毕业论文：智能循迹小车的设计与制作 ㊣ 精品文档 值得下载

微控制器。

微控制对检测信号进行处理，并控制电机校正偏移量，从而实现巡线行走。

图解释了智能循迹小车的动作原理。

如果前部的两个传感器都检测到引导线条，传感器将发出有线信号，则后轮的两台电机继续接通运转，驱动车体前行但如果左右传感器中的任意个检测到引导条，则此传感器输出信号，这时，该侧的驱动电机继续运行，另侧的电机停止运行，以此达到校正方向的目的。

右转直走左转图光电检测原理图二光电检测原理图第三章硬件设计单片机硬件结构单片机是把那些作为控制应用所必需的基本内容都集成在个尺寸有限的集成电路芯片上。

如果按功能划分，它由如下功能部件组成，即微处理器数据存储器程序存储器并行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总线连接而成，其基本结构依旧是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。

微处理器该单片机中有个位的微处理器，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。

数据存储器片内为个字节，片外最多可外扩至字节，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。

程序存储器由于受集成度限制，片内只读存储器般容量较小，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，片外最多可外扩至字节。

中断系统具有个中断源，级中断优先权。

定时器计数器片内有个位的定时器计数器，具有四种工作方式。

串行口个全双工的串行口，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。

口口口口为个并行位口。

特殊功能寄存器共有个，用于对片内的个功能的部件进行管理控制监视。

实际上是些控制寄存器和状态寄存器，是个具有特殊功能的区。

由上可见，单片机的硬件结构具有功能部件种类全，功能强等特点。

特别值得提的是该单片机中的位处理器，它实际上是个完整的位微计算机，这个位微计算机有自己的位寄存器口和指令集。

位机在开关决策逻辑电路仿真过程控制方面非常有效而位机在数据采集，运算处理方面有明显的长处。

单片机中位机和位机的硬件资源复合在起，二者相辅相承，它是单片机技术上的个突破，这也是单片机在设计的精美之处。

最小应用系统设计是片内有的单片机，因此，这种芯片构成的最小系统简单﹑可靠。

用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，如图单片机最小系统所示。

由于集成度的限制，最小应用系统只能用作些小型的控制单元。

其应用特点有可供用户使用的大量口线。

内部存储器容量有限。

应用系统开发具有特殊性。

时钟电路虽然有内部振荡电路，但要形成时钟，必须外部附加电路。

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。

振荡晶体可在到之间选择。

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，可在到之间取值，但在到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，电容选择。

在设计印刷电路板时，晶体和电容应尽可能靠近单片机芯片安装，以减少寄生电容，更好的保证振荡器稳定和可靠地工作。

为了提高温度稳定性，应采用电容。

复位电路的复位是由外部的复位电路来实现的。

复位引脚通过个斯密特触发器用来抑制噪声，在每个机器周期的，斯密特触发器的输出电平由复位电路采样次，然后才能得到内部复位操作所需要的信号。

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。

只要的上升时间不超过，就可以实现自动上电复位。

时钟频率用时取，取。

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。

其中电平复位是通过端经电阻与电源接通而实现的。

按键手动复位电路见图。

时钟频率选用时，取，取，取。

图二复位的电路接法图二是智能循迹小车的硬件结构，它是由控制器驱动芯片和传感器等部分荡晶体选择，电容选择。

在设计印刷电路板时，晶体和电容应尽可能靠近单片机芯片安装，以减少寄生电容，更好的保证振荡器稳定和可靠地工作。

为了提高温度稳定性，应采用电容。

复位电路的复位是由外部的复位电路来实现的。

复位引脚通过个斯密特触发器用来抑制噪声，在每个机器周期的，斯密特触发器的输出电平由复位电路采样次，然后才能得到内部复位操作所需要的信号。

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。

只要的上升时间不超过，就可以实现自动上电复位。

时钟频率用时取，取。

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。

其中电平复位是通过端经电阻与电源接通而实现的。

按键手动复位电路见图。

时钟频率选用时，取，取，取。

图二复位的电路接法图二是智能循迹小车的硬件结构，它是由控制器驱动芯片和传感器等部分组成。

结构原理图如附录图三循迹小车原理框图光电检测传感器控制器，判断直走左右转信号，送出电机控制信号电机驱动左右直流电机图四最小系统原理图控制器采用单片机作为循迹小车的控制器。

是个位数据线是位单片机，片内有字节及字节。

中央处理器单元完成运算和控制功能。

内部数据存储器共个单元，访问它们的地址是，其中用户使用前个单元，后个单元被专用寄存器占用。

内部的两个位计数器定时器用作定时或计数，并可用定时或计数的结果实现控制功能。

有四个位并行口，用以实现地址输出及数据输入输出。

片内还有个时钟振荡器，外部只需接入石英晶体就可振荡。

传感器智能循迹小车采用的是个相同的光电判读器，它是种反射式光电判读器，其原理是发光元件发出的光被物体发射后到达感光元件。

由此判断物体是否存在。

它的内部是可见光隔离或过滤器克服外界光线的干扰引出的误动作所以性能比较稳定。

电机驱动循迹小车的本体结构采用轮式驱动，两个主动后轮分别由两个小型的直流电机驱动，个万向轮位于车体前方的中部，起支撑作用，可以随意转向而不影响主动轮的行走和转向。

小型直流电机的转速高力矩小，需要通过减速机构进行减速增矩。

电机的驱动部分采用电机驱动芯片，可与单片机直接连接，用高低电平来控制电机正反转及停止，使用非常方便，并可以简化电路。

单片机的分别与的和相连接，分别与的和相连接，而的脚与左电机相连接，与右电机相连接。

图三电机驱动原理图第四章软件设计系统软件主要由传感器检测和电机控制处理主程序以及表示检测结果的子程序组成，程序流程框图如下图所示。

图五程序设计流程图程序如下左侧传感器检测信号右侧传感器检测信号左电机控制端右电机控制端，直走左转右转停止轨道检测直走左转右转停止波模拟第五章安装与测试电路的安装电路安装要注意几个原则先装矮后装高先装小后装大先装耐焊的等布线尽量使电源线和地线靠近实验电路板的周边，以起定的屏蔽作用最好分模块安装等等。

此外焊接时不能出现虚焊假焊漏焊，更不能出现过焊，因为有些器件，不能耐高温，比如焊接三极管时，电烙铁绝对不能停留太久。

电路的调试调试时应小心谨慎，电路安装完毕后，首先应检查电路各部分的接线是否正确，检查电源地线信号线元器件的引脚之间有无短路，器件有无接错。

再接入电路所要求的电源电压，观察电路中各部分器件有无异常现象。

如果出现异常现象，应立即关断电源，待排除故障后方可重新通电。

第六章体会本次制作是本人到目前为止觉得最有意义也是收获最大的次实习。

身为电子系的学生，设计是我们将来必需的技能。

而这次制作恰恰给我们提供了个应用自己所学知识的平台，通过这次的制作，可以考察自己在自学单片机中，收获了那些知识。

从通过理论设计，到仿真软件仿真，再到确定具体方案，再到安装实际电路，最后到调试电路成型。

整个过程都需要我充分利用所学的知识进行思考借鉴。

可以说，本次制作是针对前面所学的知识进行的次比较综合的检验。

总的来说，这次制作虽然累，但非常充实。

在这次实习中，正确的思路是很重要的，只有你的设计思路是正确的，那你的设计才有可能成功。

因此我们在设计前必须做好充分的准备，认真查找详细的资料，为我们设计的成功打下坚实的基础。

如果说前面电路的理论设计是件多么令人头痛的事，那么安装焊接过程则是个考验人耐心的过程，对电路的安装焊接分析调试要步步来，不能急躁。

因为是在仿真软件上较理论上还是存在定的差距，仿真能出来结果的在实际电路不定就能出来，这就需要我们有耐心，寻找个比较正确的调试方法。

在这次设计与制作中，电机的控制采用了模拟波来控制，调速的基本原理和思想是通过反复循环改变的时间分配。

但小车无法借助循环处理实现，需要通过中断处理方式实现。

设计靠的是的两个定时器模拟实现的，需要对定时器设定中断周期，也就是的频率。

的频率即时达到数十千赫兹也能满足平滑控制的要求，但会产生个很大的弊端，就是中断次数过多，导致大部分时间都在处理中断，实时检测和控制不能很快的响应和处理。

而且电机也存在个变化速率匹配的问题，所以需要通过不断的尝试，适当地改变上述设定值以便得到最佳的效果。

要做好本次的课程设计，熟练地掌握课本上的理论知识是前提。

这样才能对试验中出现的问题进行定的分析和解决。

当然能完成本次设计，更离不开老师辛勤地指导，老师能在百忙中来指导本人，使本人能更好地完成设计。

总之，感谢老师的指导，参考文献万福君，潘松峰单片微机原理系统设计及应用合肥中国科学技术大学出版社，黄俊，王兆安电力电子技术第三版北京机械工业出版社，李华实用接口技术北京北京航空航天大学出版社，摘要介绍了种智能循迹小车的制作方法，给出了控制系统的硬件设计和软件设计。

控制系统的硬件电路部分主要包括控制器传感器电机驱动芯片。

控制器和传感器分别采用位的系列单片机和光电判断器。

循迹小车采用的直流电机。

关键词智能循迹小车传感器电机驱动芯片目录第章前言第二章设计原理直流调速系统检测系统第三章硬件设计单片机硬件结构最小应用系统设计系统原理图第四章软件设计流程图控制程序第五章电路的安装与调试第六章体会参考文献第章前言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。

设计的智能电动小车应该能够实时显示时间速度里程，具有自动寻迹寻光避障功能，可程控行驶速度准确定位停车。

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，加装光电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