基于51单片机的自动寻迹小车控制设计

博士?专家论坛

基孑５１单恃栅昀自动寻迹小车控制设计

江西现代职业技术学院文方罗锋华黄海哨

［摘要】设计一种智能小车控制系统，采用ＡＴ８９Ｃ５１型单片机作为主控ＣＰＵ，外加直流电机及驱动、光电传感器和电源电路，实现小车自动巡残行走控制功能。

［关键词】单片机直流电机自动寻迹小车

１．引言

轮式智能小车控制设计作为高职电子专业的一项重要创新实践项目，它集机械、电子、检测技术与智能控制于一体。在各种移动机构中，轮式移动机构最为常见，其移动速度和移动方向容易控制。

寻迹是智能小车的基本功能，单片机就小车底部反射回来的红外光为依据来确定白线的位置和小车的行走路线。控制小车在黑色地板上循白线行走。

２．控制系统总体设计

机器人控制系统由主控制电路模块、存储器模块、光电检测模块、电机及舵驱动模块等部分组成，控制系统的结构框图如图１所示。

图１系统结构框图

３．硬件电路设计

３．１寻迹传感器模块

传感用ＲＰＲ２２０型光电对管。ＲＰＲ２２０是一种一体化反射型光电探测器，其发射器是一个砷化镓红外发光二极管。而接收器是一个高灵敏度，硅平面光电三极管。当发光二极管发出的光反射回来时，三极管导通输出低电平，电路如图２ｆＩ】。可调电阻Ｒ３可以调节比较器的门限电压，经示波器观察，输出波形相当规则，可以直接给单片机查询使用。

图２寻迹传感器电路

３．２控制器模块

采用Ａｔｍｅｌ公司的Ａ髓９ｃ５ｌ单片机作为主控制器。它是一个低功耗，高性能的８位单片机。片内含３２ｋ空间的可反复擦写１００，０００次的Ｆｌａｓｈ只读存储器，具有４Ｋ的随机存取数据存储器（ＲＡＭ），３２个Ｉ／Ｏ口，２个８位可编程定时计数器，且可在线编程、调试，方便地实现程序的下载与整机的调试闭。

３．３电源模块

采用３节４．２Ｖ可充电式锂电池串联共１２．６Ｖ，经Ｗ７８１２的稳压后给支流电机供电，然后将１２Ｖ电压再次降压、稳压后给单片机系统和其他芯片供电。

３．４电机及驱动模块

电机采用直流减速电机，直流减速电机转动力矩大，体积小。重量轻。装配简单，使用方便。由于其内部由高速电动机提供原始动力，带动变速（减速）齿轮组，可以产生较大扭力。可选用减速比为１：７４的直流电机，减速后电机的转速为１００ｒ／ｍｉｎ。若车轮直径为６ｃｍ，则小车的最大速度可以达到０．３１４ｍ／ｓ。

驱动模块采用专用芯片Ｌ２９８Ｎ作为电机驱动芯片。Ｌ２９８Ｎ是一个具有高电压大电流的全桥驱动芯片，其响应频率高，一片Ｌ２９８Ｎ可以分别控制两个直流电机，驱动电路的设计如图３所示：

图３Ｌ２９８电机驱动电路

Ｌ２９８Ｎ的５、７、１０、１２四个引脚接到单片机上，通过对单片机的编程就可实现两个直流电机的ＰＷＭ调速以及正反转控制。

４．软件设计

４．１主程序流程图

小车进入寻迹模式后，即开始不停地扫描与探测器连接的单片机Ｉ／Ｏ口，一旦检测到某个Ｉ／Ｏ口有信号变化。就执行相应的判断程序，把相应的信号发送给电动机从而纠正小车的状态。软件的主程序流程图如图４所示：

图４主程序流程图

４．２寻迹程序流程

把小车直线行进时分成三种状态，当中间三个（下转第２０页）

基金项目：本文系江西省２００８年高等学校教学研究省级重点立项课题“高职电子类相关专业创新型训练项目的教学研究”（项目编号：ＪｘＪＧ—０８—３０一１）。作者简介：文方（１９６８－）。男。湖南衡阳人，硕士，剐教授，主要从事电类课程教学与研究。

一１８一

万方数据

科技信息博士?专家论坛

照最小化误差的方法进行学习训练。ＲＩＭＥＲ专家系统的训练模型。如

图２。

图２置信规则库训练过程的图解

学习的目的是最小化理想输出和模拟输出间的误差。由于理想输

出和模拟结果都是以分布式出现，因此减小ｙｍ和ｙｍ的误差就等价于减小置信度Ｂ㈤和ｐｊ㈨间的误差。

则训练模型的目标函数定义如下：

．三．

ｍｉｎ毛删＝１，…，Ｎ，毛∞）＝百１乞（Ｂ㈣一Ｂ（ｍ））２，ｊ＝１，…，Ｎ，ｐ＝ｐ（１３ａ，ｏｏｐＩＴＩｍ；ｌ

并且，该模型的约束条件如下：

Ｎ

（１）ｏ≤１３ｊｋ一＜１，ｊ＝ｌ，…，Ｎ；ｋ＝１，…，Ｌ（２）乞Ｂｊｋ＝１，ｋ＝ｌ，…，Ｌ（３）ｏ≤ｅｋ≤１，

ｊ－ｌ

ｋ＝ｌ，?．．，Ｌ

该模型的求解方法详见文献【６】。

３．实验验证

本文以二维曲线ｚ＝（ｘ一１）２＋（ｙ一２）２为例来说明具有自学习功能的ＲＩＭＥＲ专家系统如何对系统建模。其中训练数据样本，见表１。

表１训练数据样本

ｌ２３４５６７８９１０

ＸＯ．２Ｏ．５１１１．６２２．５３．５３．６４●

ｙ

４．８ｌ１．５２３３．２４５４２．４

Ｚ８．４８１．２５０．２５０１．３６２．４４０．２５１５．２５１０．７６９．１６首先，根据训练数据确定该模型的输入输出变量及其语言值，根据专家经验建立置信规则库，确定置信规则中的置信度、规则权重、变量权重等参数。设输入变量ｘ有５个语言值，分别为：（０，１，２，３，４），输人变量Ｙ也有５个语言值，分别为：（１，２，３，４，５），根据训练样本数据假设输出变量ｚ也有５个语言值分别为：（Ｏ，３，６，１０，１８），根据上述分析建立含有２５条规则的置信规则库。

其次，建立学习模型并且根据文献ｆ６】的算法对该系统进行训练并将置信规则库中训练后的参数保存起来。

图３ＲＩＭＥＲ专家系统的模拟输出图

图４实际系统和专家系统间的误差分析图

最后，ＲＩＭＥＲ专家系统自学习之后，进行正向推理得到模拟输出。在ＭＡＴＬＡＢ环境下根据仿真数据画出三维立体图如图３，并给出模拟输出和理想输出间的误差分析图如图４。

由图３和４可以看出带有自学习功能的ＲＩＭＥＲ专家系统虽然不能精确的模拟原系统模型，但是在很大程度上可以复原原系统模型。这说明ＲＩＭＥＲ专家系统可以很好的模拟原系统。

４．结语

本文介绍了一种新型的专家系统——砌ＭＥＲ专家系统。它是一种透明的建模方法，允许专家知识直接介入其内部结构，人为决定规则库的参数，这就避免推理出现较大的谬误。同时提出了～种更接近实际的表达机制即置信规则，在规则中输出与置信度以分布式结构出现。另外该系统采用了证据推理方法集结激活规则进行规则库的推理，该方法可以有效的处理不确定信息。同时该专家系统还建立了学习机制，这就可以更好的模拟实际系统。

另外结合示例指出，该专家系统可以对系统进行建模，且能很好的模拟实际系统。

参考文献

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ｕｓｉｎｇ

ｔｈｅｅｖｉｄｅｎｔｉａｌ

ｒｅａｓｏｎｉｎｇａｐｐｒｏａｃｈ—ＫＩＭＥＫ［Ｊ］．ＩＥＥＥＴｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓｏｎｓｙｓｔｅｍｓ，Ｍａｎ，ａｎｄＣｙｂｅｒｎｅｔｉｃｓ—ｐａｒｔＡ：ＳｙｓｔｅｍｓａｎｄＨｕｍａｎｓ，２００５。１４（２）：１—２０

【２ｌ／ｕｎｌｉｕ小ａｎ—ｂｏＹａｎｇＪｉｎＷａｎｇｅｔａ１．ＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＳｙｓｔｅｍＳａｆｅｔｙＡｎａｌｙｓｉｓ

ａｎｄＳｙｎｔｈｅｓｉｓＵｓｉｎｇｔｈｅ

Ｆｕｚｚｙ

Ｒｕｌｅ—ｂａｓｅｄＥｖｉｄｅｎｔｉａｌＫｅａｓｏｎｉｎｇＡｐｐｒｏａｃｈｌＪＪ．ＱｕａｌｉｔｙａｎｄＲｅｌｉａｂｉｌｉｔｙＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ．２００４；２１：１－２５

【３１Ｔ．Ｂ．Ｙａｎｇ．Ｍｉｎｉｍａｘｒｅｆｅｒｅｎｃｅｐｏｉｎｔａｐｐｒｏａｃｈａｎｄｉｔｓａｐｐｈｃａｔｉｏｎｆｏｒｍｕｌｔｉ—ｏｂｊｅｃｔｉｖｅｏｐｔｉｍｉｚａｔｉ９“［Ｊ］．ＥｕｒｏｐｅａｎＪｏｕ．１ａｌｏｆｏｐｅｒａｔｉｏｎａｌＲｅｓｅａｒｃｈ，２０００，１２６０）：９０一１０５

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［５ｌＩ．Ｂ．Ｙａｎｇ．Ｐ。ｕｌｅａｎｄｕｔｉｌｉｔｙｂａｓｅｄｅｖｉｄｅｎｔｉａｌｒｅａｓｏｎｉｎｇａｐｐｒｏａｃｈｆｏｒｍｕｌｔｉｐｌｅ—ａｔｔｒｉｂｕｔｅｄｅｃｉｓｉｏｎａｎ由ｓｉｓｕｎｄｅｒｕｎｃｅｒｔａｉｎｔｙｌＪＪ．ＥｕｒｏｐｅａｎＪｏｕｒｎａｌｏｆｏｐｅｒａｔｉｏｎａｌ

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（上接第１８页）传感器都检测到白线时，小车在跑道的正上方，这时控制两电机同速度全速运行。当检测到有一个传感器或者同侧的两个传感器偏出白线时，小车处于微偏状态，这时将一个电机速度调慢，另一电机速度调快，完成调整。当检测到有三个光电传感偏出时，小车处于较大的偏离状态，这时把一个电机的速度调至极低，另一电机全速运行，从而在较短时间内完成路线的调整。

一２０一图５寻迹程序流程图

用三级调速的寻迹算法同单纯的判断检测到对管的位置并作出判

断的方法相比，程序思路清晰，小车执行结果较好。该寻迹子程序的流

程图如图５所示。

５、结束语

基于５１型单片机的自动寻线轮式小车控制系统运行平稳可靠，抗

干扰能力强。设计中可保留各种硬件接口和软件子程序接口，方便以后

扩展和进一步的开发，培养学生的创新能力。

参考文献

［１］李华．ＭＣＳ＇－５１系列单片机实用接口技术［Ｍ］．北京：航空航天

大学出版社，２００３

［２］楼然苗．５１单片机设计实例［Ｍ］．北京：航空航天大学出版社，

２００５．８

万方数据

基于51单片机的自动寻迹小车控制设计

作者：文方， 罗锋华， 黄海哨

作者单位：江西现代职业技术学院

刊名：

科技信息

英文刊名：SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION

年，卷(期)：2010，""(2)

被引用次数：0次

参考文献(2条)

1.李华.MCS-51系列单片机实用接口技术[M].北京:航空航天大学出版社,2003

2.楼然苗.51单片机设计实例[M].北京:航空航天大学出版社,2005.8

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本文链接：https://www.wendangku.net/doc/bb5331149.html,/Periodical_kjxx201002011.aspx

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单片机最小系统设计

单片机最小系统设计 时间：2011-05-01 22:47:54 来源：作者： 单片机最小系统设计 该单片机最小系统具有的功能: （1）具有2位LED数码管显示功能。 （2）具有八路发光二极管显示各种流水灯。 （3）可以完成各种奏乐,报警等发声音类实验。 （4）具有复位功能。 功能分析 （1）两位LED数码管显示功能，我们可以利用单片机的P0口接两个数码管来现这个功能；（2）八路发光二极管显示可以利用P1口接八个发光二极管实现这个功能； （3）各种奏乐、报警等发声功能可以采用P2.0这个引脚接一蜂鸣器来实现。 （4）利用单片机的第9脚可以设计成复位系统，我们采用按键复位；利用单片机的18、19脚可以设计成时钟电路，我们利用单片机的内部振荡方式设计的。 设计框图 硬件电路设计 根据本系统的功能，和单片机的工作条件，我们设计出下面的电路图。

元件清单的确定： 数码管：共阴极2只（分立） 电解电容：10UF的一只 30PF的电容2只 220欧的电阻9只 4.7K的电阻一只 1.2K的电阻一只 4.7K的排阻一只， 12MHZ的晶振一只 有源5V蜂名器一只 AT89S51单片机一片 常开按钮开关1只 紧锁座一只（方便芯取下来的，绿色的） 发光二极管（5MM红色）8只 万能板电路版15*17CM S8550三极管一只 4．5V电池盒一只，导线若干。七、硬件电路的焊接 按照原理图把上面的元件焊接好，详细步骤省略。 相关程序编写 针对上面的电路原理图，设计出本单片机最小系统的详细功能：（1）、第一个发光二极管点亮，同时数码管显示“1”。 （2）、第二个发光二极管点亮，同时数码管显示“2”。 （3）、依次类推到第八个发光二极管点亮，同时数码管显示“8”。以上出现的是流水灯的效果 （4）、所有的发光二极管灭了，同时数码管现实“0”。

基于AT89S51单片机的智能超声波避障小车

基于 AT89S51 单片机的智能 超声波避障小车
姓名： 班级： 学号：
钟洋 08 电子二班 200810330219 张儒
指导老师：

目录
摘要...........................................3 一、总体方案概述.......................................3 二、总体电路原理图....................................3 三、各模块功能介绍.................................4 （一） 、超声波测距模块................................4 （二） 、数码管显示模块................................4 （三） 、步进电机控制模块..............................6 （四） 、语音提示模块..................................7 （五） 、速度自控模块..................................8 （六） 、信号提示模块..................................8 （七） 、单片机控制模块...............................8 四、系统软件设计..................................9 五、元件清单.....................................10 六、应用前景.....................................10 六、参考文献.....................................11
2

基于51单片机系统设计

基于51单片机的多路温度采集控制系统设计 言： 随着现代信息技术的飞速发展，温度测量控制系统在工业、农业及人们的日常生活中扮演着一个越来越重要的角色，它对人们的生活具有很大的影响，所以温度采集控制系统的设计与研究有十分重要的意义。 本次设计的目的在于学习基于51单片机的多路温度采集控制系统设计的基本流程。本设计采用单片机作为数据处理与控制单元，为了进行数据处理，单片机控制数字温度传感器，把温度信号通过单总线从数字温度传感器传递到单片机上。单片机数据处理之后，发出控制信息改变报警和控制执行模块的状态，同时将当前温度信息发送到LED进行显示。本系统可以实现多路温度信号采集与显示，可以使用按键来设置温度限定值，通过进行温度数据的运算处理，发出控制信号达到控制蜂鸣器和继电器的目的。 我所采用的控制芯片为AT89c51，此芯片功能较为强大，能够满足设计要求。通过对电路的设计，对芯片的外围扩展，来达到对某一车间温度的控制和调节功能。 关键词：温度多路温度采集驱动电路 正文： 1、温度控制器电路设计 本电路由89C51单片机温度传感器、模数转换器ADC0809、窜入并出移位寄存器74LS164、数码管、和LED显示电路等组成。由热敏电阻温度传感器测量环境温度，将其电压值送入ADC0809的IN0通道进行模数转换，转换所得的数字量由数据端D7-D0输出到89C51的P0口，经软件处理后将测量的温度值经单片机的RXD端窜行输出到74LS164，经74LS164 窜并转换后，输出到数码管的7个显示段，用数字形式显示出当前的温度值。89C51的P2.0、P2.1、P2.2分别接入ADC0809通道地址选择端A、B、C，因此ADC0809的IN0通道的地址为F0FFH。输出驱动控制信号由p1.0输出，4个LED为状态指示，其中，LED1为输出驱动指示，LED2为温度正常指示，LED3为高于上限温度指示，LED4为低于下限温度指示。当温度高于上限温度值时，有p1.0输出驱动信号，驱动外设电路工作，同时LED1亮、LED2灭、LED3亮、LED4灭。外设电路工作后，温度下降，当温度降到正常温度后，LED1亮、LED2亮、LED3灭、LED4灭。温度继续下降，当温度降到下限温度值时，p1.0信号停止输出，外设电路停止工作，同时LED1灭、LED2灭、LED3灭、LED4亮。当外设电路停止工作后，温度开始上升，接着进行下一工作周期。 2、温度控制器程序设计 本软件系统有1个主程序，6个子程序组成。6个子程序为定时/计数器0中断服务程序、温度采集及模数转换子程序ADCON、温度计算子程序CALCU、驱动控制子程序DRVCON、十进制转换子程序METRICCON 及数码管显示子程序DISP。 （1）主程序 主程序进行系统初始化操作，主要是进行定时/计数器的初始化。 （2）定时/计数器0中断服务程序 应用定时计数器0中断的目的是进行定时采样，消除数码管温度显示的闪烁现象，用户可以根据实际环境温度变化率进行采样时间调整。每当定时时间到，调用温度采集机模数转换子程序ADCON，得到一个温度样本，并将其转换为数字量，传送给89C51单片机，然后在调用温度计算子程序CALCU，驱动控制子程序DRVCON，十进制转换子程序MERTRICCON，温度数码显示子程序DISP。

51单片机最小系统实验报告

51单片机最小系统实验报告 1.实验目的： 1).学习、了解单片机原理，即单片机的各引脚功能、特殊功能寄存器、中断系统、定时/计数器和通信方式等； 2).了解指令系统，各指令的功能； 3).学习电路原理设计，PC板设计以及编排； 2.方案设计： 1)．最小系统部分的设计能够用于基本的数字信号处理，运行一些简单的程序。此部分主要包括电源电路、复位电路、时钟电路、USB 接口设计等； 2)．扩展电路的设计对于51最小系统CPU芯片等在芯片出厂时不可能让片内存储器的大小满足所有功能的要求，如果将片内存储器做太大，必然造成芯片成本的提高。所以合适的外部RAM、液晶、外部中断和串行接口电路设计等。 3.任务：51单片机最小系统的设计 1)CPU选择:STC15W4K系列 选择原因：a.宽电压（2.5V-5.5V） b. 大容量4K字节SRAM和多组并行端口 c.16/32/56/61/63.5字节多选Flash程序储存器以及普通定时、计数器T0-T4外部管脚可掉电唤醒。 d.内置高精准时钟（5-28MHz任意设置）和集成MAX810专用复位电路

e.看门狗、对外输出时钟及复位 2).系统要实现的功能: 以UPU为核心器件，并利用外存储器对最小系统电路进行扩展。在介绍CPU基本特点的基础上，通过学习指导，开展出51单片机最小系统板。系统要实现以下功能，最小系统部分的设计能够用于基本的数字信号处理，运行一些简单的程序。此部分主要包括电源电路、复位电路、时钟电路、中断系统，USB 接口的设计和相对扩展等。 4.外围器件选择及说明： 1).外部RAM:IS62C256AL。ISSI的IS62C256AL是一个32Kx8位字长的低功耗CMOS静态随机存取存储器。IS62C256AL采用ISSI公司的高性能，低功耗CMOS工艺制造。 当/CE处于高电平（未选中）时，IS62C256AL进入待机模式。在此CMOS 输入标准的待机模式下，功耗低至150 μW(典型值)。 使用IS62C256AL的低触发片选引脚（/CE）和低触发输出使能引脚（/OE），可以轻松实现存储器扩展。低触发写入使能引脚（/WE）将完全控制存储器的写入和读取。 IS62C256AL在引脚上完全兼容其他32Kx8的塑料SOP或TSOP1封装的SRAM。 2).USB接口。接收、传送数据。 3).USB转串口芯片：CH340G。支持USB1.1或者USB2.0/USB3.0通信.具有仿真接口，可以升级外围串口设备,支持常用的MODE联络信号、STC全系

51单片机控制智能小车解析

单片机项目 报 告 班级：自动化21091 姓名：邸维汉刘会丽石钱坤学号：1020103304 2010103215 2010103122 智能小车控制

目录 一、前言 二、方案设计与论证 1)控制器模块选取 2)电机模块选取 3)电机驱动器模块选取 4)电源模块选取 三、硬件设计 1)主控系统 2)电机模块 3)电机驱动模块 4)电源模块 5)按键模块 四、软件设计 1)直行设计 2)转弯设计 3)调速设计 五、调试中存在的问题 六、参考文献

一、前言： 随着汽车工业的迅速发展，关于汽车的研究也就越来越受人关注。全国电子大赛和省内电子大赛几乎每次都有智能小车这方面的题目，全国各高校也都很重视该题目的研究。可见其研究意义很大。本设计就是在这样的背景下提出的，指导教师已经有充分的准备。本题目是结合科研项目而确定的设计类课题。我们设计的智能电动小车该具有圆形运行、三角形运行、矩形运行和三者一起运行的功能。都是运行一循环自动停车。 根据题目的要求，确定如下方案：在现有玩具电动车的基础上，加了四个按键，实现对电动车的运行轨迹的启动，并将按键的状态传送至单片机进行处理，然后由单片机根据所检测的各种按键状态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。本设计采用STC89C52单片机。以STC89C52为控制核心，利用按键的动作，控制电动小汽车的轨迹。实现四种运行轨迹。STC89C52是一款八位单片机，它的易用性和多功能性受到了广大使用者的好评。 二、方案设计与论证 1)控制器模块选取 我们采用STC公司的STC89S52单片机作为主控制器，STC公司的单片机内部资源比起ATMEL公司的单片机来要丰富的多，它在5V供电情况下，最多支持80M晶振、且内部有512B的RAM数据存储器、片内含8k空间的可反复擦些1000次的Flash只读存储器、1K的EEPROM、8个中断源、4个优先级、3个定时器、32个IO口、片机自带看门狗、双数据指针等。但是不兼容Atmel。 从方便使用的角度考虑，我们选择了此方案 2)电机模块选取 采用普通直流电机。直流电机运转平稳，精度有一定的保证。直流电机控制的精确度虽然没有步进电机那样高，但完全可以满足本题目的要求。通过单片机的PWM输出同样可以控制直流电机的旋转速度，实现电动车的速度控制。并且直流电机相对于步进电机价格经济。 3)电机驱动器模块选取

跟我学51单片机(一)：单片机最小系统组成与IO输出控制

跟我学51单片机（一）：单片机最小系统组成与I/O输出控制 1 单片机是一门实践性较强的技术，很多初学者在学习单片机技术开发的时候往往一头雾水，不知何从下手。为此，笔者结合自己使用单片机多年的经验，特意设计了单片机开发所需的Stud y-c 整机和硬件套件，并结合套件精心编写了单片机从入门到精通系列教程。通过讲述单片机原理、电路设计、应用开发软件工具、编写实验实例让读者全面接触单片机技术。教程编排上由浅入深，循序渐进，内容力求完整、实用、趣味并存，使读者在轻松愉快的学习过程中逐步提高单片机软硬件综合设计水平。 一、内容提要 本讲主要向大家介绍51 系列单片机的最小系统的实现并通过编写程序来实现对单片机IO 口的输出控制。以点亮外部连接的LED（发光二极管）为例，简要的介绍单片机的原理、最小系统的组成，并通过简单的C51 程序设计来讲述编译软件Keil的使用并下载Hex 文件烧写单片机。 二、原理简介 在了解原理之前，首先让我们思考一个问题，什么是单片机，单片机有什么用？这是一个有意思的问题，因为任何人都不能给出一个被大家都认可的概念，那到底什么是单片机呢？普遍来说，单片机又称单片微控制器，是在一块芯片中集成了CPU（中央处理器）、RAM （数据存储器）、ROM（程序存储器）、定时器/ 计数器和多种功能的I/O（输入/ 输出）接口等一台计算机所需要的基本功能部件，从而可以完成复杂的运算、逻辑控制、通信等功能。在这里，我们没必要去找到明确的概念来解析什么是单片机，特别在使用C 语言编写程序的时，不用太多的去了解单片机的内部结构以及运行原理等。从应用的角度来说，通过从简单的程序入手，慢慢的熟悉然后逐步深入精通单片机。 在简单了解了什么是单片机之后，然后我们来构建单片机的最小系统，单片机的最小系统就是让单片机能正常工作并发挥其功能时所必须的组成部分，也可理解为是用最少的元件组成的单片机可以工作的系统。对51 系列单片机来说，最小系统一般应该包括：单片机、时钟电路、复位电路、输入/ 输出设备等（见图1）。

基于 单片机设计智能避障小车

单片机设计智能避障小车 摘要 利用红外对管检测黑线与障碍物，并以STC89C51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。本文首先介绍了智能车的发展前景，接着介绍了该课题设计构想，各模块电路的选择及其电路工作原理，最后对该课题的设计过程进行了总结与展望并附带各个模块的电路原理图，和本设计实物图，及完整的C语言程序。 关键词：智能小车；51单片机；L298N；红外避障；寻迹行驶 abstract Using infrared detection black and obstacles to the line and STC89C51 microcontroller as the control chip to control the speed of the electric car and steering, so as to realize the function of automatic tracking and obstacle avoidance. Which the car driven by the L298N driver circuit is completed, the speed of the microcontroller output PWM wave control. This article first introduces the development of the intelligent car prospect, then introduces the design idea, the subject selection of each module circuit and working principle of the circuit, the design process of the subject is summarized and prospect with each module circuit principle diagram, and the real figure design, and complete C language program. Key words: smart car; 51 MCU; L298N; infrared obstacle avoidance; track driving

基于某51单片机的智能小车控制系统

工业职业技术学院 毕业设计 课题名称基于51与单片机的智能小车控制系统 系（院）名称电气工程系 专业及班级 学生 学号 指导教师

完成日期年11 月19 日

摘要 随着我国科学技术的进步，智能化作为现代社会的新产物开始越来越普及，各种高科技也广泛应用于智能小车和机器人玩具制造领域，使智能机器人越来越多样化。智能小车是一个多种高薪技术的集成体，它融合了机械、电子、传感器、计算机硬件、软件、人工智能等许多学科的知识，可以涉及到当今许多前沿领域的技术。 整个小车平台主要以51单片机为控制核心，通过无线遥控实现前进后退和转向行驶，通过红外线传感器,实现小车的自适应巡航、避障等功能。设计采用对比选择，模块独立，综合处理的研究方法。通过翻阅大量的相关文献资料，分析整理出有关信息，在此基础上列出不同的解决方案，结合实际情况对比方案优劣选出最优方案进行设计。从电机车体，最小系统到无线遥控，红外线对管的自动寻迹再到红外线自动避障和语音控制，完成各模块设计。通过调试检测各模块，得到正确的信号输出，实现其应有的功能。最后将各个调试成功的模块结合到小车的车体上，结合程序，通过单片机的控制，将各模块有效整合在一起，达到所预期的目标，完成最终设计与制作，能使小车在一定的环境中智能化运转。 关键字：智能小车，单片机，红外传感器。

目录 第一章绪论.............................................................................................................................- 1 - 1.1.1智能循迹小车概述........................................................................................................- 1 - 1.1.2课题研究的目的和意义 ...............................................................................................- 2 - 1.1.3智能循迹小车智能循迹分类.......................................................................................- 3 - 1.1.4智能循迹小车的应用....................................................................................................- 3 - 第二章方案设计 ..........................................................................................................................- 5 - 2.1 主控系统.........................................................................................................................- 5 - 2.2单片机最小系统 ...............................................................................................................- 6 - 2.2.1 STC89C52简介...................................................................................................- 6 - 2.2.2 时钟电路...............................................................................................................- 8 - 2.2.3复位及复位电路....................................................................................................- 8 - 2.3 电机驱动模块................................................................................................................ - 10 - 2.4 循迹及避障模块............................................................................................................ - 11 - 2.5 机械系统......................................................................................................................... - 11 - 2.6电源模块......................................................................................................................... - 11 - 第三章硬件设计 ..................................................................................................................... - 12 - 3.1总体设计......................................................................................................................... - 12 - 3.1.1主板设计框图..................................................................................................... - 12 - 主板设计框图如图3-1，所需原件清单如表3-1 .................................................. - 12 -

(完整word版)基于51单片机的温度控制系统设计

基于51单片机的水温自动控制系统 0 引言 在现代的各种工业生产中 ,很多地方都需要用到温度控制系统。而智能化的控制系统成为一种发展的趋势。本文所阐述的就是一种基于89C51单片机的温度控制系统。本温控系统可应用于温度范围30℃到96℃。 1 设计任务、要求和技术指标 1.1任务 设计并制作一水温自动控制系统，可以在一定范围（30℃到96℃）内自动调节温度，使水温保持在一定的范围（30℃到96℃）内。 1.2要求 （1）利用模拟温度传感器检测温度，要求检测电路尽可能简单。 （2）当液位低于某一值时，停止加热。 （3）用AD转换器把采集到的模拟温度值送入单片机。 （4）无竞争-冒险，无抖动。 1.3技术指标 （1）温度显示误差不超过1℃。 （2）温度显示范围为0℃—99℃。 （3）程序部分用PID算法实现温度自动控制。 （4）检测信号为电压信号。 2 方案分析与论证 2.1主控系统分析与论证 根据设计要求和所学的专业知识，采用AT89C51为本系统的核心控制器件。AT89C51是一种带4K字节闪存可编程可擦除只读存储器的低电压，高性能CMOS 8位微处理器。其引脚图如图1所示。 2.2显示系统分析与论证 显示模块主要用于显示时间，由于显示范围为0～99℃，因此可采用两个共阴的数码管作为显示元件。在显示驱动电路中拟订了两种设计方案： 方案一：采用静态显示的方案 采用三片移位寄存器74LS164作为显示电路，其优点在于占用主控系统的I/O口少，编程简单且静态显示的内容无闪烁，但电路消耗的电流较大。 方案二：采用动态显示的方案 由单片机的I/O口直接带数码管实现动态显示，占用资源少，动态控制节省了驱动芯片的成本，节省了电 ,但编程比较复杂，亮度不如静态的好。 由于对电路的功耗要求不大，因此就在尽量节省I/O口线的前提下选用方案一的静态显示。

单片机最小系统(详解)设计报告

摘要 近年来随着计算机在社会领域的渗透, 单片机的应用正在不断地走向深入，同时带动传统控制检测日新月益更新。在实时检测和自动控制的单片机应用系统中，单片机往往是作为一个核心部件来使用，仅单片机方面知识是不够的，还应根据具体硬件结构，以及针对具体应用对象特点的软件结合，以作完善。 本次课程设计包括STC89C51单片机最小系统（包括复位和时钟电路）还有蜂鸣器电路、LED电路和RS232串口电路以及用于扩展功能的四排与I/O端口相连的插孔。利用Protel电路设计软件进行原理图设计，PCB布线，借此巩固单片机应用、模拟电路、数字电路课程及学会工程软件protel的使用。 关键词：最小系统，I/O端口，STC89C51, PCB

Abstract Recent years, with the penetration of computers in the social sphere, SCM applications are constantly deepening, while driving traditional control detects the rapidly growing updated. In the real-time detection and automatic control of microcomputer application system, the microcontroller is often used as a core component, only the microcontroller knowledge is not enough, should be based on the specific hardware architecture, as well as application-specific software features object combine to make perfect . The curriculum includes the SCM STC89C51 minimum system (including reset and clock circuit) and the buzzer circuit, eight digital tube display circuit, RS232 serial port circuitry, and used to extend the functionality of the four rows with the I / O ports are connected jack. Protel circuit design software for the use of schematic design, PCB layout, thereby consolidating microcontroller applications, analog circuits, digital circuits courses and learn to use engineering software Protel. Keyword：minimum system,I/O Port, STC89C51, PCB

51单片机-循迹小车项目报告材料(完整)

职业技术学院 《单片机系统设计》 项目设计报告 项目设计题目：智能寻迹小车 系部：电子信息与控制工程系班级：电子 XXXX 班 组号：第四组 小组成员：XXX 指导教师：XXX 2017年10月10日

目录 一、引言 (3) 二、方案论证 (4) 三、小车车体设计 (7) 四、硬件系统设计 (8) 1、单片机最小系统 (8) 2、循迹电路 (9) 3、电机驱动电路 (9) 五、软件系统设计 (12) 六、系统的制作、仿真与调试 (14) 七、总结 (15)

一、引言 当今世界，传感器技术和自动控制技术正在飞速发展，机械、电气和电子信息已经不再明显分家，自动控制在工业领域中的地位已经越来越重要，“智能”这个词也已经成为了热门词汇。现在国外的自动控制和传感器技术已经达到了很高的水平，特别是日本，比如日本本田制作的机器人，其仿人双足行走已经做得十分逼真，而且具有一定的学习能力，还据说其智商已达到6岁儿童的水平。作为机械行业的代表产品—汽车，其与电子信息产业的融合速度也显著提高，呈现出两个明显的特点：一是电子装置占汽车整车（特别是轿车）的价值量比例逐步提高，汽车将由以机械产品为主向高级的机电一体化方向发展，汽车电子产业也很有可能成为依托整车制造业和用车提升配置而快速成为新的增长点；二是汽车开始向电子化、多媒体化和智能化方向发展，使其不仅作为一种代步工具、同时能具有交通、娱乐、办公和通讯等多种功能。无容置疑，机电一体化人才的培养不论是在国外还是国，都开始重视起来，主要表现在大学生的各种大型的创新比赛，比如：亚洲广播电视联盟亚太地区机器人大赛（ABU ROBCON）、全国大学生“飞思卡尔”杯智能汽车竞赛等众多重要竞赛都能很好的培养大学生对于机电一体化的兴趣与强化机电一体化的相关知识。但很现实的状况是，国不论是在机械还是电气领域，与国外的差距还是很明显的，所以作为电子专业学生，必须加倍努力，为逐步赶上国外先进水平并超过之而努力。为了适应机电一体化的发展在汽车智能化方向的发展要求，提出简易智能小车的构想，目的在于：通过独立设计并制作一辆具有简单智能化的简易小车，获得项目整体设计的能力，并掌握多通道多样化传感器综合控制的方法。所以立“智能循迹小车”一题作为尝试。此项设计是在以小为基础，采用AT89C52单片机作为控制核心，实现能够自主识别黑色引导线并根据黑线走向实现快速稳定的寻线行驶。

基于51单片机的交通灯控制系统设计

目录 一引言 (2) 二概要设计 (2) 2.1 设计思路 (2) 2.2总体设计框图 (2) 三硬件设计 (3) 3.1LED循环电路设计 (3) 3.1.1 89cs51单片机概述 (3) 3.1.2 LED循环说明 (5) 3.2 倒计时显示电路 (5) 3.2.1 74LS164芯片 (5) 3.2.2 共阴极数码显示管 (6) 3.2.3 倒计时电路 (6) 3.2.4 急通车电路 (7) 四软件按设计 (7) 4.1 程序流程图： (7) 4.2 LED红绿灯显示 (8) 4.3倒计时显示 (9) 4.4 急通车控制 (9) 4.5程序代码 (9) 五总结 (9) 参考文献 (9) 附录一： (9) 附录二： (10)

基于51单片机的交通灯控制系统设计 摘要：在日常生活中，交通信号灯的使用，市交通得以有效管理，对于疏导交通流量、提高道路通行能力，减少交通事故有明显效果。交通灯控制系统由80C51单片机、键盘、LED 显示、交通灯延时组成。系统除具有基本交通灯功能外，还具有时间设置、LED信息显示功能，市交通实现有效控制。 关键词：交通灯，单片机，自动控制 一引言 当今，红绿灯安装在个个道口上，已经成为疏导交通车辆最常见和最有效的手段。但这个技术在19世纪就已经出现了。 1858年，在英国伦敦主要街头安装了以燃煤气为光源的红、蓝两色的机械般手势信号灯，用以指挥马车通行。这是世界上最早的交通信号灯。1868年，英国机械工程师纳伊特在伦敦威斯敏斯特区的会议大厦前的广场上，安装了世界上最早的煤气红绿灯。它由红绿两以旋转方式玻璃提灯组成，红色表示“停止”，绿色表示“注意”。1869年1月2日，煤气灯爆炸，是警察受伤，遂被取消！ 电气启动的红绿灯出现在美国，这种红绿灯由红黄绿三色圆形的投光器组成，1914年始装于纽约市5号大街的一座高塔上。红灯亮表示“停止”，绿灯亮表示“通行”。 信号灯的出现，使得交通得以有效的管理，对于疏导交通流量、提高道路通行能力、减少交通事故有明显效果。1968年，联合国《道路交通和道路标志信号协定》对各种信号灯的含义作了规定。绿灯时通行信号灯，面对绿灯的车辆可以直行，左转弯和右转弯，除非两一种标志禁止某一种转向。左右转弯车辆必需让合法的正在路口内行驶的车辆和过人行横线的行人优先通行。红灯是禁行信号灯，面对红灯的车辆必需在交叉路口的停车线后停车。黄灯是警告信号，面对黄灯的车辆不能越过停车线，但车辆已经十分接近停车线而不能安全停车的可以进入交叉路口！ 二概要设计 2.1 设计思路 利用单片机实现交通灯的控制，该任务分以下几个方面： a 实现红、绿、黄灯的循环控制。要实现此功能需要表示三种不同颜色的LED灯分别接在P1个管脚，用软件实现。 b 用数码管显示倒计时。可以利用动态显示或静态显示，串行并出或者并行并出实现。 C 实现急通车。这需要人工实现，编程时利用到中断才能带到目的，只要有按钮按下，那么四个方向全部显示红灯，禁止以诶车辆通行。当情况解除，让时间回到只能隔断处继续进行。 2.2总体设计框图 见图一：

89C51单片机最小系统设计(电子时钟,秒表,按键计数的单片机设计)

一、电子时钟、秒表和计数器的设计 1、实现的功能： 1）有key0，key1两个功能按键，复位后，数码管会默认显示时钟模式HH.MM 。 （HH表示小时，MM表示分钟）， key0短按一次就进入到了秒表模式，数码管显示格式S.SS.S,(分别表示百秒，秒，毫秒) key0再短按一次就进入到了计数器模式，数码管显示格式CCCC(分别为千位百位十位个位)。 key0再短按一次，又进入到了时钟显示模式，就这样由key0控制模式的转换。 2）有RST复位键，本身电路设计有上电自动复位功能，按下RST后，电路复位。 3）有ckey0，ckey1 两个计数按键，按下ckey0，计数加一，按下ckey1，计数减一。 4) 电子时钟和秒表时间计时方法是采用89S52内部计时器0的一种工作方式（详见后面 的代码分析），通过计时器0中断来控制时间的运行。 5）计数器是采用外部中断0和外部中断1这两个外部中断实现加1和减1的操作。 （1）电子时钟模式：（以下“长按”表示按下按键的时间大于1秒，“短按”表示按下的时间小于0.7 秒）1）长按key1一次，会进入到调整分钟的模式，短按key1一次，分钟会加一。 第二次长按key1，会进入到调整小时的模式，短按key1一次，小时加一。 第三次长按key1，重新回到时钟显示模式，这时再短按key1，时间不会变化2）长按key0一次，会进入到显示秒的模式 （2）秒表模式： 1）由key0控制进入秒表模式后，短按key1一次，秒表计时开始，再短按key1一次计时结束 2）长按key1一次，秒表清零 （3）计数器模式 1）按ckey0一下，计数加一，数码管相应的显示的数值加一， 按ckey1一下，计数减一，数码管相应的显示的数值减一， 由于数码管的位数限制，最大只能显示到9999，此时按下ckey0无反应；考虑到 实际计数功能，没有设置负数，所以最小显示0000，这时按下ckey1 ，无反应。 2）长按key1一次计数器清零。 2、电路原理图

基于51单片机的温度控制系统的设计

基于单片机的温度控制系统设计 1.设计要求 要求设计一个温度测量系统，在超过限制值的时候能进行声光报警。具体设计要求如下： ①数码管或液晶显示屏显示室内当前的温度； ②在不超过最高温度的情况下，能够通过按键设置想要的温度并显示；设有四个按键，分别是设置键、加1键、减1键和启动/复位键； ③DS18B20温度采集； ④超过设置值的±5℃时发出超限报警，采用声光报警，上限报警用红灯指示，下限报警用黄灯指示，正常用绿灯指示。 2.方案论证 根据设计要求，本次设计是基于单片机的课程设计，由于实现功能比较简单，我们学习中接触到的51系列单片机完全可以实现上述功能，因此可以选用AT89C51单片机。温度采集直接可以用设计要求中所要求的DS18B20。报警和指示模块中，可以选用3种不同颜色的LED灯作为指示灯，报警鸣笛采用蜂鸣器。显示模块有两种方案可供选择。 方案一：使用LED数码管显示采集温度和设定温度； 方案二：使用LCD液晶显示屏来显示采集温度和设定温度。 LED数码管结构简单，使用方便，但在使用时，若用动态显示则需要不断更改位选和段选信号，且显示时数码管不断闪动，使人眼容易疲劳；若采用静态显示则又需要更多硬件支持。LCD显示屏可识别性较好，背光亮度可调，而且比LED 数码管显示更多字符，但是编程要求比LED数码管要高。综合考虑之后，我选用了LCD显示屏作为温度显示器件，由于显示字符多，在进行上下限警戒值设定时同样可以采集并显示当前温度，可以直观的看到实际温度与警戒温度的对比。LCD 显示模块可以选用RT1602C。

3.硬件设计 根据设计要求，硬件系统主要包含6个部分，即单片机时钟电路、复位电路、键盘接口模块、温度采集模块、LCD 显示模块、报警与指示模块。其相互联系如下图1所示： 图1 硬件电路设计框图 单片机时钟电路 形成单片机时钟信号的方式有内部时钟方式和外部时钟方式。本次设计采用内部时钟方式，如图2所示。 单片机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分别为此放大器的输入端和输出端，其频率范围为~12MHz ，经由片外晶体振荡器或陶瓷振荡器与两个匹配电容一 起形成了一个自激振荡电路，为单片机提供时钟源。 复位电路 复位是单片机的初始化操作，其作用是使CPU 和系统中的其他部件都处于一个确定的初始状态，并从这个状态开始工作，以防止电源系统不稳定造成CPU 工作不正常。在系统中，有时会出现工作不正常的情况，为了从异常状态中恢复，同时也为了系统调试方便，需要设计一个复位电路。 单片机的复位电路有上电复位和按键复位两种形式，因为本次设计要求需要有启动/复位键，因此本次设计采用按键复位，如图3。复位电路主要完成系统 图2 单片机内部时钟方式电路 图3 单片机按键复位电路

51单片机最小系统学习板的设计与制作

课程设计任务书 （指导教师填写） 课程设计名称电路板设计与制作学生姓名专业班级 设计题目51单片机最小系统学习板的设计与制作 一、课程设计的任务和目的 任务: 设计并制作51单片机最小系统电路板，包括电路原理图设计、版图规划与设计、系统单面电路板制作。 要求： 1)电路原理图准确、版图结构清晰、布局合理。 2)使用插针型元件，成品PCB板面布局合理，密度适当； 3)板上资源包括LED灯、数码管、蜂鸣器、按钮、串行通讯及USB接口； 4)电路板面积适中便于携带，长度15cm，宽8.5cm。 目的： 1)掌握并完成基本PCB板的设计与制作工艺； 2)学习并掌握实现单片机应用系统的软硬件设计、调试、实现的技能； 3)了解单片机最小系统的工作原理与系统开发方法，锻炼动手能力，为毕业设计做准备。 二、设计内容、技术条件和要求 1.设计并制作具有实际功能的单片机最小系统： 可选择实现的功能⑴.流水灯⑵.电子时钟⑶.数字温度计⑷.交通灯控制器； 2.根据所选电路功能，画出电路框图和原理总图。 3.根据电路所需元件及周边设备规划和设计电路板版图，描画版图。 4.根据版图生成gerber工艺文件，进行电路板制作，包括刻板，钻孔，覆铜等。 5.撰写设计总结报告。 三、时间进度安排 本课程设计共两周时间。 第一周：功能设计与理论学习 周一上午：布置设计任务；提出课程设计的目的和要求；明确对撰写总结报告、手工绘制原理图和电路板版图的要求；安排答疑、实验室开放时间。讲解印制电路板的制板流程，介绍PCB刻板机等制板设备的软硬件操作方法以及注意事项。 周一下午：讲解电路原理图与PCB版图设计方法。 周二至周五：学生查阅资料，确定设计题目；进行功能设计，在实验室完成电路原理图与PCB 版图的设计和绘制，导出电路总原理图及版图文件。期间安排两次答疑，指导学生设计。周五，交设计草图-原理图和版图供老师审阅。 第二周：电路板制作、撰写设计总结报告 周一至周四：分组在电子系统加工及评测实验室(225)操作刻板工具和设备进行电路板成品的加工和制作，成品需通过老师验收。 周五：撰写设计总结报告。 四、主要参考文献 1. 《单片机原理及应用》. 冯文旭等著. 第一版, 2008年8月. 机械工业出版社. 2. 《乐普科快速PCB制板系统操作使用流程》手册。 3. 单片机系统开发和PCB设计的相关参考教材； 指导教师签字：2018年9 月3 日

完整版单片机控制系统的设计

学号 07437230 常州大学 硬件实习报告 题目：步进电机单片机控制系统的设计 学生： 学院（系）：专业班级： 指导教师： 通信（怀）081单片机原理与应用实习任务书 一、设计题目 步进电机单片机控制系统的设计 二、设计背景 步进电机是工业过程控制及仪表中的主要控制元件之一。它可以在机械结构中把丝杆的角度变成直线位移，也可以用它带动螺旋电位

通信工程系指导教师：孙守昌1、前言 1.1课题的背景、目的和意义 1.1.1课题设计的背景：

步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。通俗一点讲：当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度（及步进角）。您可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的；同时您可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。步进电机也是工业过程控制及仪表中的主要控制元件之一。它可以在机械结构中把丝杆的角度变成直线位移，也可以用它带动螺旋电位器，调节电压和电流，从而实现对执行机构的控制。在数字控制系统中，由于它可以直接接收计算机输出的数字信号，而不需要进行D/A转换，所以使用起来十分方便。步进电机具有快速的启停能力和精度高的显著特点，在定位场合得到了广泛应用。 1.1.2 课题设计的目的： （1）了解步进电机的结构和工作原理。 （2）掌握步进电机控制系统的设计方法及其调试技术。 （3）能够使用电路仿真软件进行电路调试。步进电机驱动控制系统设计内容 1.1.3 课题设计的意义： 随着工业自动化的发展，步进电机的应用越来越广泛。步进电机是用脉冲信号进行控制，将电脉冲信号转换成相应的角位移或线位移的微电动机，它最突出的优点是可以在宽阔的频率来实现调速，快速起停，正转反转控制及制动等，并且用其组成的开环系统既简单，廉价，又非常可行，因此在打印机等办公自动化设备以及各种控制装备等多领域有着极其广泛的应用。随着微电子和计算机技术的发展，步进电机的需求量与日俱增，研制步进电机驱动器具有十分重要的意义。 1.1.4课题的现状与发展趋势 步进电动机又称脉冲电动机或阶跃电动机，国外一般称为Stepping moter,pulse motor或Stepper servo,其应用发展已有80年的历史。正是由于步进电机具有突出的优点，所以成了机电一体化的关键产品之一，广泛应用在各种自动化控制系统中。随着微电子和计算机技术的发展。步进电机的需求量与日俱增，在各个国民经济领域都有应用。比如在数控系统中就得到了广泛应用。目前世界各国都在大力发展数控技术，我国的数控系统也取得了很大发展，我国已经能够自行研制开发适合我国数控机床发展需要的各种档次的数控系统。