本文檔的主要內(nèi)容詳細(xì)介紹的是使用單片機(jī)進(jìn)行智能尋跡小車的設(shè)計(jì)資料合集免費(fèi)下載包括了：畢業(yè)設(shè)計(jì)論文，參考資料，尋跡傳感器模塊（傳感器51測(cè)試程序：傳感器51測(cè)試程序，傳感器51測(cè)試程序），L298N電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊程序書(shū)，（紅外避障模塊紅外對(duì)管：避障傳感器模塊電路圖，傳感器51測(cè)試程序，紅外避障模塊使用說(shuō)明書(shū)），智能尋跡小車原理圖，程序。

　　當(dāng)今世界，自從進(jìn)入到二十一世紀(jì)以后，科技便不斷加速發(fā)展，在各行各業(yè)中，涌現(xiàn)了許許多多的新的科學(xué)技術(shù)，由這些新的科學(xué)技術(shù)帶來(lái)的新的科技產(chǎn)品，也逐漸融入到人民的日常生活中，自動(dòng)駕駛技術(shù)便是其中之一。何為自動(dòng)駕駛技術(shù)？自動(dòng)駕駛技術(shù)即為車輛在行駛過(guò)程中，無(wú)人為參與、自動(dòng)按照設(shè)定路線行駛，當(dāng)遇到障礙物時(shí)可以自行避開(kāi)障礙物的無(wú)人駕駛車輛。無(wú)人駕駛技術(shù)有兩大技術(shù)要點(diǎn)，即為循跡與避障。

　　本文研究一種基于單片機(jī)的智能小車系統(tǒng)設(shè)計(jì)，本系統(tǒng)以單片機(jī)作為控制核心，驅(qū)動(dòng)電機(jī)實(shí)現(xiàn)小車行駛，利用光學(xué)傳感器實(shí)現(xiàn)小車的循跡行駛，以及避障行駛。本系統(tǒng)采用一種特殊算法，實(shí)現(xiàn)小車在不同行駛模式下，具有不同的行駛速度。整個(gè)系統(tǒng)無(wú)人為參與，極大的提高了系統(tǒng)的安全性，避免出現(xiàn)人為誤操作，造成車毀人亡的事故。

　　隨著微電子技術(shù)的逐步成熟和不斷發(fā)展，微處理器芯片的集成度也越來(lái)越高，在一片集成電路芯片上集成微處理器、存儲(chǔ)器、I/O接口電路等元器件，從而構(gòu)成了“單芯片微型計(jì)算機(jī)”，簡(jiǎn)稱單片機(jī)。

　　我國(guó)開(kāi)始使用單片機(jī)是從1982年，從開(kāi)始就得到了迅速的發(fā)展。單片機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)是從1976年Intel公司率先推出8位機(jī)MCS-48系列，1980年又推出了內(nèi)部功能單元集成度強(qiáng)的8位機(jī)MCS-51系列產(chǎn)品，其性能大大超過(guò)并取代了MCS-48系列產(chǎn)品。最早期的單片機(jī)都是8位或者4位的，最為成功的是Intel公司推出的8位單片機(jī)8031，并且因?yàn)槠淙菀组_(kāi)發(fā)和靠靠性較高的特點(diǎn)，獲得了一致的好評(píng)。隨著工業(yè)控制領(lǐng)域要求的提高，單片機(jī)進(jìn)一步發(fā)展，出現(xiàn)了16位的單片機(jī)，其性能更為可靠，并得以迅速的發(fā)展。當(dāng)代的單片機(jī)已經(jīng)不再只在裸機(jī)環(huán)境下開(kāi)發(fā)和使用，大量專用的嵌入操作系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用于全系列單片機(jī)上，作為現(xiàn)在高端的電子設(shè)備中使用。

　　現(xiàn)在常規(guī)的單片機(jī)普遍都是將CPU、RAM、ROM、并行和串行通信接口，中斷服務(wù)系統(tǒng)、定時(shí)計(jì)數(shù)器電路、內(nèi)部時(shí)鐘電路集成在一起的芯片上。增強(qiáng)型的單片機(jī)還集成了如A/D轉(zhuǎn)換器、PCA計(jì)數(shù)器、看門(mén)狗、使用方便，因此被大多數(shù)人所接受和使用。

　　步入二十一世紀(jì)以后，科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展，近年來(lái)無(wú)人技術(shù)越來(lái)越滲透到我們生活的各個(gè)方面，如無(wú)人超市、無(wú)人售票、無(wú)人駕駛汽車等等，越來(lái)越多的行業(yè)開(kāi)始使用無(wú)人技術(shù)，隨著這些技術(shù)的滲透，人們開(kāi)始解放了雙手，提高了效率，讓生活變得越來(lái)越便捷。

　　本文擬研究一種智能小車系統(tǒng)，通過(guò)收集市面上各類無(wú)人駕駛技術(shù)的信息與資料，構(gòu)建出一種基于單片機(jī)的智能小車系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)循跡與避障的功能。

　　現(xiàn)代社會(huì)中，以智能為主題的小車系統(tǒng)的發(fā)展越來(lái)越快，技術(shù)也越來(lái)越成熟。近年來(lái)，無(wú)人駕駛技術(shù)這一話題也越來(lái)越火熱。由于汽車行駛關(guān)乎我們的人身安全，因此無(wú)人駕駛技術(shù)的可靠性、安全性，一直備受人民質(zhì)疑。如果解決安全問(wèn)題，提高汽車在行駛過(guò)程中的安全性，成了我們必須要解決的問(wèn)題。

　　根據(jù)要求，本文設(shè)計(jì)了一種簡(jiǎn)單的智能小車系統(tǒng)，本系統(tǒng)只包含循跡與避障部分，目的為簡(jiǎn)化系統(tǒng)，減少其他因素干擾，以驗(yàn)證本系統(tǒng)設(shè)計(jì)的循跡避障系統(tǒng)是否符合安全性、可靠性要求。

　　本文確定如下設(shè)計(jì)方案：以單片機(jī)作為控制核心，驅(qū)動(dòng)電機(jī)實(shí)現(xiàn)小車行駛，利用光學(xué)傳感器實(shí)現(xiàn)小車的循跡行駛，以及避障行駛。本系統(tǒng)采用一種特殊算法，實(shí)現(xiàn)小車在不同行駛模式下，具有不同的行駛速度。整個(gè)系統(tǒng)無(wú)人為參與，極大的提高了系統(tǒng)的安全性，避免出現(xiàn)人為誤操作，造成車毀人亡的事故。

　　中央控制系統(tǒng)是整個(gè)智能小車的系統(tǒng)核心，它負(fù)擔(dān)著整個(gè)系統(tǒng)的信號(hào)判斷、數(shù)據(jù)運(yùn)算以及模塊控制等重要責(zé)任，因此，選擇一款可靠的單片機(jī)變得十分重要，好的傳感器可以為我們后面的設(shè)計(jì)研發(fā)節(jié)省很大時(shí)間。為此，有如下幾種方案可供選擇。

　　方案一：

　　選擇STC公司生產(chǎn)的STC89C52RC作為控制系統(tǒng)核心，該單片機(jī)從被設(shè)計(jì)出到如今已有許多年的歷史，并且該款單片機(jī)如今還被應(yīng)用在各行各業(yè)中，其主要參數(shù)為：8k字節(jié)Flash，512字節(jié)RAM，32 位I/O 口線，看門(mén)狗定時(shí)器，內(nèi)置4KB EEPROM，MAX810復(fù)位電路，3個(gè)16 位定時(shí)器，4個(gè)外部中斷，一個(gè)7向量4級(jí)中斷結(jié)構(gòu)（兼容傳統(tǒng)51的5向量2級(jí)中斷結(jié)構(gòu)），全雙工串口。另外 STC89C52 可降至0Hz 靜態(tài)邏輯操作，支持2種軟件可選擇節(jié)電模式?？臻e模式下，CPU 停止工作，允許RAM、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護(hù)方式下，RAM內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機(jī)一切工作停止，直到下一個(gè)中斷或硬件復(fù)位為止。最高運(yùn)作頻率35MHz，6T/12T可選。此款單片機(jī)的優(yōu)點(diǎn)為性能穩(wěn)定且價(jià)格低廉，但運(yùn)算能力不強(qiáng)。

　　方案二：

　　選擇ARM公司生產(chǎn)的STM32系列單片機(jī)作為控制核心，該單片機(jī)主要參數(shù)如下：ARM 32位的Cortex-M3、最高72MHz工作頻率，在存儲(chǔ)器的0等待周期訪問(wèn)時(shí)可達(dá)1.25DMips/MHZ（DhrystONe2.1）、單周期乘法和硬件除法。此款單片機(jī)的優(yōu)點(diǎn)為運(yùn)算能力強(qiáng)，但是價(jià)格高昂，且外圍電路較為復(fù)雜。

　　對(duì)比兩種單片機(jī)，我們選擇方案一的STC89C52單片機(jī)作為整個(gè)系統(tǒng)的控制核心，此款單片機(jī)的可靠性經(jīng)受這么長(zhǎng)時(shí)間的驗(yàn)證，完全符合系統(tǒng)的要求，并且運(yùn)算能力足以滿足本系統(tǒng)的要求，外圍電路簡(jiǎn)單，因此，選擇此款單片機(jī)作為整個(gè)系統(tǒng)的控制核心。

　　2.2 電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)

　　由于電機(jī)運(yùn)行時(shí)需要較大的電流，單片機(jī)的I/O口可以提供的電流十分小，只有幾百毫安，因此，我們需要專門(mén)的電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)來(lái)驅(qū)動(dòng)電機(jī)。根據(jù)要求，我們有如下電機(jī)驅(qū)動(dòng)方案。

　　方案一：

　　利用繼電器對(duì)電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，繼電器的特點(diǎn)為以小電流便可控制大電流、大功率電路，因?yàn)?a href='http://www.socialnewsupdate.com/soft/data/4-10/' target='_blank' class='arckwlink_none'>控制電路與被控電路是分開(kāi)的，所以被控電路對(duì)主控電路產(chǎn)生不了影響。因此利用繼電器驅(qū)動(dòng)，其優(yōu)點(diǎn)為可以提供大電流，但是其缺點(diǎn)為不夠?qū)崟r(shí)，因?yàn)槔^電器通斷需要時(shí)間。

　　方案二：

　　使用ULN2003大功率晶體管來(lái)驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)，其內(nèi)部為多路達(dá)林頓管組成的驅(qū)動(dòng)陣列，在5V供電電壓下，可直接與單片機(jī)的I/O口相連，其硬件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，而且驅(qū)動(dòng)原理也十分簡(jiǎn)單，易于使用。但由于外圍電路簡(jiǎn)單，所以其抗干擾能力較弱。

　　方案三：

　　采用專用電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片L298N來(lái)做本系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)芯片，該芯片內(nèi)部包含兩個(gè)H橋驅(qū)動(dòng)電路，每路可以向外提供2A的電流，可以帶動(dòng)較大負(fù)載。其外圍電路包含了抗干擾電路設(shè)計(jì)，使用起來(lái)十分穩(wěn)定。其缺點(diǎn)為運(yùn)行時(shí)間過(guò)長(zhǎng)時(shí)，有較大的熱量，因此在使用時(shí)，我們需要增加散熱片，來(lái)降低芯片溫度，保證期使用年限。

　　通過(guò)對(duì)比方案一、二、三，最終，我才用方案三中的L298N作為本系統(tǒng)的電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片，使用L298N，既可以保證穩(wěn)定性，又可以保證使用年限。

　　本系統(tǒng)以單片機(jī)作為控制核心，驅(qū)動(dòng)電機(jī)實(shí)現(xiàn)小車行駛，利用光學(xué)傳感器實(shí)現(xiàn)小車的循跡行駛，以及避障行駛。經(jīng)過(guò)一系列的安裝與調(diào)試，實(shí)現(xiàn)了如下的功能：

　　一、系統(tǒng)上電后，進(jìn)行開(kāi)機(jī)自檢，檢查各部分部件是否正常，若有不正常部件，則小車不會(huì)啟動(dòng)，直至故障排除。

　　二、本系統(tǒng)完成了兩大設(shè)計(jì)功能，分別為循跡與避障。在循跡模式下，小車可以按照預(yù)先設(shè)定的路線進(jìn)行行車，根據(jù)不同的行車狀態(tài)，小車還會(huì)有不同的行駛速度；在避障模式下，小車可以及時(shí)躲避障礙物，當(dāng)前方障礙物較多時(shí)，小車會(huì)選擇后退，然后左拐，從而躲避這群障礙物群。

　　通過(guò)本次的設(shè)計(jì)，我學(xué)到了許多課堂上學(xué)不到的知識(shí)，提高了我的動(dòng)手能力，也提高了我的發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題、以及解決問(wèn)題的能力。讓我明白，對(duì)于無(wú)論一個(gè)多么龐大的程序，都可以分解成一個(gè)個(gè)的子程序，每個(gè)子程序又可以繼續(xù)細(xì)分下去，直到落實(shí)到幾條簡(jiǎn)單的C語(yǔ)句。而且，盡管程序再多，資料再亂，程序的執(zhí)行都是有先有后的（即程序流程）。另外，良好的程序設(shè)計(jì)風(fēng)格可以大大提高程序可讀性和避免很多BUG的出現(xiàn)，即使出錯(cuò)也很容易調(diào)試。

　　對(duì)于本次設(shè)計(jì)，還有許多的地方可以改進(jìn)。對(duì)此，我總結(jié)了如下幾點(diǎn)：

　　一、現(xiàn)在無(wú)人駕駛汽車有一功能變得越來(lái)越火熱，那就是通過(guò)移動(dòng)端來(lái)控制汽車的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，就像游戲城中的開(kāi)汽車一樣，通過(guò)操控幾個(gè)虛擬按鍵，便可以實(shí)現(xiàn)汽車的前進(jìn)、拐彎、以及后退，十分便捷。

　　二、增加語(yǔ)音提示模塊，當(dāng)小車遇到障礙物時(shí)，可以發(fā)出語(yǔ)音提醒，這樣更直觀，更有安全性。