51单片机双功能小车:红外循迹与避障

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资源摘要信息:"该资源是一套关于51单片机控制的双功能小车项目,具体实现了红外循迹和红外避障这两个功能。项目通过51单片机作为主控芯片,利用红外传感器来实现小车的循迹和避障,主要面向希望学习和掌握单片机在实际应用中控制原理的爱好者和初学者。" 首先,让我们来探讨标题中提到的“51单片机”。51单片机是一类经典的单片微控制器系列,基于Intel 8051微控制器架构。它在1980年代初期推出,并迅速成为嵌入式系统设计的主流选择之一。51单片机以其简单、稳定和便于学习的特点,成为电子爱好者和工程师进行项目设计和学习的首选。它通常包含一个8位的中央处理单元(CPU),一定量的RAM和ROM,以及多个用于控制输入输出的端口。 在本资源中,51单片机被应用于制作一个具有红外循迹和避障功能的小车。循迹通常是指小车能够沿着一条预定的路径(通常是一条黑线)自动行驶的能力。为了实现这一功能,项目使用了红外传感器来检测路径,并通过51单片机处理传感器的信号来控制小车的方向和速度,从而保持在路径上。 红外传感器是一种传感器,它能够检测红外辐射。在循迹小车中,通常会使用红外发射器和红外接收器对。发射器发出红外光,当红外光被反射回来时,接收器能够检测到信号强度的变化,从而确定小车相对于路径的位置。51单片机接收这些信号后,分析并执行相应的动作,如转向或停止,以保持小车沿着路径行驶。 接下来,我们来看看避障功能。避障小车能够自动检测并避开前方的障碍物。这通常是通过在小车前方安装一组红外传感器来实现的。当障碍物接近,红外传感器会检测到障碍物的反射信号,并将这一信息反馈给51单片机。单片机根据接收到的数据,计算出如何调整小车的行驶方向以避开障碍物。 根据文件的描述,该资源以压缩文件形式提供了相关的设计资料和代码。虽然压缩包的具体文件名仅为"zz"、"G"、"H",它们可能表示不同的模块或文件类型,例如项目代码文件(通常为.c或.hex扩展名)、设计图纸或说明文档。资源可能包含电路图、PCB布局文件、源代码、编译后的程序文件、用户手册和测试数据。 对于初学者而言,这个项目不仅能够帮助他们理解单片机的基本编程和硬件控制,还能够让他们学习到红外传感器在实际应用中的工作原理。51单片机的编程通常使用C语言或汇编语言,这对于学习者来说是一个很好的实践机会,能够将理论知识与实践操作相结合。通过完成这个项目,学习者能够深入了解微控制器的工作方式,提高解决实际问题的能力,并为以后更复杂的系统设计打下坚实的基础。 在实际操作中,用户可能还需要准备其他组件,如电机驱动器、直流电机、电源模块、电路板和结构材料。51单片机通过编写程序来控制这些组件,实现小车的各项功能。用户在组装和编程过程中,将逐渐掌握电子电路设计、编程调试、系统集成和故障排除等多方面技能。 总之,该资源提供了一整套的红外循迹和红外避障小车的设计方案,使得学习者可以通过这个项目来深入学习和实践51单片机的控制技术,并且能够对电子系统有一个系统的认识。通过这个双功能小车的制作,学习者能够将所学知识应用到实际项目中,这对于培养创新意识和实践能力具有重要意义。
2023-02-27 上传
单⽚机智能循迹避障⼩车 单⽚机智能循迹避障⼩车 可关注我们! 限时⼲货下载: 限时⼲货下载:关注我们"单⽚机",回复"教程"获取单⽚机电⼦书,回复"仿真"获取Proteus仿真资料。持续更新中。。。   第⼀章 绪 论   1.1智能⼩车的意义和作⽤   1.2智能⼩车的现状   第⼆章 ⽅案设计与论证   2.1 主控系统   2.2 电机驱动模块   2.3 循迹模块   2.4 避障模块   2.5 机械系统   2.6电源模块   第三章 硬件设计   3.1总体设计   3.2驱动电路   3.3信号检测模块   3.4主控电路   第四章 软件设计   4.1主程序模块   4.2电机驱动程序   4.3循迹模块   4.4避障模块   第五章 制作安装与调试 智能循迹避障⼩车 摘 要:利⽤红外对管检测⿊线与障碍物,并以STC89C52单⽚机为控制芯⽚控制电动⼩汽车的速度及转向,从⽽实现 ⾃动循迹避障的功能。其中⼩车驱动由L298N驱动电路完成,速度由单⽚机输出的PWM波控制。 关键词:智能⼩车;STC89C52单⽚机; L298N;红外对管 第⼀章 绪论 1.1智能⼩车的意义和作⽤ ⾃第⼀台⼯业机器⼈诞⽣以来,机器⼈的发展已经遍及机械、电⼦、冶⾦、交通、宇航、国防等领域。近年来机器⼈的 智能⽔平不断提⾼,并且迅速地改变着⼈们的⽣活⽅式。⼈们在不断探讨、改造、认识⾃然的过程中,制造能替代⼈劳 动的机器⼀直是⼈类的梦想。 随着科学技术的发展,机器⼈的感觉传感器种类越来越多,其中视觉传感器成为⾃动⾏⾛和驾驶的重要部件。视觉的典 型应⽤领域为⾃主式智能导航系统,对于视觉的各种技术⽽⾔图像处理技术已相当发达,⽽基于图像的理解技术还很落 后,机器视觉需要通过⼤量的运算也只能识别⼀些结构化环境简单的⽬标。视觉传感器的核⼼器件是摄像管或CCD,⽬ 前的CCD已能做到⾃动聚焦。 但CCD传感器的价格、体积和使⽤⽅式上并不占优势,因此在不要求清晰图像只需要粗略感觉的系统中考虑使⽤接近觉 传感器是⼀种实⽤有效的⽅法。 机器⼈要实现⾃动导引功能和避障功能就必须要感知导引线和障碍物,感知导引线相当给机器⼈⼀个视觉功能。避障控 制系统是基于⾃动导引⼩车(AVG—auto-guide vehicle)系统,基于它的智能⼩车实现⾃动识别路线,判断并⾃动避开 障碍,选择正确的⾏进路线。使⽤传感器感知路线和障碍并作出判断和相应的执⾏动作。 该智能⼩车可以作为机器⼈的典型代表。它可以分为三⼤组成部分:传感器检测部分、执⾏部分、CPU。机器⼈要实现 ⾃动避障功能,还可以扩展循迹等功能,感知导引线和障碍物。可以实现⼩车⾃动识别路线,选择正确的⾏进路线,并 检测到障碍物⾃动躲避。 基于上述要求,传感检测部分考虑到⼩车⼀般不需要感知清晰的图像,只要求粗略感知即可,所以可以舍弃昂贵的CCD 传感器⽽考虑使⽤价廉物美的红外反射式传感器来充当。智能⼩车的执⾏部分,是由直流电机来充当的,主要控制⼩车 的⾏进⽅向和速度。 单⽚机驱动直流电机⼀般有两种⽅案:第⼀,勿需占⽤单⽚机资源,直接选择有PWM功能的单⽚机,这样可以实现精确 调速;第⼆,可以由软件模拟PWM输出调制,需要占⽤单⽚机资源,难以精确调速,但单⽚机型号的选择余地较⼤。考 虑到实际情况,本⽂选择第⼆种⽅案。CPU使⽤STC89C52单⽚机,配合软件编程实现。 1.2智能⼩车的现状 现智能⼩车发展很快,从智能玩具到其它各⾏业都有实质成果。其基本可实现循迹、避障、检测贴⽚、寻光⼊库、避崖 等基本功能,这⼏节的电⼦设计⼤赛智能⼩车⼜在向声控系统发展。⽐较出名的飞思卡尔智能⼩车更是⾛在前列。我此 次的设计主要实现循迹避障这两个功能。 第⼆章 ⽅案设计与论证 根据要求,确定如下⽅案:在现有玩具电动车的基础上,加装光电检测器,实现对电动车的速度、位置、运⾏状况的实 时测量,并将测量数据传送⾄单⽚机进⾏处理,然后由单⽚机根据所检测的各种数据实现对电动车的智能控制。这种⽅ 案能实现对电动车的运动状态进⾏实时控制,控制灵活、可靠,精度⾼,可满⾜对系统的各项要求。 2.1 主控系统 根据设计要求,我认为此设计属于多输⼊量的复杂程序控制问题。据此,拟定了以下两种⽅案并进⾏了综合的⽐较论 证,具体如下: ⽅案⼀: 选⽤⼀⽚CPLD(如EPM7128LC84-15)作为系统的核⼼部件,实现控制与处理的功能。CPLD具有速度快、编程容易、 资源丰富、开发周期短等优点,可利⽤VHDL语⾔进⾏编写开发。但CPLD在控制上较单⽚机有较⼤的劣势。同 时,CPLD的处理速度⾮常快,⽽⼩车的⾏进速度不可能太⾼,那么对系统处理信息的要求也就不会太⾼,在这⼀点 上,MCU就已经可以胜任了。若采⽤该⽅案,必将在控制上遇到许许多多不必要增加的难题。为此,