毕业论文：智能壁障小车控制系统设计.doc文档31页推荐下载

功能特性描述是种低功耗高性能位微控制器，具有在系统可编程存储器。

使用高密度非易失性存储器技术制造，与工业产品指令和引脚完全兼容。

片上允许程序存储器在系统可编程外界对红外信号的干扰比较小，且易于实现，价格也比较便宜综合比较采用方案二电机驱动模块方案采用继电器对电动机的开和关进行控制，通过开关的切换对电机的速度进行调整。

这个方案的优点是电路较为简单，实现容易缺点是继电器的响应速度慢机械结构易损坏寿命较短。

方案二采用芯片，配以电机控制所需要的外围功能电路，通过数控电压源调节电机运行速度，实现控制物体的运动轨迹。

该方案优点是体积小结构紧该方案优点是体积小结构紧凑使用便捷可靠性提高。

但系统软硬件复杂成本高。

采用芯片，配以电机控制所需要的外围功能电路，通过数控电压源调节电机运行速度，实现控制物体的运方案的优点是电路较为简单，实现容易缺点是继电器的响应速度慢机械结构易损坏寿命较短。

方案二部分内容简介外线遇到避障物的时候反射回来，红外线接收管对反射回来信号进行调制，输出比较电平。

外界对红外信号的干扰比较小，且易于实现，价格也比较便宜综合比较采用方案二电机驱动模块方案采用继电器对电动机的开和关进行控制，通过开关的切换对电机的速度进行调整。

这个方案的优点是电路较为简单，实现容易缺点是继电器的响应速度慢机械结构易损坏寿命较短。

方案二采用芯片，配以电机控制所需要的外围功能电路，通过数控电压源调节电机运行速度，实现控制物体的运动轨迹。

该方案优点是体积小结构紧凑使用便捷可靠性提高。

但系统软硬件复杂成本高。

方案三采用专用芯片。

是个具有高电压大电流的全桥驱动芯片，它相应频率高，且还带有控制使能端。

用该芯片作为电机驱动，操作方便，稳定性好，性能优良。

基于上述理论分析和实际情况，拟定选择方案三总体设计框图此系统是以单片机为控制核心，处理执行各个外部传感器检测得到的电平信号，最后把处理结果传递给小车电机，使其得到相应效果。

循迹红外对管时钟电路复位电路报警电路电机驱动避障红外对管图总体设计框图第三章硬件设计单片机控制模块本模块采用系列单片机作为核心处理器。

单片机控制系统基本由最小系统和外围信号口组成，其中最小系统包括电源，时序般使用或者和电容组成，复位电路。

有了以上三块，单片机就能够正常工作了。

是种带字节闪烁可编程可檫除只读存储器的低电压，高性能的微处理器，俗称单片机。

该器件采用搞密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的指令集和输出管脚相兼容。

主要性能与单片机产品兼容字节在系统可编程存储器次擦写周期全静态操作三级加密程序存储器个可编程口线三个位定时器计数器八个中断源全双工串行通道低功耗空闲和掉电模式掉电后中断可唤醒看门狗定时器双数据指针掉电标识符。

功能特性描述是种低功耗高性能位微控制器，具有在系统可编程存储器。

使用高密度非易失性存储器技术制造，与工业产品指令和引脚完全兼容。

片上允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。

在单芯片上，拥有灵巧的位和在线系统可编程，使得为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活超有效的解决方案。

具有以下标准功能字节，字节，位口线，看门狗定时器，个数据指针，三个位定时器计数器，个向量级中断结构，全双工串行口，片内晶振及时钟电路。

另外，可降至静态逻辑操作，支持种软件可选择节电模式。

空闲模式下，停止工作，允许定时器计数器串口中断继续工作。

掉电保护方式下，内容被保存，振荡器被冻结，单片机切工作停止，直到下个中断或硬件复位为止。

位微控制器字节在系统可编程。

口口是个位漏极开路的双向口。

作为输出口，每位能驱动个逻辑电平。

对端口写时，引脚用作高阻抗输入。

当访问外部程序和数据存储器时，口也被作为低位地址数据复用。

在这种模式下，具有内部上拉电阻。

在编程时，口也用来接收指令字节在程序校验时，输出指令字节。

程序校验时，需要外部上拉电阻。

口口是个具有内部上拉电阻的位双向口，输出缓冲器能驱动个逻辑电平。

对端口写时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。

作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流。

此外，和分别作定时器计数器的外部计数输入和时器计数器的触发输入，具体如下表所示。

在编程和校验时，口接收低位地址字节。

引脚号第二功能定时器计数器的外部计数输入，时钟输出定时器计数器的捕捉重载触发信号和方向控制在线系统编程用在线系统编程用在线系统编程用口口是个具有内部上拉电阻的位双向口，输出缓冲器能驱动个逻辑电平。

对端口写时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。

作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流。

在访问外部程序存储器或用位地址读取外部数据存储器例如执行时，口送出高八位地址。

在这种应用中，口使用很强的内部上拉发送。

在使用位地址如访问外部数据存储器时，口输出锁存器的内容。

在编程和校验时，口也接收高位地址字节和些控制信号。

口口是个具有内部上拉电阻的位双向口，输出缓冲器能驱动个逻辑电平。

对端口写时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。

作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流。

口亦作为特殊功能第二功能使用，如下表所示。

在编程和校验时，口也接收些控制信号。

图单片机最小系统具体介绍如下主电源引脚根之间的低的钽电容。

若电容值太大，反而会在些情况负载开路输入端断开对器件造成损害。

用来输出滤波以及提高环路的稳定性。

如果电容的太小，就有可能使反馈环路不稳定，导致输出端振荡。

这几乎是稳压器的共性，包括等也有这现象。

图电源电路蜂鸣报警电路本设计采用电磁式蜂鸣器作为出错报警提示。

单片机的口通过型三极管驱动蜂鸣器。

当输出高电平时，三极管导通，蜂鸣器发出报警声。

图蜂鸣报警器电路第四章控制算法比例，积分，微分是建立在经典控制理论基础上的种控制策略。

控制器作为最早实用化的控制器，已经有五十多年的历史，现在仍然是最广泛的工业控制器。

控制器最大的特点是简单易懂，使用中不需要精确的系统模型等先决条件，因而成为最广泛的控制器。

图典型控制结构采用控制算法，如果时刻检测到黑线偏左就要向左转弯如果检测到黑线偏右就要向右转，偏得越多就要向黑线方向打越大的转角，这就是比例控制。

遗憾的是因为小车有惯性。

假设黑线偏左，说明小车偏右了，需要左转，等到小车回到中心的时候，停止转舵，可是小车的惯性会使车身继续左转直到冲过黑线，黑线又偏右，然后控制过程反复，车身是在左右摇摆中向前行走的，这种摇摆叫做超调，超调越大，控制越不稳定，容易出轨。

为了克服惯性，我们除了位置信息之外，还需要知道轨迹的变化趋势。

我们可以用黑线位置的微分值来提前得到变化的趋势，用本次位置减去前次位置来求出差值，就大致知道偏移的变化趋势，将该差值和比例相加后起作为控制量，即可实现提前控制，这就叫做比例微分控制。

比例积分微分被控对象第五章软件设计主程序流程图本设计的主设计流程图如图所示，当接通电源后小车运动，在行驶过程中，结合查询方式查询小车是否偏离黑线，并根据偏离方向执行执行对应的报警程序当检测到障碍物时，会产生中断，执行对应的避障程序。

图系统软件主流程图开始小车运动是否遇到黑线是否遇障碍路线程序循迹子程序壁障子程序电机驱动程序红外循迹程序流程图红外循迹检测机控制子程序流程图如图所示。

可以在小车车头的左右各装个红外检测循迹电路，单片机的和在收到接收到的红外检测电路输出信号后，利用单片机控制电机在遇到障碍物时使小车转弯。

图红外循迹流程图循迹程序红外循迹子程序读取红外传感器值左边检测到黑线右转右边检测到黑线左转第六章硬件调试单元模块的测试电源电路测试设计并搭好电源电路，并用万用表进行检测电路连接情况，在确定电路没问题后，同电源端通上电源，按下开关，观察发光二极管是否发生变化。

寻迹模块测试在以连接好的光电寻迹电路中，通电后，在反射式光电传感器上面放张白纸，用电压表测量的输出端号引脚是不是为高电平在放张贴有黑胶布的纸张或者是黑色的物品放在反射式光电传感器的感应部分，看电压表的的电压是否为低电平来回移动带有黑胶布的纸张或黑色物品，看电压表的电压值是否高低电平的变化。

红外避障电路测试首先在搭接好的电路中用万用表测量可调电阻的阻值将其调到欧姆再用万用表在输出端测量未碰到障碍物时电压值是否为高电平，当碰到障碍物时，观察电压值是否为变为低电平。

软件调试当保证硬件电路正常工作的前提下，对软件开始进行调试。

通过软件将主流程框图的步骤步步的将各个部分程序写好，通过仿真软件在线下载调试，观察仿真情况是否和预计的要求致。

慢慢的完善了整个系统程序，在确定无误时，用编程将正确的程序写入中，然后将芯片放入电路中使用，完成了软件的调试。

第七章结论整个系统的设计以单片机为核心，利用了多种传感器，将软件和硬件相结合。

本系统能实现如下功能自动沿预设轨道行驶小车在行驶过程中，能够自动检测预先设好的轨道，实现直道和弧形轨道的前进。

若有偏离，能够自动纠正，返回到预设轨道上来。

当小车探测到前进前方的障碍物时，可以自动报警调整，躲避障碍物，从无障碍区通过。

小车通过障碍区后，能够自动循迹自动检测停车线并自动停车。

从运行情况来看循迹的效果比较好，避障的效果不是很好，我认为是由于电源不能稳定而是的小车的速度不好控制，这也是我这次设计最大的误区，没有选取稳定的电源。