忏蒌鍥铃氈淚。第三章 系统硬件设计错误！未定义书签 。 蜡變黲癟報伥铉锚鈰赘。3.1 系统设计框图 错. 误！未定义书签。 買鲷鴯譖昙膚遙闫撷凄。3.2 系统电路设计 错. 误！未定义书签。 綾镝鯛駕櫬鹕踪韦辚糴。3.3 供电电路 错.

10、误！未定义书签。 驅踬髏彦浃绥譎饴憂锦。3.4 声音检测电路 错. 误！未定义书签。 猫虿驢绘燈鮒诛髅貺庑。3.5 红外避障基本原理 错. 误！未定义书签。 锹籁饗迳琐筆襖鸥娅薔。3.6 电机驱动电路 错. 误！未定义书签。 構氽頑黉碩饨荠龈话骛。3.7 单片机最小系统 错. 误！未定义书签。 輒峄陽檉簖疖網儂號泶。第四章 程序设计 错. 误！未定义书签 。 尧侧閆繭絳闕绚勵蜆贅。4.1 软件调试平台 错. 误！未定义书签。 识饒鎂錕缢灩筧嚌俨淒。4.2 程序逻辑流程图 错. 误！未定义书签。 凍鈹鋨劳臘锴痫婦胫籴。4.3 系统软件程序 错. 误！未定义书签。 恥諤銪灭萦欢煬鞏鹜錦。第五章调试

11、错误！未定义书签 。 鯊腎鑰诎褳鉀沩懼統庫。5.1 Protel99SE简介错误！未定义书签。 硕癘鄴颃诌攆檸攜驤蔹。5.2软件调试 错误！未定义书签。阌擻輳嬪諫迁择植秘騖。5.3硬件调试 错误！未定义书签。 氬嚕躑竄贸恳彈濾颔澩。5.3.1声音检测调试 错误！未定义书签。釷鹆資贏車贖孙滅獅赘。第六章总结与展望5.3.2红外避障调试错误！未定义书签。 怂阐譜鯪迳導嘯畫長凉。结论错误！未定义书签。嘰觐詿缧铴嗫偽純铪锩。致谢错误！未定义书签。熒绐譏钲鏌觶鷹緇機库。参考文献.错误！未定义书签。鶼渍螻偉阅劍鲰腎邏蘞。附录错误！未定义书签。纣忧蔣氳頑莶驅藥悯骛。附录一完整电路图错误！未定义书签。颖刍莖峽

12、饽亿顿裊赔泷。附录二小车实物图错误！未定义书签。濫驂膽閉驟羥闈詔寢賻。错误！未定义书签 。 谚辞調担鈧谄动禪泻類。VVI第一章绪论1.1课题背景目前，在科技技术不断提高、对自动化技术要求不断加深的环境下，智能车 辆以及在智能车辆基础上开发出来的产品已成为自动化物流运输、柔性生产组织等 系统的关键设备。世界上许多国家都在积极进行智能车辆的研究和开发设计。移动 机器人是机器人学中的一个重要分支，出现于 20世纪06年代。当时斯坦福研究院 (SRI)的Nils Nilssen 和Charles Rosen等人，在1966年至1972年中研制出了取名 shakey的自主式移动机器人，目的是将人工智能技

13、术应用在复杂环境下，完成机器 人系统的自主推理、规划和控制。从此，移动机器人从无到有，数量不断增多，智 能车辆作为移动机器人的一个重要分支也得到越来越多的关注。銚銻縵哜鳗鸿锓謎諏涼。智能小车，是一个集环境感知、规划决策，自动行驶等功能于一体的综合系 统，它集中地运用了计算机、传感、信息、通信、导航及白动控制等技术，是典型 的高新技术综合体。 挤貼綬电麥结鈺贖哓类。智能车辆也叫无人车辆，是一个集环境感知、规划决策和多等级辅助驾驶等功 能于一体的综合系统。它具有道路障碍自动识别、自动报警、自动制动、自动保持 安全距离、车速和巡航控制等功能。智能车辆的主要特点是在复杂的道路情况下， 能自动地操纵和驾

14、驶车辆绕开障碍物并沿着预定的道路(轨迹)行进。智能车辆在原有车辆系统的基础上增加了一些智能化技术设备：赔荊紳谘侖驟辽輩袜錈。(1) 计算机处理系统，主要完成对来自摄像机所获取的图像的预处理、增强、 分析、识别等工作；(2) 摄像机，用来获得道路图像信息；(3) 传感器设备，车速传感器用来获得当前车速，障碍物传感器用来获得前 方、侧方、后方障碍物等信息。智能车辆技术按功能可分为三层，即智能感知/预警系统、车辆驾驶系统和全 自动操作系统团。上一层技术是下一层技术的基础。三个层次具体如下：塤礙籟馐决穩賽釙冊庫。(1) 智能感知系统，利用各种传感器来获得车辆自身、车辆行驶的周围环境及 驾驶员本身的状态

15、信息，必要时发出预警信息。主要包括碰撞预警系统和驾驶员状 态监控系统。碰撞预警系统可以给出前方碰撞警告、盲点警告、车道偏离警告、换道/并道警告、十字路口警告、行人检测与警告、后方碰撞警告等驾驶员状态监控系统包括驾驶员打吨警告系统、驾驶员位置占有状态监测系统等。裊樣祕廬廂颤谚鍘芈蔺。(2) 辅助驾驶系统，利用智能感知系统的信息进行决策规划，给驾驶员提出驾驶建议或部分地代替驾驶员进行车辆控制操作。主要包括：巡航控制、车辆跟踪系统、准确泊车系统及精确机动系统。仓嫗盤紲嘱珑詁鍬齊驚。(3) 车辆自动驾驶系统，这是智能车辆技术的最高层次，它由车载计算机全部 自动地实现车辆操作功能。目前，主要发展用于拥挤

16、交通时低速自动驾驶系统、近 距离车辆排队驾驶系统等。绽萬璉轆娛閬蛏鬮绾瀧。这种智能小车的主要应用领域包括以下几个方面：(1) 军事侦察与环境探测现代战争对军事侦察提出了更高的要求，世界各国普遍重视对军事侦察的建 设，采取各种有效措施预防敌方的突然袭击，并广泛应用先进科学技术，不断研制 多途的侦察器材和探测设备，在车上装备摄像机、安全激光测距仪、夜视装置和卫 星全球定位仪等设备，通过光缆操纵，完成侦察和监视敌情、情报收集、目标搜索 和自主巡逻等任务，进一步扩大侦察的范围，提高侦察的时效性和准确性。骁顾燁鶚巯瀆蕪領鲡赙。(2) 探测危险与排除险情在战场上或工程中，常常会遇到各种各样的意外。这时，智

17、能化探测小车就会 发挥很好的作用。战场上，可以使用智能车辆扫除路边炸弹、寻找和销毁地雷。民 用方面，可以探测化学泄漏物质，可以进行地铁灭火，以及在强烈地震发生后到废 墟中寻找被埋人员等。瑣钋濺暧惲锟缟馭篩凉。(3) 安全检测受损评估在工程建设领域，可对高速公路自动巡迹，进行道路质量检测和破坏分析检测 对水库堤坝、海岸护岸堤、江河大坝进行质量和安全性检测。在制造领域，可用于 工业管道中机械损伤，裂纹等缺陷的探寻，对输油和输气管线的泄漏和破损点的查 找和定位等。鎦诗涇艳损楼紲鯗餳類。(4)智能家居在家庭中，可以用智能小车进行家具、远程控制家中的家用电器，控制室温等 等。对这种小车的研究，将为未来环

18、境探测术上的有力支持。栉缏歐锄棗鈕种鵑瑶锬。1.2课题研究的目的和意义目前，国内外的许多大学及研究机构都在积极投入人力、财力研制开发针对特 殊条件下的安全监测系统。其中包括研究使用远程、无人的方法来进行实现，如机 器人、远程监控等。无线传输的发展使得测量变得相对简单而且使得处理数据的速 度变得很快甚至可以达到实时处理”。 辔烨棟剛殓攬瑤丽阄应。该智能小车可以作为机器人的典型代表。它可以分为三大组成部分：传感器检 测部分、执行部分、CPU机器人要实现自动避障功能，还可以扩展循迹等功能， 感知导引线和障碍物。可以实现小车自动识别路线，选择正确的行进路线，并检测 至吓章碍物自动躲避。峴扬爛滾澗辐滠兴

19、渙藺。通过构建智能小车系统，培养设计并实现自动控制系统的能力。在实践过程 中，熟悉以单片机为核心控制芯片，设计小车的检测、驱动和显示等外围电路，采 用智能控制算法实现小车的智能循迹。灵活应用机电等相关学科的理论知识，联系 实际电路设计的具体实现方法，达到理论与实践的统一。在此过程中，加深对控制 理论的理解和认识。詩叁撻訥烬忧毀厉鋨骜。1.3本设计的内容及结构1.3.1设计的内容(1) 障碍检测模块(2) 电源模块为5V;(3) 直流电机的驱动模块电路，及相应的驱动程序；(4) 控速模块(5) 复位电路模块(6) 声控模块1.3.2 本设计的结构本论文结构如下：第二章介绍了车体结构和硬件选择第三

20、章介绍了系统整体设计及各部分功能第四章介绍了软件设计第五章介绍了开发调试及效果模拟第六章总结性描述。主要是毕业设计的体会及收获20第二章系统硬件选择2.1车体结构2.1.1车轮选择小车为三轮结构，车的结构示意图如图所示。其中前面两个车轮由2个发动机分别控制，通过控制2个发动机来调节小车的前进方向。后面一个车轮起到稳定小 车的作用，同时一个车轮可以更方便的实现小车的转向。则鯤愜韋瘓賈晖园栋泷。2.1.2电源选择采用交流电供电的优势是电源驱动能力及电压稳定性好，且负载对电源影响也 很小。但由于需要电线对小车供电，极大的影响小车的灵活性及地形的适应能力。胀鏝彈奥秘孫戶孪钇賻。考虑到小车需要灵活性好，

21、固采用干电池供电，由于系统耗电量比较大，为保 证电压稳定，所以采用7节1.5V干电池通过降压电路将成5V直流电对单片机和发 动机供电。鳃躋峽祷紉诵帮废掃減。2.2红外避障传感器E18-D80NK-这是一种集发射与接收于一体的光电传感器，发射光经过调制后 发出，接收头对反射光进行解调输出。有效的避免了可见光的干扰。透镜的使用， 也使得这款传感器最远可以检测80厘米距离的问题（由于红外光的特性，不同颜色 的物体，能探测的最大距离也有不同；白色物体最远，黑色物体最近）。稟虛嬪赈维哜妝扩踴粜。检测障碍物的距离可以根据要求通过尾部的电位器旋钮进行调节。该传感器具有探测距离远、受可见光干扰小、价格便宜、易

22、于装配、使用方便 等特点，可以广泛应用于机器人避障、流水线计件等众多场合。陽簍埡鮭罷規呜旧岿錟。该红外传感器是个NPN型光电开关，其输出状态是0,1，即数字电路中的高电平 和低电平。在检测到目标是低电平输出，正常状态是高电平输出，输出时外加一个 上拉电阻即可连接到10口上。其上拉电阻阻值一般在1K左右。沩氣嘮戇苌鑿鑿槠谔應。 其实物图和原理图如下图红外传感器E18-D80NK-N实物图接电憑按电源Q)按收芻时钟谨5M红外传感器E18-D80NK-N内部原理图电器特性：红色：VCC黑色：GND黄色：OUTU:5VDC1:100mASn: 3-80CM尺寸：直径:17MM传感器长度:45MM引线长

23、度:45CM机械特性：颜色：橙黄色直径:18MM长度:45MM引线长度:18CM注意事项：在接线的时候，请避免出现电源和地接错的现象，该操作有可能造成传感器永 久性损坏；信号输出端请加上拉电阻；为保护动作的可靠和寿命长，请避免有关规定以外的温度外界（户外）条件下，接近传感器虽为耐水结 构，若装上罩使用，勿使水和水容性切削油等淋到，则可 更好地提高可靠性及寿命。还请避免在有化学药剂，特别是在强碱、酸、硝酸、铭 酸、热浓硫酸等气候中使用。钡嵐縣緱虜荣产涛團蔺。我将它与单片机的P3A3口连接。正常小车行走时传感器给单片机输送的是高电平当遇到障碍物时，传感器则给单片机一个低电平，传感器给其原理图如下：

24、懨俠劑鈍触乐鹇烬觶騮。11bE7E If图2-2避障传感电路2.3 STC89C52RC单片机介绍STC89C52R单片机是宏晶科技推出的新一代高速/低功耗/超强抗干扰的单片 机，指令代码完全兼容传统8051单片机，12时钟/机器周期和6时钟/机器周期可 以任意选择。謾饱兗争詣繚鮐癞别濾。主要特性如下：1. 增强型8051单片机，6时钟/机器周期和12时钟/机器周期可以任意 选择，指令代码完全兼容传统 8051.呙铉們欤谦鸪饺竞荡赚。2. 工作电压：5.5V3.3V （5V单片机）/3.8V2.0V （3V单片机）3. 工作频率范围：040MHz相当于普通8051的080MHz实际工作 频率可

25、达48MHz4. 用户应用程序空间为8K字节5. 片上集成512字节RAM6. 通用I/O 口（ 32个），复位后为：P1/P2/P3/P4是准双向口 /弱上拉， P0 口是漏极开路输出，作为总线扩展用时，不用加上拉电阻，作为I/O 口用时，需加上拉电阻。 莹谐龌蕲賞组靄绉嚴减。7. ISP （在系统可编程）/IAP （在应用可编程），无需专用编程器，无需 专用仿真器，可通过串口（ RxD/P3.0,TxD/P3.1 ）直接下载用户程序， 数秒即可完成一片麸肃鹏镟轿騍镣缚縟糶。8. 具有EEPRO功能9. 具有看门狗功能10. 共3个16位定时器/计数器。即定时器T0、T1、T211. 外部中

26、断4路，下降沿中断或低电平触发电路，Power Down模式可由 夕卜部中断低电平触发中断方式唤醒12. 通用异步串行口（ UART，还可用定时器软件实现多个 UART13. 工作温度范围：-40+85C（工业级）/075C（商业级）14. PDIP封装STC89C52R单片机的工作模式掉电模式：典型功耗0.1卩A,可由外部中断唤醒，中断返回后，继续执行原程 序空闲模式：典型功耗2mA正常工作模式：典型功耗 4Ma7mA掉电模式可由外部中断唤醒，适用于水表、气表等电池供电系统及便携设备T2/P1. 0T2EX/P1. 1PL 2PL 3PL 4PL 5Pl. 6PL 7 RSTRXD/P3.

27、0TXD/P3. 1INT0/P3, 2INT1/P3,3T0/P3. 4T1/F3.5WR/P3.6RD/P3.7 XTAL2 iXTAL1 vss6-0 127 8 9 111PDIP40151617181920vccPO. O/ADOPO. 1/AD1PO. 2/AD2PO, 3/AD3PO.4/AD4PO. 5/ADSPO, 6/AD6PO.7/AB7 EA ALE/PROG PSENP2. 7/Al5 P2. 6/Al4P2. 5/A13P2. 4/A12 P2. 3/A11 P乙 2/A10 P2.1/A9P2. O/A8STC89C52R引脚图STC89C52R引脚功能说明VCC

28、（40引脚）：电源电压VSS（20引脚）：接地P0端口（ P0.0P0.7, 3932引脚）：P0 口是一个漏极开路的8位双向I/O 口。作为输出端口，每个引脚能驱动 8个TTL负载，对端口 P0写入“ 1”时，可以 作为高阻抗输入。在访问外部程序和数据存储器时，P0 口也可以提供低8位地址和8位数据的复用总线。此时，P0 口内部上拉电阻有效。在 Flash ROM编程时， P0端口接收指令字节；而在校验程序时，则输出指令字节。验证时，要求外接上 拉电阻。納畴鳗吶鄖禎銣腻鰲锬。P1端口（ P1.0P1.7，18引脚）：P1 口是一个带内部上拉电阻的 8位双向 I/O 口。P1的输出缓冲器可驱动

29、（吸收或者输出电流方式）4个TTL输入。对端口写入1时，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电位，这是可用作输入口。P1 口作输入口使用时，因为有内部上拉电阻，那些被外部拉低的引脚会输出一个电流（.L ）。風撵鲔貓铁频钙蓟纠庙。P2端口（ P2.0P2.7, 2128引脚）：P2 口是一个带内部上拉电阻的 8位双 向I/O端口。P2的输出缓冲器可以驱动（吸收或输出电流方式）4个TTL输入。对端口写入1时，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，这时可用作输入口。P2作为输入口使用时，因为有内部的上拉电阻，那些被外部信号拉低的引脚会输出一 个电流（tl： ）o灭暧骇諗鋅猎輛觏馊藹。P3端口（ P3.0P3

30、.7，1017引脚）：P3是一个带内部上拉电阻的 8位双向 I/O端口。P3的输出缓冲器可驱动（吸收或输出电流方式） 4个TTL输入。对端口 写入1时，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电位，这时可用作输入口。P3做输入口使用时，因为有内部的上拉电阻，那些被外部信号拉低的引脚会输入一个电流（丄）。铹鸝饷飾镡閌赀诨癱骝。:N （29引脚）：外部程序存储器选通信号（ 二:）是外部程序存储器选 通信号。当AT89C51R从外部程序存储器执行外部代码时， 二；在每个机器周期 被激活两次，而访问外部数据存储器时，二;将不被激活。攙閿频嵘陣澇諗谴隴泸。-A/VPP （31引脚）：访问外部程序存储器控制信号。为

31、使能从0000H到FFFFH的外部程序存储器读取指令，FA必须接GND注意加密方式1时，EA将内 部锁定位RESET为了执行内部程序指令，EA应该接VCC在Flash编程期间， -A也接收12伏VPP电压。趕輾雏纨颗锊讨跃满賺。XTAL1 （19引脚）：振荡器反相放大器和内部时钟发生电路的输入端。XTAL2 （18引脚）：振荡器反相放大器的输入端。特殊功能寄存器第三章系统硬件设计3.1系统设计框图图3-1系统设计框图系统设计框图如上所述，整个系统由单片机最小系统，红外检测模块，声音检 测模块，电机驱动模块组成。小车起始时是处于静止状态，当检测到声音信号时通 过声音检测模块传到单片机P32端，单

32、片机接受到信号后通过程序把P31,P11端状态取反，使小车前进。当再次接受到声音信号时再次取反，小车停止前 进。当红外避障模块检测到障碍物时，将一个P33的高电平转成低电平，单片机额接受到信号后，通过程序将P15， P37端由高电平转成低电平，从而使小车左转。夹覡闾辁駁档驀迁锬減。小车运行状态相关程序如下：/ 停止 /void Stop(void)L_L=1;L_R=1;R_L=1;R_R=1;/ 前进 /void Forword(void)L_L=1;R_L=1;_nop_();_nop_();L_R=0;R_R=0;/ 左转 /void Turn_Left(void)L_L=0;R_R=O

33、;_nop_();_nop_();L_R=1；R_L=1； delay_ms(2400);注：L_L=P1A5;/左轮驱动口L_R=P1A1;左轮驱动口R_L=P3A6;右轮驱动口R_R=P3A7;右轮驱动口3.2系统电路设计智能小车采用STC89C52R单片机进行智能控制，开始由手动启动小车电源,并复位。当有声音信号时，根据信号进入相应的行驶状态，在运动过程中由红外光 电传感器检测，遇到障碍时通过单片机控制小车进行转向，系统功能原理图如图所 示。视絀镘鸸鲚鐘脑钧欖栃。图3-2系统电路设计3.3供电电路考虑到小车是个不断运动的实验设备，采用干电池供电。总的供电系统是有10.5V的大功率电池储能

34、，经过电压转换单元。由一个10.5V转为5V对控制单元供电。电机驱动和控制电路：通过 51单片机，控制端口对直流电机的转速和转向 来对电机进行控制。偽澀锟攢鴛擋緬铹鈞錠。一科血刊済CCVRII图3-3电源电路图3.4声音检测电路声音控制电路是在原基础上加的一项功能，通过电路去除杂音，对响度较大的声音进行识别（比如拍手声）。正常说话声则被电路滤除，不会产生信息出入。声緦徑铫膾龋轿音信号通过单片机，经程序使运行状态取反，完成小车的运行状态切换级镗挢廟。图3-4声音控制电路图声音检测模块程序如下：void ExternntO(void) interrupt 0 using 0if(ln tO_fla

35、g=0)voice_flag=!voice_flag; /检测到一次声音信号，状态取反一次In t0_flag=1;注：Int0_flag 初始值为0当Int0_flag的值为1时调用前进程序，为0时调用停止程序。3.5红外避障基本原理常用的红外遥控系统一般分发射和接收两个部分。发射部分的主要元件为红外 发光二极管。它实际上是一只特殊的发光二极管；由于其内部材料不同于普通发光 二极管，因而在其两端施加一定电压时，它便发出的是红外线而不是可见光。目前 大量的使用的红外发光二极管发出的红外线波长为940mm左右，外形与普通 5发光二极管相同，只是颜色不同。红外发光二极管一般有黑色、深蓝、透明三种颜

36、 色。判断红外发光二极管好坏的办法与判断普通二极管一样；用万用表电阻挡量一 下红外发光二极管的正、反向电阻即可。红外发光二极管的发光效率要用专门的仪 器才能精确测定，而业余条件下只能用拉锯法来粗略判判定。騅憑钶銘侥张礫阵轸蔼。接收部分的红外接收管是一种光敏二极管。在实际应用中要给红外接收二极管 加反向偏压，它才能正常工作，亦即红外接收二极管在电路中应用时是反向运用， 这样才能获得较高的灵敏度。红外发光二极管一般有圆形和方形两种。疠骐錾农剎貯狱颢幗騮。由于红外发光二极管的发射功率一般都较小（100mV左右），所以红外接收二 极管接收到的信号比较微弱，因此就要增加高增益放大电路。常用SM0038B

37、L9149等红外接收专用放大集成电路。 镞锊过润启婭澗骆讕濾。本设计通过E18-D80NK-N专感器，连接单片机P33端口，当正常运行时输入 高电平，当检测到障碍时输入低电平。单片机检测到低电平时先判断小车是不是在 运行状态，如果是运行状态则通过程序执行左转，由于左转比较复杂，在这里通过 延时函数和左转函数及停止函数连续调用，通过多次的测试下完成避障，电路图如 下：榿贰轲誊壟该槛鲻垲赛。11FYEi图3-5红外传感电路红外避障模块程序如下：void Externntl(void) in terrupt 2 using 1 if(voice_flag=1) /前进状态下，检测到障碍物LED=0;

38、Stop();/ 停止delay_ms(1000);Turn_Left(); / 左转Stop();/ 停止delay_ms(1000);else if(voice_flag=0) Stop(); /停止注：voice_flag是小车状态的表示，1为前进，0为停止，通过声控模块控制。这里先要确保voice_flag=1 才可能执行左转程序。邁茑赚陉宾呗擷鹪讼凑。LED=P00小车运行指示灯。3.6电机驱动电路直流电机驱动电路采用如下 H型PW地路，用单片机控制驱动电路，起始时程序初始化给R_L R_R都输入高电平，电机不工作。当检测到声音信号时R_R端变为低电平，发动机正常工作。采用此电路的优

39、点是可以实现转速和方向的控制，采 用PWH进行直流电机调速，其实就是把波形作用于电机驱动电路的使用端。嵝硖贪塒廩袞悯倉華糲。整个电路是由电源模块单独供电，通过三级放大电路将单片机信号转成高电 压，从而使发动机正常工作。要使电机正常运转，必须导通对角线上的一对场效应 管，根据不同场效应管导通情况，电流可能从左至右或从右至左流过电机，从而控 制电机的转向。 该栎谖碼戆沖巋鳧薩锭。图3-6电机驱动电路图3.7单片机最小系统单片机最小系统由复位电路、晶振电路、数据采集接口和电机控制接口组成， 单片机最小系统图如图所示。所谓晶振电路即指单片机地时钟电路。该电路通常有内部时钟电路和外部时钟电路。一般选用前

40、者。单片机芯片内部有一个反相放大器构成的振荡器。反相放大 器的输入端XTAL1输出端为XTAL2把XTAL和XTAL与外部石英晶振及两个电容 连接起来可构成一个石英晶体振荡如图3-4所示。时钟发生器是一个2分频电路。它 把晶体振荡的频率2分频后供给内其他电路。一般电容 C1和C2起到稳定振荡频率， 快速起振的作用，本电路通过晶振提高了 12MHZ的频率。劇妆诨貰攖苹埘呂仑庙。单片机复位时RESET需要保持96个晶振周期的高电平（即需八个机器周期）。复位以后P0-P3口输出高电平，堆栈指针SP指向07H,其他特殊功能寄存器和程序 设计数器PC清零。本设计为上电复位电路， 臠龍讹驄桠业變墊罗蘄。V

41、CC SVPFpi mg pi insx 円电佥1 pi 古Qii Pfl 4S| 科5疋辭 科 dEXiF备csrwt a PS l 讯1 讯1Ftt 4FH $ Ptti 网?T 世L-=-STeSKRC图3-7单片机电路第四章程序设计4.1软件调试平台Keil for C51 是美国Keil Software公司出品的 C语言软件开发系统，与汇编相比，C语言在功能上、结构性、可读性、可维护性上有明显的优势， 因而易学易用。Keil C51软件提供丰富的库函数和功能强大的集成开发调试 工具，全 Windows界面。另外重要的一点，只要看一下编译后生成的汇编代 码，就能体会到 Keil fo

42、r C51生成的目标代码效率非常之高，多数语句生成的汇编代码很紧凑，容易理解。在开发大型软件时更能体现高级语言的优 势。下面详细介绍 Keil for C51开发系统各部分功能和使用。鰻順褛悦漚縫輾屜鸭 骞。C51开发中除必要的硬件外，同样离不开软件，我们写的源程序要变为C51可以执行的机器码有两种方法，一种是手工汇编，另一种是机器汇编，目 前已极少使用手工汇编的方法了。随着C51开发技术的不断发展，从普遍使用汇编语言到逐渐使用高级语言开发，单片机的开发软件也在不断发展，Keil软件除了致力于单片机的编程开发平台外，还针对目前最流行C51开发项目出品了 Keil for 51软件平台以及支持在

43、线调试的串口烧写。穡釓虚绺滟鳗絲懷紆泺。从近年来各仿真机厂商纷纷宣布全面支持Keil即可看出。Keil提供了包括C编译器、宏汇编、连接器、库管理和一个功能强大的仿真调试器等在内的完整开发方案，通过一个集成开发环境(uVision2 )将这些部份组合在一起。如图 4-1 所示。隶誆荧鉴獫纲鴣攣駘賽。图4-1 Keil for 51开发平台截图34图4-2程序逻辑流程图4.3系统软件程序#in clude#i nclude#defi ne uint un sig ned int红外传感器输入口左轮驱动口左轮驱动口右轮驱动口右轮驱动口声音检测小车运行指示灯#defi ne uchar un sig

44、ned char sbit EYE =P1A0; /sbit L_L =P1A5; /sbit L_R =P1A1； /sbit R_L =卩3八6; /sbit R_R =卩3八7; /sbit VOICE =P3A2; /sbit LED =P0A0； /uchar voice_flag=0;uchar In t0_flag=0;uchar In tOco un t=0;/ 延时函数 / void delay_ms( un sig ned int x) un sig ned int j;un sig ned char i;for(j=0;jx;j+)voice_time=0;for(i=0

45、;i=40)500usx40=20ms/In t0cou nt=0;/In t0_flag=0;/if(voice_flag=1)LED=0;Forword(); / 前进else if(voice_flag=0)Stop();/ 停止LED=1;void ExternntO(void) interrupt 0 using 0if(ln t0_flag=0)voice_flag=!voice_flag; /检测到一次声音信号，状态取反一次In t0_flag=1; void Externnt1(void) in terrupt 2 using 1 if(voice_flag=1) /r前进状态

46、下，检测到障碍物LED=0;Stop();/停止delay_ms(1000);Turn_Left(); /左转Stop();/停止delay_ms(1000);停止else if(voice_flag=0) Stop(); / void TimeO(void) in terrupt 1 using 2 uchar i;TH0=0xFE; /500US 断点TL0=0x0B; /设定时值In t0co un t+;if(voice_flag=1)&(ln t0cou nt%2=0)for(i=0;i3;i+) / 右轮停转用于修正两电机速度不匹配问题R_L=0;R_L=1;if(voice_fl

47、ag=1)&(I nt0cou nt%10=0)for(i=0;i1OO) 500usx100=50msIn t0cou nt=0;In t0_flag=0;第五章调试5.1 Protel99SE 简介Protel99SE网是澳大利亚ProtelTechnology 公司推出的一个全32位的电路板 设计软件。Protel99SE是应用于 Windows9X/2000/NT操作系统下的EDA设计软 件，采用设计库管理模式，可以进行联网设计，具有很强的数据交换能力和开放性 及3D模拟功能，可以完成电路原理图设计，印制电路板设计和可编程逻辑器件设 计等工作，可以设计32个信号层，16个电源-地层和1

48、6个机加工层。浹繢腻叢着駕骠 構砀湊。Protel99SE按照系统功能来划分，Protel99se主要包含以下俩大部分和6个 功能模块。1. 电路工程设计部分(1)电路原理设计部分(Advaneed Schematic 99 ):电路原理图设计部分包括 电路图编辑器(简称SCH编辑器)、电路图零件库编辑器(简称 Schlib编辑器) 和各种文本编辑器。本系统的主要功能是：绘制、修改和编辑电路原理图；更新和 修改电路图零件库；查看和编辑有关电路图和零件库的各种报表。鈀燭罚櫝箋礱颼畢韫粝。 印刷电路板设计系统(Advaneed PCB 99)：印刷电路板设计系统包括印刷 电路板编辑器(简称PCB编

49、辑器)、零件封装编辑器(简称 PCBLib编辑器)和电 路板组件管理器。本系统的主要功能是：绘制、修改和编辑电路板；更新和修改零 件封装；管理电路板组件。 惬執缉蘿绅颀阳灣愴鍵。(3)自动布线系统(Advaneed Route 99 ):本系统包含一个基于形状(Shapebased) 的无栅格自动布线器，用于印刷电路板的自动布线，以实现PCB设计的自动化。贞廈给鏌綞牵鎮獵鎦龐。2. 电路仿真与PLD部分(1) 电路模拟仿真系统(Advaneed SIM 99):电路模拟仿真系统包含一个数字/模拟信号仿真器，可提供连续的数字信号和模拟信号，以便对电路原理图进行信 号模拟仿真，从而验证其正确性和可

50、行性。嚌鳍级厨胀鑲铟礦毁蕲。(2) 可编程逻辑设计系统(Advaneed PLD 99):可编程逻辑设计系统包含一个有语法功能的文本编辑器和一个波形编辑器(Waveform。本系统的主要功能是；对逻辑电路进行分析、综合；观察信号的波形。利用PLD系统可以最大限度的精简逻辑部件，使数字电路设计达到最简化。薊镔竖牍熒浹醬籬铃騫。(3) 高级信号完整性分析系统(Advaneed Integrity 99 ):信号完整性分析系统提供了一个精确的信号完整性模拟器，可用来分析PCB设计、检查电路设计参数、实验超调量、阻抗和信号谐波要求等。齡践砚语蜗铸转絹攤濼。5.2 软件调试本设计采用的是C语言的编程方式

51、，根据设计要求编写程序，并在KeiluVision3软件中进行程序编写的调试。绅薮疮颧訝标販繯轅赛。经过初步的分析设计后，在制作硬件电路的同时，调试也在穿插进行。这样有 利于问题的分析和解决，不会造成问题的积累，而且不会因为一个小问题而进行整 体电路的检查，从而可以节约大量的调试时间。 饪箩狞屬诺釙诬苧径凛。5.3硬件调试5.3.1声音检测调试测试方法：将小车放在空旷平地，打开小车电源，不断拍手并观看小车运行状 态。测试结果：每次拍手小车均能状态取反，声音检测功能正常。测试效果图请看附录二。5.3.2小车正常运行调试测试方法：将小车放在空旷平地，打开小车电源，拍一次手使小车进入运行状 态，观看小车运行路线。测试结果：小车在正常运行时发动机转速不匹配，走出了曲线