电动智能小车毕业论文

1、 学校代码： 11059 学 号：Hefei University毕业设计（论文）BACHELOR DISSERTATION论文题目： 电动智能小车 学科专业： 机械设计制造及其自动化 作者姓名： 邹宗耀 导师姓名： 汪 珺 完成时间： 2015.06.03 电动智能小车摘要在当今社会，电子产品的新趋势和电子行业的主要走向都是智能化。智能化渐渐地走入我们的生活，在给我们的生活增添了许多乐趣的同时也带来了许多方便，越来越受到人们的青睐。而现在广泛应用于环境监测、科学勘测、智能家居等方面的智能化电子产品是不需要认为管理的，也就是它们按照之前设定好的模式在一个环境里自动运行。本次毕业设计做的是一种基

2、于89C51单片机的电动智能小车模型，就很好的体现了这一点。主要涉及到小车的PWM调速、智能循迹与超声波测距躲避障碍的功能。通过红外光电传感器来收集路面信息来自动控制电机的转动从而实现小车行驶路径的改变以及障碍物的躲避，而且当小车上的超声波传感器检测到障碍物的时候，蜂鸣器报警装置就会立刻发出嘀嘀嘀刺耳的响声。通过超声波发射电路与接收电路的配合再利用数码管来显示超声波信号发射点与障碍物之间的距离，从而实现小车超声波测距的功能。关键词：智能小车；51单片机；寻迹；避障Smart Electric Ear DesignABSTRACTIn todays society, new trends and

3、 main trends of electronic products in the electronics industry are intelligent. Intelligent gradually into our lives, in our lives adds a lot of fun, it also brings a lot of convenience, more and more people of all ages. And now widely used in environmental monitoring, scientific investigation, sma

4、rt home and other aspects of intelligent electronic products is not required that the administration, that is, before they run automatically according to set a good model in an environment. The complete set is an 89C51 microcontroller to do the electric smart car model based on good indication of th

5、is. Mainly related to the carriage of PWM control, intelligent tracking and Ultrasonic Ranging obstacle avoidance function. By infrared sensors to collect road information to automatically control rotation of the motor in order to achieve change and obstacle avoidance car travel route, and when the

6、small car ultrasonic sensor detects an obstacle, the buzzer alarm will be sent immediately Didi tick sound harsh. With the ultrasonic transmitter circuit and reception circuit reuse digital ultrasonic signal to show the distance between emission points and obstacles in order to achieve the car Ultra

7、sonic Ranging function. Keywords：intelligent car；51 MCU；tracing；avoidance目 录前 言1第一章 绪论21.1 课题研究的背景和意义21.2 课题研究内容2第二章 总体方案设计32.1 主控系统32.2 小车驱动系统32.3 系统框图32.4 系统原理图4第三章 系统硬件设计63.1 单片机硬件结构63.1.1 单片机的选择63.1.2 单片机引脚功能73.1.3 结构特点83.1.4 最小应用系统设计93.1.5 时钟电路103.1.6 复位电路113.2 直流调速系统113.3 L298N芯片直流电机驱动模块133.4

8、超声波测距避障模块143.4.1 超声波发射电路设计153.4.2 超声波接收电路设计153.5 红外寻迹模块163.6 蜂鸣器报警驱动电路173.7 数码管显示电路173.8 系统整体电路18第四章 系统软件设计194.1 Proteus仿真软件194.2 Keil for C51204.3 软件程序214.3.1 主程序设计框图224.3.2 驱动程序框图224.3.3 循迹程序框图234.3.4 避障程序框图23参考文献24致 谢25附 件26前 言 随着科学技术的不断发展，自动化技术和智能化技术越来越普遍，许多高科技也广泛用于机器人和智能玩具小车的制造领域，使得智能多功能机器人的样式也

9、越来越多。智能小车是一个集成体，包含许多种高新技术，涉及到许多科学知识和当今最前沿的高新技术，比如：传感和智能控制等，目的是来实现对环境变量的感应和智能运行等操作。广泛应用于军事和科研，为保障道路及交通的安全提供了新途径。随着工业电子自动化技术的发展，智能机器人已被广泛用于工业生产，像焊接、医疗、挖掘、喷涂等各大领域。人类的一些繁重劳动逐渐被工业机器人所代替，从而大幅度的提高了生产效率，另一方面也减轻了人类的劳动强度。电动智能小车就是模拟robot的运作来实现自身的各种功能。第一章 绪论1.1 课题研究的背景和意义随着世界各国汽车产业的发展，人们越来越关注对汽车的研究。省内以及全国电子设计大赛

10、基本每次都会有关于智能小车的设计，而且全国大部分高等院校也非常重视对该课题的探索与研究。由此可见，对该课题的研究意义是多么的重大，我们这次毕业设计就是在这样的背景下提出来的，这是一个结合科研项目而确定的设计类课题。根据指导老师的要求，利用proteus仿真软件以及keil编程软件来仿真电动智能小车的自动寻迹、避障以及测距等功能。这种设计能实时精确的控制电动智能小车的运行状态，而且操作灵活，精确度高，在较大程度上符合了系统的各项设计指标。本次设计采用AT89C51单片机作为整体控制的核心，通过超声波传感器来监测前进道路上的障碍，以便实现电动智能小车的智能躲避障碍的功能。AT89C51是一款8位单

11、片机，它为许多嵌入式控制体系提供了灵活性，并且受到了广大使用者的一致好评。1.2 课题研究内容（1）学习掌握单片机程序的汇编以及各引脚接线功能的具体应用；（2）根据设计要求选取恰当的传感器，并编写控制系统的程序；（3）对程序不断地进行调试，制定最终的方案，分析并画出电路原理图；（4）通过分析硬件电路，运用仿真软件进行模拟仿真。此次毕设过程中我们重点探讨的难题是：选取合适的传感器，硬件电路的构思和分析以及系统程序的汇编和调试。 第二章 总体方案设计本次毕设用的是直流减速电机，控制电机驱动部分用的是电机专用的驱动芯片L298N,用AT89C51单片机作为系统控制的核心，通过超声波传感器和反射式红外

12、光电传感器分别实现小车的测距以及自动循迹功能。2.1 主控系统方案1：运用各种各样的数字型模拟电路来完成智能小车的控制系统，以实现小车的智能循迹、避障、以及它的智能调速和声光报警等功能。但这种电路的设计比较复杂，操作不方便，难以处理小车的各种信号，不利于实现小车的智能化控制。方案2：小车的主控系统用AT89C51单片机。这种利用软件来控制系统以解决纷繁复杂的硬件电路设计，能较大程度的简化硬件系统，有利于小车各部分功能的完美实现。经过详细的比较，我们最终选用方案2作为小车的主控系统。该方案操作简单，完全符合此次毕设的各项需求。2.2 小车驱动系统方案1： 采用我们自己搭建的三极管电路作为电动智能

13、小车的直流电机驱动模块。三极管电路构建起来是非常简单的，而且操作也十分的方便。方案2：小车直流电动机的动力元件采用专用芯片。这个模块自带较大的带载驱动能力，驱动端子的供电值Vs在535V之间，而且本身也自带了3V,5V的输出端口。因为在小车的实际设计过程中，我们要对小车的各个模块提供不同的电压值，因此选用方案2。电机驱动模块的电路为“H桥式驱动电路”（如图1）。2.3 系统框图本次毕设选取89C51单片机对电动智能小车进行智能化的操作，在小车驶过预先设定好的黑线开始点时，通过单片机控制小车上的光电传感器和超声波传感器来实现其循迹、测距避障功能。在小车行驶过程中，通过PWM调速系统提高小车的系统

14、动静态性能。小车部分主要由外部电源、电动机驱动模块、超声波模块、89C51单片机最小系统、显示电路、红外躲避障碍模块以及蜂鸣器报警系统组成。图2为智能小车的系统框图。图1 桥式驱动电路 显示电路红外循迹模块 蜂鸣器89C51单片机最小系统电机驱动模块 超声波模块 外部电源图2 小车系统框图2.4 系统原理图采用AT89C51单片机对简易的电动智能小车进行智能控制。开始的时候由手动对小车进行启动，并复位，当小车经过预先设定好的开始点黑线时，由超声波传感器和光电传感器进行路线勘察，通过单片机主控系统来控制小车利用8段管显示电路记数并实现小车的躲避障碍和控制速度等功能；通过超声波以及红外传感器对道路

15、进行检测以完成小车的自动循迹避障操作。在小车前进的过程中，使用PWM调速技术，来使系统的整体动静态性能有所提高。系统原理图如图3。图3 系统原理图第三章 系统硬件设计3.1 单片机硬件结构3.1.1 单片机的选择衡量一个设计能否完成设计任务的关键就在于是否能正确得选择系统的核心部件，然而在本次设计中系统的控制核心就是单片机，所以我们能否正确的选取单片机就显得十分关键。现在单片机的种类繁多，而且它们都有各自的功能特点，所以选择一个合适的单片机可以最大程度的简化操作以完成设计任务。我们在选取单片机的时候要全方面考虑以下几个问题：（1）单片机最基本的性能参数；（2）某些特定的增强功能；（3）存储介质

16、；（4）对工作温度范围的要求；（5）销售渠道以及价格；（6）芯片资料是否完整；（7）抗干扰能力怎样。51单片机的指令系统、硬件系统与标准的52单片机是可以相互替换的。所以本次毕设的控制核心单片机选用AT89C51。它是由ATMEL生产的CMOS8位单片机，具有控制能力强、抗干扰能力强、高性能、低功耗等特点。该芯片上包括CPU、存储器、4个具有数据传输等功能的输入输出口、可编程定时器/计数器、串行通口等，通过内部总线把各个部分连在一起。TXD、RXD为串行口的输入/输出端。图4为单片机引脚图。图4 单片机引脚功能3.1.2 单片机引脚功能（1） 主电源引脚GND和VccGND ：电源接地端Vcc

17、 ：电源正端，+4+5.5V。 （2）时钟电路引脚XTAL1和XTAL2片内振荡放大器的输入端是XTAL1端口，输出端是XTAL2端口。在单片机内部只要有脉冲信号时序电路就能工作，其中时钟产生电路有内部振荡和外部振荡两种方式。接上电容和晶振就构成了内部振荡方式，外部振荡方式就是在XTAL2上加上一个外部时钟信号。（3）复位RST复位输入端。复位就是将单片机内部的各个寄存器的值重新回到初始状态的操作，如果要复位，那么该引脚就应输入2个机器周期的高电平。 （4）控制信号引脚ALE、PSEN、EAALE ：地址锁存控制信号。该引脚有两种功能，即对片外存储器进行访问时，ALE将低位字节地址所存起来；在

18、固化片内存储器的程序时，该引脚的作用是编程脉冲的输入，只有低电平时才有效。PSEN ：片外ROM选通控制信号端，只有在低电平时才有效，由于现在基本不用片外程序存储器，所以此引脚基本不用了。EA ：内外程序存储器选择端，由于现在都采用片内存程序储器，所以此引脚接到Vcc端就行了。（5）输入输出引脚（P0、P1、P2、P3端口引脚）P0 ：P0口是一个三态的双向8位并行口，既能当作通用I/O口用也可以当作地址/数据线的复用口。P1 ：该引脚一般都是当作输入输出端使用，且内部自带有上拉电阻。P2 ：P2作为特殊功能寄存器，是一个准双向的8位并行口，不仅可以作为通用的I/O口使用，还有一个作用就是可以

19、用作高8位地址线使用。P3 ：P3口作为特殊功能寄存器，是一个多功能的准双向8位并行口，每位除了可以作普通的I/0口使用之外，也有着第二输出功能。P3口与P1口的结构相比，多了一个缓存器和与非门，从而实现了多功能。 表1 P3口各位的第二功能3.1.3 结构特点8951单片机作为使用最广泛的单片机是我们首选的单片机，虽然8951型号的单片机已经不是现在处于先进位置的单片机，但是从稳定性和经济性上来说，我们的首选单片机就是8951单片机。其基本组成下图所示 图5 单片机结构框图1.中央处理器（CPU）被赋予单片机“大脑和心脏”和“核心”美誉的CPU的主要功能是完成运算和控制。CPU其实就是一块超

20、大规模的集成电路，拥有很强的运算和控制功能，能严格的执行指令，按照指令去完成各项操作。与通用微处理器相同的是AT89C51单片机里的8位微处理器也包含了运算器和控制器两个部分，在进行面向控制的同时，还可以进行数据处理和位变量操作。2. 程序存储器（内部ROM）AT89C51单片机里的ROM是只读存储器，可以将数据永久的保存在单片机里面，所以系统拥有极高的可靠性。 3.数据存储器（内部RAM）AT89C51单片机的数据存储器一般存放着一些经常会改变的中间运算结果，标志位，数据暂存等信息。但是一旦出现断电等情况，这些数据就会消失，所以必须在使用的时候重新将这些数据写入。4.并行I/O口I/O口是一

21、个通道，一个专门负责单片机与外界联系的通道。8051单片机是拥有4个I/O口，4个I/0端口在特性和结构上大部分是相同的，但是又各不相同，其中P0口算得上是一个真正的双向口，它有3中工作状态。5.定时器/计数器用于实现定时和计数功能。并且功能是可以改变的，只需要对工作方式，定时时间，量程，启动方式等的指令改变，只有把指令写进定时/计数器的特殊功能寄存器后，才可以实现不同的作用。6.串行口单片机内部设置了UATR串行接口，是一个可编程的端口，不仅仅可以同步移位，异步接收和发送，还可以设置各种波特率，多机通信，使用灵活方便。7.中断系统对中断请求进行分析处理，AT89C51的中断系统可以满足一般控

22、制应用的需要。由此可见，AT89C51仅是一块芯片，但它包括了构成计算机的基本部件，因次可以说它是一台简单的计算机，又由于其主要作用是控制，所以又称为“微控制器”。3.1.4 最小应用系统设计AT89C51是一款片内存在RAM型单片机，构成该集成芯片的最小系统结构简单、可靠。只要将时钟电路和复位电路接在AT89C51单片机上就构成了最小应用系统（如图6）。由于最小应用系统受到集成度的限制，故只能控制一些小型单元。图6 单片机最小系统有以下几个应用特点：（1）输入输出口的接线端口非常多，用户可以随便挑选 。（2）内部存储器的容量有限。（3）具有特殊性的开发平台。3.1.5 时钟电路 在不同时期的

23、不同计算机是有不同方式的时钟电路接法的，STC89C52单片机的时钟电路有两种连接方法（见图7）。一种连接方法是内部时钟方式，另一种连接是外部时钟方式。内部时钟电路是通过两个引脚两端直接跨接陶瓷的谐振器或者晶体再利用芯片内部的振荡电路就能够形成自激振荡器，发出的脉冲就能够直接发送到时钟内部电路。因为C1和C2值对于脉冲的频率有略微调整的作用，为了更好地保证时钟电路的稳定性，电容和谐振器应该离单片机越近安装越好。外部时钟电路的原理是利用外接的振荡器接入XTAL1，对于单片机而言，单片机内部时钟信号接受的强弱取决于放大器。图7 内部时钟和外部时钟 图8 时钟电路 图9 复位电路3.1.6 复位电路

24、在一个单片机系统中，复位电路起到非常关键的作用，当程序运行不正常或停止运行时，就要进行复位。复位电路通常分为两种复位方式即上电自动复位（图10（a）和开关复位（如图10（b）。在上电的那一刹那，由于电容两端的电压难以发生突变，且电容的负极和RES连在一起，此时的电压全部加载在电阻上，RES引脚的电压为高电平，芯片复位。而本次设计我们采用按键复位（如图9）。图10 单片机常见的复位电路3.2 直流调速系统方案1：串联电阻进行调速。方案2：V-M系统调速。方案3：脉宽调速系统。如果采用方案1进行串联电阻调速，那么该调速系统除了要一台励磁发电机外，还需要两台及以上旋转电机，而且此系统有如下缺点：机组

25、的容量必须与调速电动机的容量差不多，设备繁多，体积较大，效率偏低，不便于维护，技术落后等，因此不采用方案1.虽然现代直流调速系统还是以V-M调速系统为主，但是晶闸管的单向导通性一直是它的致命性缺点，给系统的逆向运行造成了很大困难，而且对运行条件要就高，当系统低速运行时会产生较大的谐波电流，对附近正在运行的设备产生负面效果。所以放弃方案2。然而比起前两种调速系统PWM调速系统就显得非常适合本次设计。它主要有以下优点：（1）晶闸管只在开关状态下工作，而相位就难以控制它的导电性。（2）利用滤波作用便能成功驱动PWM调速系统的开关以产生直流电流。而且在相同电流的情况下，PWM调速系统相比于V-M系统产

26、生的电流波形好，所以对电机产生的负面影响较小。（3）动态抗扰能力好，快速响应能力强。（4）由于电子器件只在开关状态下工作，所以主电路损耗较小，且装置效率高。综上比较，本次设计采用PWM系统进行调速。在小车的自动寻迹和避障的过程中，小车的两个驱动轮的运行速度是不一样的，所以我们要对两个驱动轮进行速度控制以实现小车的循迹避障功能，这就要利用这种脉宽调制技术即脉宽调速系统。PWM调速系统是通过微处理器来对模拟电路中的信号进行数字化后再输出，以便达到有效控制电路的目的。并且在单片机系统控制中PWM调速可以使控制变得更加简单，从而提高控制效率。PWM调速技术一般是通过硬件调制法（如图11）和软件生成法来

27、实现调速功能的。在硬件调制法中，所谓的调制信号实质上就是我们所希望得到的波形，我们可以通过改变参数来生成我们的目标波形。载波信号就是被调制信号，我们所需要的PWM信号波形可以通过调节它的一些参数（幅频，相频等）得到。我们将三角波作为载波信号是因为它的各种参数的调制比较方便。而不同的正弦信号可以叠加生成各种复杂的信号，所以正弦波被我们选为调制信号。软件生成法就是通过计算机软件技术对PWM波进行调制，如果我们需要对PWM波形进行变换，这时只要简单的修改一下软件程序，就可以实现波形变换。 图11 PWM硬件调制法电路硬件调制法在搭建模拟的动态电路时比较复杂，难以对其进行精确的操控。而软件生成法操作起

28、来就比硬件调制法简单多了，我们只需加一个PWM调制到系统控制程序里就能达到目的了。所以本次设计我们利用软件生成法来产生PWM波形。3.3 L298N芯片直流电机驱动模块该模块采用的是直流减速电机，由于直流减速电机拥有较大的转动力矩，而且体积较小，质量轻装备起来比较简单，使用方便。而电机核心驱动芯片的选择又是一个关键，经分析得知L298N全桥驱动芯片拥有很高的电压、很强的电流等特点，而且它的响应频率较高，一个专用L298N芯片是完全能同时操控两台电动机的运转。其引脚图和输入输出图分别如图12、表2所示。 表2 L298N输入输出关系ENAIN1IN2电机运行情况 H H L 正转 H L H 反

29、转 L X X 停止 HIN1IN2快速停止 图12 L298N外部引脚 图13 直流电机驱动电路 L298N芯片的5、7、10、12四个引脚都接在单片机上，通过对单片机进行编程就可以实现对两个直流电机进行PWM调速控制。3.4 超声波测距避障模块HC-SR04型超声波模块集成电路由CX20106A集成芯片、超声波发射探头、接收探头以及74LS04芯片放大电路组成，而且带有非接触式距离感测功能的HC-SR04超声波传感器的检测精度能高达3mm。通过电平差来对信号进行控制，进而驱动小车的轮子来实现小车的避障功能。图14 避障模块框图系统只要发出一个能够持续10us及以上的信号脉冲，此模块的内部就

30、会发出8个40KHZ的方波并同时检测是否有信号返回，若它检测到有信号返回系统就会发射出对应的响应信号。这样小车与障碍物之间的距离就能利用发射与接收信号之间的时间间隔来算出，即距离（X）=高电平的时间（t）*声波速度/2。为了避免发射信号影响到接收信号，测量周期应控制在60ms以上。图15 超声波脉冲响应时序我们要提前检测道路上有没有障碍物，以便小车快速选择新的路线来避开障碍物。我们可以利用红外进行避障，也可以利用超声波进行避障。其中红外避障是通过一些硬件将光信号转换变为数字信号，从而来判断道路上是否有障碍物。红外躲避障碍的检测结果易受周围其他光线的干扰。超声波躲避障碍是通过检测信号发射与接收时

31、间间隔来完成小车的避障操作。这种测量距离的方法是完全可以通过主被动两种方法来实现的。由于声波是以发散的形式传播的，所以可以大角度的进行检测确保不会出现死角。 3.4.1 超声波发射电路设计超声波探头与放大器组共同成了放大电路，其中这种探头的作用是把电信号转化为机械波发送到外面去，而由单片机产生的方波脉冲需要进行放大之后才能驱动探头将超声波信号发射出去，故发射驱动实质上就是一个信号放大的过程，本次设计就是采用74LS04芯片来实现这种放大信号的功能的，图16为超声波发射电路。图16 超声波发射电路3.4.2 超声波接收电路设计因为超声波信号在传播的时候是逐渐衰减的，所以在测量过程中，若距离太远，

32、则接收到的信号就比较弱，所以我们要把收到的回波信号大倍数的放大。CX20106A这种集成芯片是超声波接收电路（如图17）的主要部分，可以对声波信号进行放大、带通滤波、整形。由于CX20106A芯片的前置放大器本身就具有自动增益控制的作用，所以当近距离测量时也不会发生过载现象，而且在进行远距离测量时，前置放大器也会对比较微弱的声波信号进行超大幅度的放大。所以本次设计我们采用具有高灵敏性、强抗扰能力的CX20106A集成芯片。但由于在Proteus仿真软件中没有CX20106A这个元器件，而人为创建的新元件系统不能进行仿真，所以在这里用按键开关代替超声波信号，即体现小车在前进的过程中是否碰到障碍。

33、图17 超声波接收电路3.5 红外寻迹模块本次毕设采用红外检测的方法来完成电动智能小车的寻迹操作。红外检测法是利用红外线对黑色和白色的吸收效果不同，当红外线射到白色底板上时，会产生漫反射进而传到到智能小车的接收管上，若红外线射到黑线上就会被完全吸收不会产生这种效果，智能小车上就没办法接收到信号由于红外接收管无反射。所以智能小车是利用红外接收管是否接收到红外信号来判断黑白色的，进而来实现小车的寻迹功能。然而红外传感器的实际感应范围是有一定限制的，不能超过3cm。图18 红外传感器工作原理在这次毕业设计中采用的是ST188反射式红外光电传感器，它的检测方式是非接触式检测，而且它检测的距离比较远，一

34、般可以达到413cm。循迹模块电路见图20。图19 循迹模块框图图20 循迹模块电路3.6 蜂鸣器报警驱动电路在此次设计中报警电路的报警方式是声光报警，报警功能是利用单片机的中断系统将单片机接收到的信号经过一定处理后所得的数据信息与当初之前设定好的的值相互比较，如果超过了这个设定好的数据，系统就会运行报警程序，这时蜂鸣器就会发出不同的声音。如图21。图21 报警模块电路3.7 数码管显示电路LED就是发光二极管的缩写，每个数码管都由8只发光二极管组成，用小写字母a、b、c、d、e、f、g、dp对它们分别进行标记，其中dp表示小数点，每个发光二极管的其中一根电极都会引到外部的引脚上此引脚就被标记

35、为COM公共端。现在常用的二极管包括共阳和共阴极两种型号。如果低电平和二极管的非阳极相连接，那么这个管脚就可以被称为共阴极，如果想让二极管发光，那么就必须要让高电平那一端和阳极连接在一起。此时如果想让哪一个管发光，那么就要让共阴极和低电平那一端连载一起。很明显，如果需要哪一个字形能够被显示出来，那么就要让这个字变亮，其实我们可以把代表不完全一样的电平配合后的数据再送到数码管里面。LED显示器的显示有动静态之分，静态显示的性能比较稳定，但是工作电路比较复杂，而动态显示是利用人眼来观察数码管的轮流数据，这种方式比较实用，而且搭建电路也比较简单，所以我们在显示测量所得的距离时采用动态扫描的方式。显示

36、电路模块电路图如图22所示。图22 数码管显示电路 3.8 系统整体电路在前面已经分别介绍了各个模块的特点以及功能，再结合单片机各个引脚的功能得出系统的整体电路图，如图23所示图23 系统整体电路图第四章 系统软件设计本次毕业设计采用的是模块化的思路，即对各个模块进行设计并编写程序，程序由主程序和中断程序组成。其中主程序实现的操作有单片机功能的初始化，超声波信号的发射与接收、测量障碍与智能小车之间的实际距离、数码管显示测得的距离及蜂鸣器的报警。4.1 Proteus仿真软件在此次设计中，我们可以先用Proteus软件选绘制出我所设计的系统硬件电路图，Proteus里面可以方便的在元件库里面选择

37、出我们所选择的硬件类型。这样节省了我们在设计初期就去购买实物硬件的人力物力财力。Proteus软件是一款拥有超强仿真特效，能对单片机及其外围部件进行完美仿真的工具软件，在目前的仿真界中最受欢迎。Proteus在国内外都被各方面广泛的应用，不仅被众多单片机学习者所喜爱，也深受从事单片机开发应用的相关研究人员所喜爱。而且它具有很多革命性的优点，例如：拥有众多的元器件库，还能将众多的的元器件用电路连接起来，超强的电路仿真等功能。Proteus仿真出来的电路图非常直观立体，而且一眼就能看得懂。但是Proteus只是一个软件，仿真模拟也会忽略一些实际因素，在设计的实际制作中，需要考虑到这些才能达到软件效

38、果。Proteus在画出原理电路图后，就能写入事先通过Keil软件写好的*.HEX文档了，这样就可以看到各部件的工作状态和过程。可以说是实物演示在某种程度上的一种很好的效果体现，也形象化的体现了单片机的功能。利用计算机进行仿真模拟已经非常普遍，而且也越来越受到许多设计者的青睐。我们采取计算机多媒体技术和虚拟仿真技术利用Proteus对单片机进行模拟仿真。从某种方面而言提高了学生们软件仿真的操作能力和电路的设计能力。在现代社会，Proteus作为一个巨大的教学资源，被广泛应用于微控制器系统综合实验、单片机与嵌入系统软件的教学与试验、创新试验与毕业设计、模拟电路与数字电路的教学以及项目设计与产品开

39、发。大量事实证明，在进行实际制造之前先利用Proteus对系统进行虚拟仿真，能很大程度的提高设计效率。4.2 Keil for C51运行程序的是Keil for C51，它是一款C语言编程系统，在某种程度上直接避免了汇编语言的纷繁复杂。我毕设运用的软件不仅具有高端的调节设备能力，而且还具有很全面的库函数，除了界面比以前的更为美观外，它生成代码的速度也非常快，而且语句容易通俗易懂。和C语言等一些编制程序软件相比，它的优点还是很显著的，操作简单就不说了，还有其他软件不具备的功能，最重要的一点就是它为我们提供了完美无缺的编译氛围。通常情况下为了实现某些操作我们只需把已经编好的语句编译成机器码以便C

40、51单片机执行这些语句。Keil虽然没有中文版本的网站，但随着C51开发技术的不断发展，大多数硬件工程师都是用Keil软件来进行C语言的编译。Keil C51编译器自从1988年被引入市场直到现在都是编译行业的标准，现在拥有500多种8051的变种，有超过10万名设计开发技术人员在使用这款软件。下面主要讲一下Keil的简单编译步骤：1）建文件夹。我们要现在电脑桌面上建立一个新的文件夹，把我们编译好的程序放在里面，方便自己下次查找。2）新建工程。在Keil的编译系统里，我们每次单独的写入一段程序系统都被默认为工程。在我们输入一段程序之前就必须新建立一个新的工程，首先点击菜单栏“Project”里

41、的“New uVision Project”，此时会弹出一个保存新工程的对话框，我们选择之前已经建立好的文件夹就可以了。3）选择单片机的类型。Keil编程系统要求我们为新建的Test工程选择一个你需要的单片机类型，这次毕设我们用的是AT89C51单片机，点击确定就完成了工程项目的建立。如图24：4）编写程序。编写程序就是希望能对这个工程进行下一步操作。此时我们就要新建一个空白的TEXT，也就是我们编写程序的地方。5）根据我们设计的要求，在文本文档中写下我们需要的C语言程序，再对它进行编译调试看看是否有错误，此时会生成一个*.hex文件，如图25：图24 选取单片机图25 生成HEX文件6）当我

42、们用Proteus进行仿真的时候，就能写入这个*.hex文档了。4.3 软件程序在小车的完整设计过程中，不仅要设计出许多硬件电路，还要对系统的软件程序进行分析和编写。因为要想实现小车的各部分功能，不只是搭建完整的硬件电路这么简单，我们还要通过软件程序的编程来控制小车以便实现其各部分的功能，达到我们设计的最终目的。4.3.1 主程序设计框图 图26 系统程序框图4.3.2驱动程序框图图27 驱动程序框图4.3.3 循迹程序框图图28 循迹程序框图4.3.4 避障程序框图图29 避障程序框图参考文献1 王允上.学用单片机制作机器人M.北京：科学出版社，2011. 2 侯媛彬.凌阳单片机原理及其毕业

43、设计精选M.北京：科学出版社，2006. 3 陈赜，邹道胜. 电子创新设计技术M.北京：科学出版社，2008. 4 刘崇翔.基于ARM的智能小车的设计与研究D.江南大学硕士学位论文，2012.5 沈红卫.基于单片机的智能系统设计与实现M.北京：电子工业出版社，2005.6 张迎新.单片机初级教程M.北京：北京航空航天大学出版社，2006.7 赵燕.传感器原理级应用M.北京：北京大学出版社，2010.8 李学礼.基于proteus的80C51单片机实例教程M.北京：电子工业出版社 2008.9 赵玉刚，邱东. 传感器基础M.北京：北京大学出版社，2013.10 富军.单片机开关电源M.北京：电子工业出版社，2007.11 高海生，杨文焕.单片机应用技术大全M.成都：西南交通大学出版社，1996.