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基于单片机的智能小车设计
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随着计算机、微电子、材料、机械、通信等技术的快速发展,智能化的小车和机器人的发展速度也越来越快,作为21世纪自动化领域内非常伟大的成就它已经和人们的生产生活紧密的联系在了一起。根据题目的要求,本设计的智能遥控小车主要由两大部分构成:一个红外遥控部分,一个智能小车部分。其中红外遥控部分采用专用编码芯片HT6221作为发射端,一体化红外接收头作为接收端;智能小车部分采用微控制器AT89C52单片机作为其控制核心,用红外反射式光电传感器进行障碍物和路线的检测,用步进电机控制小车的启停、速度快慢以及转向,用直射式光电检测器、施密特触发器等元件组成的电路来检测小车车轮转速,用LCD1602液晶显示屏来实时显示小车运行的速度、时间和路程。 经过硬件和软件的综合设计,本设计的智能遥控小车基本上实现了遥控控制、自动躲避障碍、自动沿着特定的路线行驶、实时显示速度、路程等功能。
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基于单片控制的智能小车设计
I
摘要
随着计算机、微电子、材料、机械、通信等技术的快速发展,智能化的小车
和机器人的发展速度也越来越快,作为 21 世纪自动化领域内非常伟大的成就它
已经和人们的生产生活紧密的联系在了一起。根据题目的要求,本设计的智能遥
控小车主要由两大部分构成:一个红外遥控部分,一个智能小车部分。其中红外
遥控部分采用专用编码芯片 HT6221 作为发射端,一体化红外接收头作为接收端;
智能小车部分采用微控制器 AT89C52 单片机作为其控制核心,用红外反射式光
电传感器进行障碍物和路线的检测,用步进电机控制小车的启停、速度快慢以及
转向,用直射式光电检测器、施密特触发器等元件组成的电路来检测小车车轮转
速,用 LCD1602 液晶显示屏来实时显示小车运行的速度、时间和路程。
经过硬件和软件的综合设计,本设计的智能遥控小车基本上实现了遥控控制、
自动躲避障碍、自动沿着特定的路线行驶、实时显示速度、路程等功能。
关键词:AT89C52 单片机;红外遥控;步进电机;LCD1602
基于单片控制的智能小车设计
II
ABSTRACT
Along with the development of computer microelectronic materials mechanical
and communication ,the smart cars and robots are also mov-ing faster,as a great
achivement in the field of automation in the 21st century,they have closely contacted
with people
,
s living and manufactur-ing.According to the topic,my designation of sm-
art car mainly contain two parts,a infrared remote contral portion and a small car
portion.The infrared remote contral portion is use the special coded chip HT6221 as
the transmitter and use the integrated infrared receiving header as the receiver;we use
the MCU(AT89C52 singal chip machine)as its control core, the infrared reflective ph-
otoelectric sensor for detection of obstal and routes, the stepping motor to control its
start-stop speed and steering,the circuits made of direct optical detectors schmitt tr-
igger and other electronic components to detect the car
,
s wheel speed,1602 LCD sc-
reen to display its real-time speed distance and time.
Through the integrated design of hardware and software,the small car has the
function of remote contral, avoiding obstal automatically,moving along specific route
automatically, displaying real-time speed and distace.
Keywords: AT89C52MCU; IR remote control; stepmotor; LCD1602
基于单片控制的智能小车设计
目录
第一章 绪论...................................................................................................................................1
1.1 课题背景和意义............................................................................................................1
1.2 课题研究现状和发展趋势..........................................................................................1
1.2.1 研究现状 ..............................................................................................................1
1.2.2 发展趋势 ..............................................................................................................2
1.3 课题内容和要求............................................................................................................2
第二章 总体方案设计与论证...................................................................................................4
2.1 遥控控制模块设计与论证..........................................................................................4
2.2 电机驱动模块设计与论证..........................................................................................5
2.3 避障循迹模块设计与论证..........................................................................................6
2.4 数据显示模块设计与论证..........................................................................................6
2.5 转速测量模块设计与论证..........................................................................................7
2.6 电源模块设计与论证...................................................................................................7
第三章 各模块硬件电路设计...................................................................................................9
3.1 红外遥控发射器模块...................................................................................................9
3.1.1 红外遥控模块的工作原理 ..............................................................................9
3.1.2 HT6221 编码芯片简介...................................................................................10
3.1.3 红外遥控发射器...............................................................................................11
3.2 单片机控制模块..........................................................................................................12
3.2.1 单片机模块电路...............................................................................................12
3.2.2 复位电路 ............................................................................................................13
3.2.3 振荡电路 ............................................................................................................14
3.3 红外接收器及解码 .....................................................................................................14
3.4 电机驱动模块 ...............................................................................................................16
3.4.1 步进电机的工作原理 .....................................................................................16
3.4.2 ULN2003 芯片简介..........................................................................................17
基于单片控制的智能小车设计
3.4.3 步进电机驱动电路设计.................................................................................18
3.5 避障循迹模块...............................................................................................................19
3.6 转速检测模块...............................................................................................................21
3.7 数据显示模块...............................................................................................................22
3.8 电源模块........................................................................................................................23
第四章 系统软件设计 ..............................................................................................................24
4.1 系统总体程序流程图.................................................................................................24
4.2 避障循迹模块程序设计 ............................................................................................25
4.2.1 避障程序流程图...............................................................................................25
4.2.2 循迹程序流程图...............................................................................................26
4.3 数据显示模块程序设计 ............................................................................................27
第五章 总结与展望...................................................................................................................28
5.1 总结.................................................................................................................................28
5.2 改进与展望...................................................................................................................28
参考文献 .......................................................................................................................................29
致谢.................................................................................................................................................30
附录 A 各模块电路图 ..............................................................................................................31
附录 B 程序.................................................................................................................................39
基于单片控制的智能小车设计
第 0 页 共 47 页
第一章 绪论
1.1 课题背景和意义
随着计算机、微电子、信息技术的快速发展,智能化技术的发展速度越来越
快,智能化与人们生活的联系也越来越紧密,智能化是未来社会发展的必然趋势。
智能小车实际上就是一个可以自由移动的智能机器人,比较适合在人们无法工作
的地方工作,也可取代人们完成一些复杂、危险性质的工作。作为现代自动控制
领域内十分伟大的一项发明智能小车、机器人已经和人们的生产生活紧密的联系
在了一起。
智能小车,是一个包含周围环境探测、识别反应、自动控制等功能于一体的
综合系统,它综合地运用了微控制器、传感、遥控、机械结构、电子基础、自动
控制等多学科的知识。智能小车是一个复杂而又庞大的系统,其内部有许多块控
制芯片作为其控制核心,多种传感器来采集外部环境信息并将接收到的信息传给
主控制器,然后由控制器来控制其各个模块执行相应的动作。智能小车由于成本
较低,甚至还能够胜任一些人们都无法胜任的工作,它已逐步深入到工业、农业
以及社会生活的各个方面。本课题设计的智能小车中用到的遥控技术、显示技术、
单片机控制系统、传感技术、自动避障技术已广泛应用于工农业生产、国防军事、
医疗卫生、宇宙探测等诸多领域,特别是其在军事侦察、反恐、防暴、防核化及
污染等危险和恶劣环境中有着广阔的应用前景,由此可见其有着及其重要的研究
意义。
1.2 课题研究现状和发展趋势
1.2.1 研究现状
智能小车、机器人的发展研究从上世纪 60 年代至今已有几十年的历史,自
从上世纪 60 年代末期,第一台能够自主移动机器人问世以后,经过几十年的发
展智能机器人已经从最初的示教模仿机器人发展到现在的具有感知功能的智能
机器人,在技术上取得了很大的进步许多国家都对智能机器人进行了大量的研究。
由于各国的科研实力不同,其水平也有高低,其中美国和日本在该项技术的研究
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