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武汉科技大学城市学院2016年毕业论文答辩,基于单片机的循迹小车系统设计,指导老师：蔡晓燕 答辩人：朱金涛,日期：2016.5.7,主要内容：,选题背景:,智能小车 国外的研究状况,智能小车 国内的研究状况,我国的智能车辆研究开始于上世纪80年代末。当时国家的863计划自动化领域在智能机器人主题上确定立项，进行遥控驾驶的智能移动平台的研制；几乎同时国家部委也开始在规划“八五”预研项目中的地面智能机器人技术进行研究，并确定研制成功了我国第一辆样车ATB1(Autonmous Test Bed-1)。,世界上诞生第一台循迹小车诞生于1959年，至今已有50多年的历史，机器人技术也取得了飞速的发展和进步，现已发展成一门包含：机械、电子、计算机、自动控制、信号处理，传感器等多学科为一体的性尖端技术。循迹小车共历了三代技术创新变革：,国外的智能车辆研究历史比较长，开始于上个世纪的50年代，1954年美国的Barrett Electronic公司研究出了世界上的第一台自主引导车系统，该系统是一个可以运行在固定路线上的拖车式的运货平台，但是它却具有了智能车辆所具有的最基本的特征。,循迹小车特点:,1,智能循迹小车是指装备如电磁，光学或其他自动导引装置，通过电脑程序来控制，沿设定的引导路径行驶，也可把电磁轨道黏贴在地板上来确定其行进路线，无需驾驶员操作，将货物自动从起始点运送到目的地。,2,循迹小车的另一个特点是高度自动化，可以根据仓储货位要求、生产工艺流程等改变而灵活改变行驶路径，而且改变运行路径的费用与传统的输送带和传送线相比非常低廉。,3,此外，循迹小车小车依靠蓄电池提供动力，具有清洁生产、运行过程中无噪音、无污染的特点，可用在工作环境清洁的地方。,循迹小车总体设计:,循迹小车控制系统结构框图,本系统采用简单明了的设计方案。通过高发射功率红外光电二极管和高灵敏度光电晶体管组成的传感器循迹模块判断黑线路经，然后由STC89C52单片机通过I/O口控制L298N驱动模块改变两个直流电机的工作状态，最后实现小车循迹。,循迹小车硬件设计:,本设计中核心控制部件采用宏晶公司生产的STC89C52型号的单片机，左图为该单片机的最小系统原理图。,晶振电路:,1,在STC89S52单片机上内部有一个用于构成振荡器的高增益反相放大器，引脚XTAL1和XTAL2分别是此放大器的输入端和输出端。,2,在XTAL1和XTAL2引脚上外接定时元件，内部振荡器就产生自激振荡。,3,本设计选用12MHZ无源晶振、2个22pF电容，使得一个机器周期是1s。晶振的作用是为系统提供基本的时钟信号，两个电容则是起到并联谐振的作用。,晶振电路图,复位电路:,1,89系列单片机的复位信号是从RST引脚输入到芯片内的施密特触发器中的。当系统处于正常工作状态时，且振荡器稳定后，如果RST引脚上有一个高电平并维持2个机器周期(24个振荡周期)以上，则CPU就可以响应并将系统复位。,2,当系统上电后，由于电容充电，使RST持续一段高电平时间。当单片机已在运行之中时，按下复位键也能使RST持续一段时间的高电平，从而实现上电且开关复位的操作。,复位电路图,循迹传感器:,1,TC端是传感器工作控制端，为高电平时，发光二极管不工作，传感器休眠，为低电平时，传感器启动。,2,Signal端为检测信号输出，当遇到黑线，黑线吸收大量的红外线，反射的红外线很弱，光敏三极管不导通，Signal输出高电平；当遇到白线，与黑线相反，反射的红外线很强，使光敏三极管导通，Signal输出低电平。,循迹传感器电路图,驱动电路:,1,L298N是一个内部有两个H桥的驱动芯片，这样电机的运转只需要用三个信号控制：两个方向信号和一个使能信号。,2,如果OUT1信号为“0”，OUT2信号为“1”，并且使能信号是“1”，那么三极管Q1和Q4导通，电流从左至右流经电机；如果OUT1信号变为：“1”，而OUT2信号变为“0”，那么Q2和Q3将导通，电流则反向流过电机。,L298N驱动芯片和直流电机接线图,循迹小车软件设计及调试:,软件设计流程图,X=P0 ,循迹核心程序：,循迹小车软件设计及调试:,1,本设计采用C语言来编译程序。软件开发平台采用Keil软件。该平台可用于编辑C或汇编源文件。它提供了丰富的库函数和功能强大的集成开发调试工具，是目前使用最广泛的C51集成开发环境,2,Keil C51单片机软件开发系统可用于编辑C或汇编源文件。然后分别由C51编译器编译生成目标文件（.OBJ）。目标文件与库文件一起经LIB51连接定位生成绝对目标文件（.ABS）。ABS文件由OH51转换成标准的Hex文件。,3,在软件调试中，可以用Keil对程序进行软件编译与调试,由于采用的为STC89C52型号的单片机，可直接用相应的下载器来烧录程序。,Thank You For Your Attention!,13,
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