红外避障小车设计毕业设计.doc

红外避障小车红外避障小车前前 言言---------------------------------------------------随着生产自动化的发展需要，机器人已经越来越广泛地应用到生产自动化上，随着科学技术的发展，机器人的传感器种类也越来越多，其中红外传感器已经成为自动行走和驾驶的重要部件红外的典型应用领域为自主式智能导航系统，机器人要实现自动避障功能就必须要感知障碍物，感知障碍物相当给机器人一个视觉功能智能避障是基于红外传感系统，采用红外传感器实现前方障碍物检测，并判断障碍物远近由于时间和水平有限，我们暂选最基本的避障功能作为此次设计的目标本设计通过小车这个载体再结合由 AT89S51 为核心的控制板可以达到其基本功能，再辅加由漫反射式光电开关组成的避障电路、555 组成的转速控制电路、电源电路、差分驱动电路就可以完善整个设计目录目录 前言前言 ------------------------------------------------------------------------------1目录目录 ------------------------------------------------------------------------------2摘要摘要 ------------------------------------------------------------------------------3功能概述功能概述 ------------------------------------------------------------------------3 硬件设计硬件设计 ------------------------------------------------------------------------3 避障电路避障电路 ------------------------------------------------------------------------4单片机电路单片机电路 ---------------------------------------------------------------------7电机转速控制电路电机转速控制电路 ------------------------------------------------------------7电源电路电源电路 ------------------------------------------------------------------------8 8电机驱动电路电机驱动电路 ---------------------------------------------------------------9 9主程序设计主程序设计 --------------------------------------------------------------------12小结小结 -----------------------------------------------------------------------------23参考文献参考文献 -----------------------------------------------------------------------231.【1.【摘摘 要要】:】: 本文提出一种智能避障小车的设计方法，利用红外技术检测障碍物信息，采用AT89S51单片机进行实时控制，实现智能避障，智能小车采用后轮驱动，两轮各用一个直流电机控制，避障用的传感器采用红外漫反射式传感器。

关键词关键词】:】: 避障 光电开关 差分控制 LCD2.2. 功能概述功能概述智能小车采用前轮驱动，前轮左右两边各用一个电机驱动，分别控制两个轮子的转动从而达到转向的目的，后轮是万向轮，起支撑的作用将三个红外线光电传感器分别装在车体的左中右，当车的左边的传感器检测到障碍物时，主控芯片控制右轮电机停止左轮转动，车向右方转向，当车的右边传感器检测到障碍物时，主控芯片控制左轮电机停止转动，车向左方转向，当前面有障碍物时规定车右转于此同时测定速度并显示，在避障小车前进的同时从LCD点阵液晶显示器上显示小车当时速度在小车左转或右转时在显示器上显示出左或右3 3．硬件设计．硬件设计如下图所示，是本次设计智能小车的电路框图以AT89S51为电路的中央处理器，来处理传感器采集来的数据，处理完毕之后以便去控制电机驱动电路来驱动电机电源部分是为整个电路模块提供电源，以便能正常工作4.4. 避障电路避障电路（（1 1）） 障碍物探测方案的选择障碍物探测方案的选择 方案一：脉冲调制的反射式红外线发射接受器由于采用该有交流分量的调制信号，则可大幅度减少外界干扰；另外红外线接受官的最大工作电流取决于平均电流。

如果采用占空比小的调制信号，再品均电流不变的情况下，顺势电流很大（50—100mA），则大大提高了信噪比并且其反应灵敏，外围电路也很简单它的优点是消除了外界光线的干扰提高了灵敏度方案二：采用超声波传感器，如果传感器接收到反射的超声波，则通知单片机前方有障碍物，如则通知单片机可以向前行驶市场上很多红外光电探头也都是基于这个原理这样不但能准确完成测量，而且能避免电路的复杂性由以上两种方案比较可知方案二要比方案一优势大，市场上很多红外观点探头也都基于这个原理其电路简单，工作可靠，性能比较稳定从而避免了电路的复杂性，因此我先用方案二作为小车的监测系统避障电路采用漫反射式光电开关进行避障光电开关是集发射头和接收头于一体的检测开关，其工作原理是根据发射头发出的光束，被障碍物反射，接收头据此做出判断是否有障碍物当有光线反射回来时，输出低电平；当没有光线反射回来时，输出高电平单片机根据接收头电平的高低做出相应控制，避免小车碰到障碍物，由于接收管输出TTL电平，有利于单片机对信号的处理光电开关工作原理：光电开关工作原理：光电开关是通过把光强度的变化转换成电信号的变化来实现控制的光电开关在一般情况下，有三部分构成，它们分为：发送器、接收器和检 测电路。

避障电路如下：A1B2C3G2A4G2B5G16Y77Y69Y510Y411Y312Y213Y114Y015U74LS138123U3A74LS08456U3B74LS089108U3C74LS08121311U3D74LS08123U4A74LS08P2.0P2.1123P3E3F_DS30C4123P1E3F_DS30C4123P2E3F_DS30C4中中中VCC中中中中中中中中中中中中避障电路功能表：传感器避障电路输出（上升沿动作）左中右左转信号(P2.1)右转信号 （P2.0）待执行命令000 √右转 001 √右转 010 √右转 011 √右转 100√ 左转 101 √右转 110√ 左转 111 前进注解（“0”表示有障碍物； “1”表示无障碍物）4.4. 单片机电路单片机电路本设计的主控芯片选择AT89S51，负责检测传感器的状态并向电机驱动电路发出动作命令复位电路采用手动复位单片机电路如下：5.5. 电机转速控制电路电机转速控制电路由555时基电路构成多谐振荡器提供一个 PWM信号，通过控制该信号的占空比来实现电机调速阻容元件的取值初步定为图中所示多谐振荡器如下：其中占空比：q=(R1+Rx1)/(R1+R2+Rx)TRIG2OUT34CVOLT5THOLD6DISCHG781RESETVCCGNDU 5551KR11KR25KRxD11N4148D21N41480.01μFC210μFC1VCCPWMEA/VPP31X119X218RESET9RD/P3717 WR/P3616P32/INT012 P33/INT113 P34/T014 P35/T115P101 P112 P123 P134 P145 P156 P167 P178P0039 P0138 P0237 P0336 P0435 P0534 P0633 P0732P2021 P2122 P2223 P2324 P2425 P2526 P2627 P2728PSEN29ALE/PRDG30P31/TXD11P30/RXD10AT89S5112Y 11.0592MHz30pFC130pFC222μFC31KR1220ΩR2VCCRESETVCC中中中中中中中中中中中中1 2JP11 2 3 4 5 6JP2GND1 VCC2 VO3 RS4 RW5 E6 DB07 DB18 DB29 DB310 DB411 DB512 DB613 DB714 BG VCC15 BG GND16LCD 1602LCD1602VCCVCC10KR3RP10KΩOV123E3F_DS30C4VCC周期：T=(R1+R2+Rx)Cln26.6. 电源电路电源电路 本系统所有芯片都需要+5V 的工作电压，而干电池只能提供的电压为 1．5V 的倍数的电压，并且随着使用时间的延长，其电压会逐渐下降，则需要 LM7805 稳压芯片。

L7805 能提供 300 至500mA 的电流，足以满足芯片供电的要求虽然微处理器和微控制器不需要支持电路，功耗也很低，但必须要加以考虑 电源电路拟定为：7.7.电机驱动电路电机驱动电路市场上用很多种类的小电压直流电动机，很方便的选择到主要有普通电动机、和步进电动机ULM358Vin1GND2Vout3LM78056KR3100KR42KR54KR250KR10.01μFC4Q NKT129BatterySSW-SPST1000μFC110μFC210μFC3GND+5V方案一：采用步进电机，步进电动机的一个显著的特点就是具有快速启动和停止能力，能够达到我们所要求的标准如果负荷不超过步进电机所能提供的动态转矩值，就能够立即是步进电机启动或反转其转换灵敏度比较高正转、反转控制灵活但是步进电机的价格比较昂贵，对于我们的现状相差太远方案二：采用普通的直流电机直流电机具有优良的调速特性，调速平滑、方便调整范围广；过载能力强，能承受频繁的冲击负载，可实现频繁的无极快速启动、制动和反转能满足各种不容的特殊运行要求由于普通直流电机价格适宜，更易于购买，并且电路相对简单，因此采用直流电机作为动力源本设计采用差分放大驱动使电机正反转从而做到前进，左转右转。

采用四个大功率晶体管组成 H 桥式电路，四个大功率晶体管分为两组，交替导通和截止，用单片机控制使之工作在开关状态，进而控制电机的运行该控制电路由于四个大功率晶体管只工作在饱和与截止状态下，效率非常高，并且大功率晶体管开关的速度很快，稳定性也极强，是一种广泛采用的电路采用与门对两电机进行选择控制，从而实现前进、左转、右转驱动电路原路框图如下：10电路图如下：注释：将圆盘 12 等分 半径 2CM，周长 4*pi .用程序设定 1S 内采集到的脉冲数可以转化为速度Q7 NPN8050Q1 NPN8050Q2 NPN8050Q11 NPN8050Q4 PNP8550Q3 PNP8550Q10 PNP8550Q9 PNP8550Q6 NPN8050 Q5 NPN8050Q12 NPN8050Q8 NPN80501KR41KR31KR11KR2VCCVCC1 2M11 2M2123U1A74LS0845 6U2B74LS08 456U1B74LS0812 3U2A74LS089108U1C74LS08910 8U2C74LS08P1.2P1.5PWM2P1.3P1.0P1.4PWM1P1.112JP1123456JP2P1.5 P1.4 P1.3 P1.2 P1.1 P1.0PWM1 PWM211单位时间内前进距离 。