课程设计智能寻迹小车设计与实现.doc
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1、目 录目录I智能寻迹小车设计与实现ISmart Car Design and Implementation of TractingII第1章绪论1第2章系统的硬件及设计原理32.1 STC89C52单片机32.1.1 STC89C52管脚功能32.1.2复位82.2光电电路概况92.2.1防撞92.2.2寻迹92.3显示电路92.3.1数码管92.3.2发光二极管102.4电机控制电路102.4.1电机的选择方案102.5声控122.6串口通信12第3章系统软件设计133.1总体设计方案和框图13第4章安装调试214.1焊接214.2调试(常见问题)21第5章总结心得23智能寻迹小车设计与实现
2、摘要本设计是以STC89C52为主控核心的简易智能小车系统,实现了小车沿黑带寻迹,编程跑,光开关跑等功能并对其动作相应显示。驱动电机采用L9110直流电机控制芯片。小车软件设计采用分块编程,每个模块实现一个功能,然后通过按键控制小车每个状态切换。小车采用按键控制,当接通电源后,小车显示部分会显示已经准备好了,然后按开关键,进入寻迹过程。寻白线时,外部环境光线的强弱对小车的运动会产生很大的影响,基于此原因,本实验中的寻迹是指在白色地板上寻黑线。寻迹是指通过红外发射管和接收管识别路径。关键词 STC89C52 直流电机 黑带寻迹 智能寻迹小车 红外发射管Smart Car Design and I
3、mplementation of TractingAbstract :This design is the core of STC89C52 as the controller simple intelligent car system, realize the car along the black belt tracing, programming run, light switch function such as run and the corresponding action shows. The motor drive L9110 dc motor control chip. Th
4、e car software design using block programming, each module implements a function, and then through the button control car every state switch. The control car keys, when switching power supply, the car shows partial will display is ready, and then press enter a key, tracing process. Find the white li
5、ne, and the external environment of the strength of the light car will produce significant, based on the reason for this, the experiments of tracing is to point to in white floor found the black line. Tracing is through the infrared tubes and receive the recognition path.Keywords :STC89C52 Dc motor
6、Black belt tracing Intelligent tracing the car Infrared tubes第1章 绪 论单片机益智系列智能寻迹机器人是由益芯科技有限公司为科教方便而研发设计。根据现代学校对嵌入式系统开发的需求。依据提高学生实际动手操作能力和思考能力,以加强学生对现实生活中嵌入式系统的应用为参照。智能寻迹机器人全新的设计模式,良好的电路设计,一体化的机电组合,智趣的系统开发,更是成为加强学生学习兴趣的总动源。EXKJ-ZN02 功能的组合多样,使得学生可以充分发挥自主能力,制作出不同的机器人。它为学校进行机器人竞赛和毕业项目设计建立了实物平台,是学校教师授课变得更
7、轻松有趣。同时也能改变学生学习模式和激发学习兴趣更是作为验证学生学习效果的有力工具。良好的电路板设计,让学生制作变得方便容易,其大大提高了学生的制作成功率。提高了学生对电子电路的兴趣,更是教学过程中不可或缺的教具。随着微电子技术的不断发展,微处理器芯片的集成程度越来越高,单片机已可以在一块芯片上同时集成CPU、存储器、定时器计数器、并行和串行接口、看门狗、前置放大器、AD转换器、DA转换器等多种电路,这就很容易将计算机技术与测量控制技术结合,组成智能化测量控制系统。这种技术促使机器人技术也有了突飞猛进的发展。单片机技术作为自动控制技术的核心之一,被广泛应用于工业控制、智能仪器、机电产品、家用电
8、器等领域。随着微电子技术的迅速发展,单片机功能也越来越强大,本设计基于单片机技术在智能寻迹小车控制系统的设计中,以STC89C51为核心,用LG9110驱动两个减速电机,当产生信号驱动小车前进时,是通过寻迹模块里的传感器管是否寻到黑线产生的电平信号通过传感器再返回到单片机,单片机根据程序设计的要求作出相应的判断送给电机驱动模块,让小车实现前进、左转、右转、停车等基本功能,寻白线时,外部环境光线的强弱对小车的运动会产生很大的影响,基于此原因,本实验中的寻迹是指在白色地板上寻黑线。 当前的电动小汽车基本上采取的是基于纯硬件电路的一种开环控制方法,或者是直线行使,或者是在遥控下作出前进、后退、转弯、
9、停车等基本功能。但是它们不能实现在某些特殊的场合下,我们需要能够自动控制的小型设备先采集到一些有用的信息的功能。本文正是在这种需要之下开发设计的一种智能的电动小车的自动控制系统。它以单片机AT89C51为控制核心,附以外围电路,在画有黑线的白纸“路面”上行使,由于黑线和白线对光线的反射系数不同,可根据接收到的反射光的强弱来判断“道路”黑线。判断信号可通过单片机控制驱动模块修正前进方向,以使其保持沿着黑线行进。轨迹探测模块用3只光电开关(图2)。1只置于轨道中间,2只置于轨道外侧,当小车脱离轨道时,即当置于中间的一只光 电开关脱离轨道时,等待外面任意一只检测到黑线后,做出相应的转向调整,直到中间
10、的光电开关重新检测到黑线(即回到轨道)再恢复正向行驶等智能控制系统。智能寻迹小车能寻迹主要是由前方的两对红外发射与接收探头来完成的。根据光有反射的特性。所以说当红外发射出来的光线遇到物体时,就会形成反射的光线,而这个经反射的红外光线刚好被红外接收探头接收到。当红外接收探头接收到信号后,再将信号送到单片机由单片机内部程序来控制电机,由电机完成小车的前进,转向。第2章 系统的硬件及设计原理图2.-1小车视图2.1STC89C52单片机STC89C52是一种带8K字节闪烁可编程可檫除只读存储器(FPEROM-Flash Programable and Erasable Read Only Memor
11、y )的低电压,高性能COMOS8的微处理器,俗称单片机。该器件采用ATMEL搞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。2.1.1 STC89C52管脚功能图2-2总控制电路图图2-3 STC89C52各引脚图图2-3概述:STC89C52 P为40 脚双列直插封装的8 位通用微处理器,采用工业标准的C51内核,在内部功能及管脚排布上与通用的8xc52 相同,其主要用于会聚调整时的功能控制。功能包括对会聚主IC 内部寄存器、数据RAM及外部接口等功能部件的初始化,会聚调整控制,会聚测试图控制,红外遥控信号IR的接收解码及与主板CPU通信等。主要管脚有:XT
12、AL1(19 脚)和XTAL2(18 脚)为振荡器输入输出端口,外接12MHz 晶振。RST/Vpd(9 脚)为复位输入端口,外接电阻电容组成的复位电路。VCC(40 脚)和VSS(20 脚)为供电端口,分别接+5V电源的正负端。P0P3 为可编程通用I/O 脚,其功能用途由软件定义,在本设计中,P0 端口(3239 脚)被定义为N1 功能控制端口,分别与N1的相应功能管脚相连接,13 脚定义为IR输入端,10 脚和11脚定义为I2C总线控制端口,分别连接N1的SDAS(18脚)和SCLS(19脚)端口,12 脚、27 脚及28 脚定义为握手信号功能端口,连主板CPU 的相应功能端,用于当前制
13、式的检测及会聚调整状态进入的控制功能。STC89C52芯片 共40引脚:18脚: 通用I/O接口p1.0p1.79脚: rst复位键10 .11脚:RXD串口输入 TXD串口输出1219:I/O p3接口 (12,13脚 INT0中断0 INT1中断114,15 : 计数脉冲T0 T1 16,17: WR写控制 RD读控制输出端)18,19: 晶振谐振器 20 地线2128 p2 接口 高8位地址总线29: psen 片外rom选通端 单片机对片外rom操作时 29脚(psen)输出低电平30:ALE/PROG 地址锁存器31:EA rom取指令控制器 高电平片内取 低电平片外取3239:p0
14、.7p0.0(注意此接口的顺序与其他I/O接口不同 与引脚号的排列顺序相反)40:电源+5VGND:接地。P3.6 /WR(外部数据存储器写选通)管脚说明: VCC:供电电压。 P0口:P0口为一个8位漏级开路双向I/O口,每脚可吸收8TTL门电流。当P1口的管脚第一次写1时,被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器,它可以被定义为数据/地址的第八位。在FIASH编程时,P0 口作为原码输入口,当FIASH进行校验时,P0输出原码,此时P0外部必须被拉高。P1口:P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口,P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。P1口管脚写入1后,被内部上拉为高,可
15、用作输入,P1口被外部下拉为低电平时,将输出电流,这是由于内部上拉的缘故。在FLASH编程和校验时,P1口作为第八位地址接收。 P2口:P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口,P2口缓冲器可接收,输出4个TTL门电流,当P2口被写“1”时,其管脚被内部上拉电阻拉高,且作为输入。并因此作为输入时,P2口的管脚被外部拉低,将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时,P2口输出地址的高八位。在给出地址“1”时,它利用内部上拉优势,当对外部八位地址数据存储器进行读写时,P2口输出其特殊功能寄存器的内容。P2口在FLASH编程和校验时接收高八位
16、地址信号和控制信号。 P3口:P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口,可接收输出4个TTL门电流。当P3口写入“1”后,它们被内部上拉为高电平,并用作输入。作为输入,由于外部下拉为低电平,P3口将输出电流(ILL)这是由于上拉的缘故。 P3口也可作为AT89C51的一些特殊功能口,如下表所示:P3.0 RXD(串行输入口) P3.1 TXD(串行输出口) P3.2 /INT0(外部中断0) P3.3 /INT1(外部中断1) P3.4 T0(记时器0外部输入) P3.5 T1(记时器1外部输入) P3.7 /RD(外部数据存储器读选通) P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。
17、RST:复位输入。当振荡器复位器件时,要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。 ALE/PROG:当访问外部存储器时,地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。在FLASH编程期间,此引脚用于输入编程脉冲。在平时,ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号,此频率为振荡器频率的1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是:每当用作外部数据存储器时,将跳过一个ALE脉冲。如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。此时, ALE只有在执行MOVX,MOVC指令是ALE才起作用。另外,该引脚被略微拉高。如果微处理器在外部执行状态ALE禁止,置位无效。 /PSEN:外部程序
18、存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期间,每个机器周期两次/PSEN有效。但在访问外部数据存储器时,这两次有效的/PSEN信号将不出现。 /EA/VPP:当/EA保持低电平时,则在此期间外部程序存储器(0000H-FFFFH),不管是否有内部程序存储器。注意加密方式1时,/EA将内部锁定为RESET;当/EA端保持高电平时,此间内部程序存储器。在FLASH编程期间,此引脚也用于施加12V编程电源(VPP)。 XTAL1:反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。 XTAL2:来自反向振荡器的输出。 振荡器特性: XTAL1和XTAL2分别为反向放大器的输入和输出。该反向放大器可以配置为
19、片内振荡器。石晶振荡和陶瓷振荡均可采用。如采用外部时钟源驱动器件,XTAL2应不接。有余输入至内部时钟信号要通过一个二分频触发器,因此对外部时钟信号的脉宽无任何要求,但必须保证脉冲的高低电平要求的宽度。主要功能特性兼容MCS51指令系统8K可反复擦写Flash ROM32个双向I/O口256x8bit内部RAM3个16位可编程定时/计数器中断时钟频率0-24MHz2个串行中断可编程UART串行通道2个外部中断源共6个中断源2个读写中断口线3级加密位低功耗空闲和掉电模式软件设置睡眠和唤醒功能表24 STC89C52主要功能特性STC89C52具体介绍如下:主电源引脚(2根)VCC(Pin40):
20、电源输入,接5V电源GND(Pin20):接地线外接晶振引脚(2根)XTAL1(Pin19):片内振荡电路的输入端XTAL2(Pin20):片内振荡电路的输出端控制引脚(4根)RST/VPP(Pin9):复位引脚,引脚上出现2个机器周期的高电平将使单片机复位。ALE/PROG(Pin30):地址锁存允许信号PSEN(Pin29):外部存储器读选通信号EA/VPP(Pin31):程序存储器的内外部选通,接低电平从外部程序存储器读指令,如果接高电平则从内部程序存储器读指令。可编程输入/输出引脚(32根)STC89C52单片机有4组8位的可编程I/O口,分别位P0、P1、P2、P3口,每个口有8位(
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