摘 要

本论文利用了STC89C52RC单片机设计了一种能够自动避开障碍物、循着固定路径前进以及能够把监控模块捕捉到的图片信息及时传回手机端显示的一种智能小车。本论文通过L293D直流电机驱动芯片来实现四个电机的驱动,通过定时器调制脉冲宽度即PWM控制技术来实现小车速度的控制,当改变电机的速度和转动方向的时候就可以使小车前进的方向得到改变。将红外传感器安装在小车合适的位置上利用红外线反射的特性和LM324比较器实现检测障碍物的功能,把比较器的输出信号送到单片机进行检测,单片机就可以通过是否有信号输入来判断执行对应的避障和寻迹程序。通过USB免驱摄像头和WiFi模块可以将图像实时显示在手机上,这部分为附带功能。

设计中重点实现了利用红外模块的小车自动避障以及在寻迹过程中能够检测到路径前方的障碍并执行相应的动作。

关键词：pwm控制；红外传感器；寻迹；避障；stc89c52；视频传输

Abstract

Thesis uses the STC89C52RC microcontroller to design a kind of intelligent car which can automatically avoid the obstacle, follow the fixed path forward and be able to capture the picture information captured by the monitoring module in time. In this thesis, the L293D DC motor driver chip to achieve the four motor drive, through the timer modulation pulse width that is PWM control technology to achieve the car speed control, when changing the motor speed and direction of rotation can make the car when the direction get changed. The infrared sensor installed in the car at the appropriate location on the use of infrared reflection characteristics and LM324 comparator to achieve the function of detection of obstacles, the comparator output signal sent to the microcontroller to detect, the microcontroller can be used to determine whether the signal input to the corresponding obstacle avoidance and tracing procedures. USB-free camera and WiFi module can be real-time display on the phone, this part is included with the function.

The design of the focus of the realization of the use of infrared module car automatic obstacle avoidance and in the process of tracking the way to detect the obstacles in front of the path and the implementation of the corresponding action.

Key Words: PWM control; Infrared sensor; Obstacle avoidance; Tracing; Stc89c52; Video transmission

目录

第1章 绪论 1

1.1智能小车的研究意义 1

1.2智能小车国内外研究现状 1

1.3课题研究的内容及目标 2

第2章 硬件设计 3

2.1设计方案论证 3

2.1.1控制模块的选择 3

2.1.1.1 51系列单片机结构介绍 3

2.1.2电机驱动模块的选择 5

2.1.2.1电机的选择 5

2.1.2.2 L293D驱动芯片的介绍 6

2.1.2.3 H-桥式电路 7

2.1.3避障寻迹模块的设计 8

2.1.4 监控模块 9

2.1.5 车体和电源 10

2.2 系统电路设计 10

2.2.1 电源电路设计 11

2.2.2 USB烧写电路 13

2.2.2.1 CH340D转接芯片 13

2.2.2.2 USB—ISP转换电路 15

2.2.3 电机驱动电路 16

2.2.4 寻迹避障电路 18

2.2.4.1 红外对管原理 18

2.2.4.2 传感器模块电路 18

2.2.5 控制模块电路 20

第3章 系统软件设计 22

3.1 脉冲宽度调制信号的设计 22

3.2避障模块软件设计 24

3.3寻迹模块软件设计 26

第4章 实验验证 29

4.1 实物制作 29

4.2 系统调试 32

第5章 结论与展望 33

参考文献 34

附录A： 36

附录B： 37

附录C： 38

致谢 47

第1章 绪论

1.1智能小车的研究意义

在当前的车辆工程课题当中,智能汽车越来越成为一个研究的热门。它的特点是不需要人的操作,通过传感器系统、计算机技术以及自动操作系统来实现汽车的自动行驶。它的研究具有重大的意义,对减轻驾驶带来的负担以及减少交通事故方面具有很大的成效。有研究人员发现在智能汽车的现阶段当中,将智能驾驶技术作为一种辅佐手段避免了50%~80%交通事故的发生。

而与智能汽车同样具有重大研究意义的智能小车,发展也越来越快。在结构上面它与智能汽车极为相似,传感器部分用来感知外部环境、控制器部分接受传感器检测到的信号并执行相应的程序,而执行器部分是最后功能的体现,通过执行各个驱动器来实现我们期望的动作。它的历史可以追溯到60年代后期,为了实现月球探测计划,美国和苏联研制并且开始了应用移动机器人。发展至今移动机器人种类繁多,有轮式移动机器人、步行移动机器人(单腿式、双腿式和多腿式)、履带式、游动式移动机器人等类型^[1]。

作为移动机器人的典型代表,智能小车开始活跃在各种国内和国际比赛当中,比如亚太地区的ABU ROBCON机器人大赛,中国大学生“飞思卡尔”比赛,同时国内的高校也把这个课题当做很重要的研究方向。