电气工程与自动化-基于单片机控制的智能小车控制系统设计

从大漠孤烟塞北，到杏花春雨江南，从山水田园牧歌，到金戈铁马阳关，我们在吟诵着千古名句，我们也在体味着人间百态。从大漠孤烟塞北，到杏花春雨江南，从山水田园牧歌，到金戈铁马阳关，我们在吟诵着千古名句，我们也在体味着人间百态。从大漠孤烟塞北，到杏花春雨江南，从山水田园牧歌，到金戈铁马阳关，我们在吟诵着千古名句，我们也在体味着人间百态。从大漠孤烟塞北，到杏花春雨江南，从山水田园牧歌，到金戈铁马阳关，我们在吟诵着千古名句，我们也在体味着人间百态。从大漠孤烟塞北，到杏花春雨江南，从山水田园牧歌，到金戈铁马阳关，我们在吟诵着千古名句，我们也在体味着人间百态。从大漠孤烟塞北，到杏花春雨江南，从山水田园牧歌，到金戈铁马阳关，我们在吟诵着千古名句，我们也在体味着人间百态。基于单片机控制的智能小车控制系统设计学院：专业：学生姓名：学号：指导教师：指导老师职称：二○一八年六月从大漠孤烟塞北，到杏花春雨江南，从山水田园牧歌，到金戈铁马阳关，我们在吟诵着千古名句，我们也在体味着人间百态。从大漠孤烟塞北，到杏花春雨江南，从山水田园牧歌，到金戈铁马阳关，我们在吟诵着千古名句，我们也在体味着人间百态。从大漠孤烟塞北，到杏花春雨江南，从山水田园牧歌，到金戈铁马阳关，我们在吟诵着千古名句，我们也在体味着人间百态。声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，独立进行研究工作所取得的成果。尽我所知，除文中已经注明引用的内容外，本学位论文的研究成果不包含任何他人享有著作权的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体，均已在文中以明确方式标明。签名： 日期： 从大漠孤烟塞北，到杏花春雨江南，从山水田园牧歌，到金戈铁马阳关，我们在吟诵着千古名句，我们也在体味着人间百态。从大漠孤烟塞北，到杏花春雨江南，从山水田园牧歌，到金戈铁马阳关，我们在吟诵着千古名句，我们也在体味着人间百态。从大漠孤烟塞北，到杏花春雨江南，从山水田园牧歌，到金戈铁马阳关，我们在吟诵着千古名句，我们也在体味着人间百态。从大漠孤烟塞北，到杏花春雨江南，从山水田园牧歌，到金戈铁马阳关，我们在吟诵着千古名句，我们也在体味着人间百态。从大漠孤烟塞北，到杏花春雨江南，从山水田园牧歌，到金戈铁马阳关，我们在吟诵着千古名句，我们也在体味着人间百态。摘要科技的高速发展从根本上改变了我们的生产方式和生活方式，从工业自动化领域到与人们日常生活相关各个方面，如无人驾驶，智能家居，新能源汽车等。随着人们对新技术的不断研究与探索，必将对人类生活产生巨大影响。智能小车，实际上就是轮式机器人。它融合了传感器、通信、自动控制、人工智能等多个高科技领域技术，具备一定的环境感知能力、路径规划能力和自主运行能力，非常适合在人们无法工作的场所中工作，可以广泛应用于无人驾驶的汽车，自动化生产线，自动化立体仓库等诸多工业领域，也可以作为服务性质的机器人应用都人们的日常生活中。因此，研究设计基于单片机控制的智能小车控制系统具有一定的理论意义和实用价值。本文以智能小车为研究对象，着重设计一种基于单片机控制的智能小车，该智能小车具有智能感知环境的基本功能，并能按要求实现前进，后退，加速、减速、转向等控制功能。论文首先分析了智能小车的基本需求，提出了系统的总体设计框架，然后根据总体设计框架完成了系统的硬件设计，接着完成了相应的软件设计，最后，在仿真平台上对所设计的系统进行了仿真。仿真结果表明该设计能够满足设计要求。关键词：太阳能，单片机，传感器AbstractWithrapiddevelopmentofscienceandtechnologyhasfundamentallychangedourwayofproductionandlifestyle,fromindustrialautomationtoallaspectsofpeople'sdailylife,suchaspilotless,smarthome,newenergyvehicles,andsoon.Withthecontinuousresearchandexplorationofnewtechnology,peoplewillhaveagreatimpactonhumanlife.Asmartcar,infact,isawheeledrobot.Itcombinessensors,communication,automaticcontrol,artificialintelligenceandotherhigh-techfields.Ithascertainenvironmentalawareness,pathplanningabilityandindependentoperationability.Itisverysuitableforworkinginaplacewherepeopleareunabletowork.Itcanbewidelyusedinunmanneddrivingcars,automaticproductionlines,automaticproductionlines,andautomaticproductionlines.Inmanyindustrialfieldssuchasstereoscopicwarehouse,itcanalsoserveasaservicerobotineverydaylife.Therefore,theresearchanddesignofintelligentcarcontrolsystembasedonsinglechipmicrocomputerhascertaintheoreticalandpracticalvalue.Thispaperfocusesonthedesignofasmartcarbasedonsinglechipmicrocomputer.Thissmartcarhasthebasicfunctionofintelligentsensingenvironment,andcanrealizethecontrolfunctionssuchasspeed,acceleration,deceleration,steeringandsoon.Thepaperfirstanalyzesthebasicrequirementsofthesmartcar,putsforwardtheoveralldesignframeworkofthesystem,andthencompletesthesystemhardwaredesignaccordingtotheoveralldesignframework,andthencompletesthecorrespondingsoftwaredesign.Finally,thesystemissimulatedonthesimulationplatform.Thesimulationresultsshowthatthedesigncanmeetthedesignrequirements.Keywords：Solar,SCM,Smartcar目录TOC\o"1-3"\h\u6659第1章概述 139191.1课题的研究背景 151691.2主要内容 121743第2章智能小车控制系统总体方案设计 3275092.1系统的需求分析 322552.2系统的总体结构方案设计 331782.3器件选型 4131332.3.1单片机的选择 470342.3.2单片机的选择 4139892.3.3驱动及方向控制模块的选择 4275182.3.4遥控模块的选择 5300992.3.5避障模块的选择 627239第3章系统硬件设计 7276153.1系统中央控制模块设计 7153743.1.1电源 7123903.1.2时钟振荡电路 7155193.1.3复位电路 8216043.1.4输入输出I/O口 8120883.2智能小车驱动模块设计 8291883.3智能传感检测模块设计 10170793.4原理图及PCB板绘制 113207第4章系统软件设计 1396804.1系统控制过程需求分析 13139464.2软件总体设计 13278644.3模块化程序设计 14222354.4.1车载软件设计 14243014.4.2无线遥控模块软件的设计 14276714.4.3红外避障模块软件的设计 1411621第5章系统的调试及问题分析 15256725.1无线遥控的调试 15285845.2避障模块的调试 1572005.3PCB板制作遇到的问题 16201905.4小车整体的调试 1625182第6章总结与展望 18266566.1总结 1830136.2展望 1824837参考文献 1917386致谢 2218882附录A：硬件设计原理图 2326964附录B软件程序清单 错误!未定义书签。从大漠孤烟塞北，到杏花春雨江南，从山水田园牧歌，到金戈铁马阳关，我们在吟诵着千古名句，我们也在体味着人间百态。从大漠孤烟塞北，到杏花春雨江南，从山水田园牧歌，到金戈铁马阳关，我们在吟诵着千古名句，我们也在体味着人间百态。从大漠孤烟塞北，到杏花春雨江南，从山水田园牧歌，到金戈铁马阳关，我们在吟诵着千古名句，我们也在体味着人间百态。概述课题的研究背景人工智能化是未来社会的一个发展趋势，燃油车将慢慢的被电动车取代，传统形式的汽车也即将被智能汽车所取代，智能小车也就是在无人驾驶的时候自动识别一些信息，其发展也是相当迅速的，智能小车是上世纪提出的一种新型小车REF_Ref13567\r\h[1]。智能小车一般都会完成下面的功能：（1）智能红外避障功能，这部分是为了保障小车行驶的安全，让小车能够正常行驶，如果遇到前方有障碍物，能够及时预警，让单片机做出反应，功能就像人类的眼睛。（2)红外遥控功能，因为小车很多时候需要按照我们的需求轨迹来行驶，红外遥控功能可以让我们随时随地的控制小车的移动轨迹，这部分的设计可以让小车更加的智能化，满足人们的需求。在这样的背景下，人们就不需要亲自去驾驶汽车，只需要在导航上面输入想要到达的目的地就可以，汽车就会自己行驶，这样人们只需要尽情的享受智能汽车带来的舒适感，但是电脑虽然拥有强大的数据储备量与运算量，遇到一些紧急情况是，应急系统如果出了故障，就会造成不可想象的后果，这个就是目前无人驾驶的智能小车不能大范围推广的原因。困难是有的，同时人类的科技发展也是不停的在进步，目前，特斯拉公司生产的无人驾驶汽车已经在全国范围内销售，无人驾驶的时速可以达到100公里每小时，阿里巴巴投资的人工智能汽车研究基地也已经落地杭州，相信在不久的将来，智能汽车会得到更广泛的普及。太阳能是一种取之不尽的清洁能源，具有纯天然、可持续利用等优点，而且几乎可以达到零排放REF_Ref13682\r\h[2]。太阳能在汽车上的应用也得到重视和广泛研究。太阳能在汽车上的应用具有很多优势。现在的太阳能汽车，只需要3-4平方米的太阳能板就可以让太阳能纯电车动起来，同时，太阳能汽车能将90%的能量用于车辆的运动中REF_Ref13851\r\h[3]。由此可见太阳能智能汽车的应用将会推动社会的高速发展，本次毕业设计就是以太阳能新能源为供电系统，来设计智能小车控制器。主要内容智能小车控制系统总体方案设计。在这一章，本文将会介绍系统的需求分析、系统的总体结构方案设计、器件选型，器件选型包括：单片机的选择。太阳能供电模块的选择、驱动及方向控制模块的选择、遥控模块的选择、避障模块的选择。系统硬件设计。在这一章，本文将会介绍系统中央控制模块设计、智能小车驱动模块设计、智能传感检测模块设计、原理图及PCB板绘制。系统软件设计。在这一章，本文将会介绍系统控制过程需求分析、软件总体设计、主程序、模块化程序设计。系统的调试及问题分析。在这一章，本文将会介绍系统的调试平台构成、调试结果与问题分析，其中，调试结果与问题分析包括：太阳能供电模块的调试、无线遥控的调试、避障模块的调试、PCB板制作遇到的问题、小车整体的调试。智能小车控制系统总体方案设计系统的需求分析本次的智能小车控制系统对于功能的需要主要有以下几点：（1）遥控器能够对小车进行得移动进行控制，小车能够实现左转、右转、前移、后退；（2）所设计的智能小车必须环保，最好能够使用太阳能。本次设计的智能小车是以后太阳能轿车应用的一次仿真尝试，小车采用的是5v的电源供电，功率大小为50w，速度范围控制在20cm到40cm之间，驱动方式为后两轮电机驱动。系统的总体结构方案设计既然是叫做单片机控制的智能小车。对于它的功能也是有一些要求的。本次设计的小车可以实现太阳能供电，小车可以根据操作者的需求进行前进，后退，转向，停止等功能。这些功能的实现都是基于单片机的控制。当单片机接收到来自于无限遥控器的指令后，做出相应的指令，每一次指令的不同，小车的运动轨迹会发生相应的改变REF_Ref16232\r\h[4]。蓄电池的供电系统为小车的需要供电。图2.1单片机最小原理图器件选型2.3.1单片机的选择根据要求，这次设计的智能小车需要实现的功能并不是很多，所以对于单片机的要求并不是很高，平时实验室的单片机就可以，目前有两类单片机可以选用；方案一：89系列的芯片，该芯片是ATMEL公司生产的具有高性能、低功耗的8位微控制器，具有8K在线可编程Flash存储器。这种芯片完全可以实现本毕业设计的所有功能，而且该芯片运行速度还算可以REF_Ref14015\r\h[5]。方案二：AVR芯片，该芯片也是ATMEL公司生产的具有8位的处理器，虽然其运行速度相对比较快，功能相对来说比较齐全，但在市场上的价格比较昂贵，况且对于本毕业设计来说其好多的功能根本用不上，这就势必会造成能源上的浪费。2.3.2单片机的选择因此本毕业设计采用方案一，方案一常用而且价格相对比较便宜。毕业设计采用AT89S52来完成设计功能REF_Ref14113\r\h[6]。太阳能是现在比较推崇的可再生清洁能源，如果说可以用在智能小车上面可以说是锦上添花了，但是现实是太阳能电池板体积过大，并且供电的稳定性和续航能力都不是很好，所以太阳能电池板并不适合这次设计，综合考虑，我决定用太阳能电池板给蓄电池充电，蓄电池拥有体积小，供电稳定，续航能力强等一些优势。在日常生活中经常看到小的蓄电池，如最常使用的氢镍电池。由于本毕业设计采用的小车是三轮类型的小车，所以我们选择氢镍小型蓄电池就可以了REF_Ref16405\r\h[7]。下面是供电系统的结构框图如图2.2所示：蓄电池蓄电池小车逆变器太阳能板图2.2供电系统结构图2.3.3驱动及方向控制模块的选择结合本次设计的要求，现在可以满足条件的主控模块有两种：（1）四轮驱动，这种模式需要小车设计出四个轮子，然后通过双直流电机控制轮子的转动。方案可以自己选择，比如左边的两个轮子由1号直流电机来控制，右边两个轮子由2号直流电机控制，当小车需要左转或者右转的时候，1号和2号电机一正一反的转动，当小车需要前进和后退的时候，两个电机同时正转或者反转，这样就可以达到小车的功能需求了。（2）三轮驱动，这种模式下小车设计三个轮子既可，小车的驱动需要用到双伺服电机。前面的一个轮子主要是用来支撑小车前部，可以用一个滚珠代替，后面的两个轮子分别由后面的两个舵机来控制，就像平时生活中所见到的三轮车。这种方案可能稳定性不是很好，但是可以节省车轮的数量，小车所需要实现的功能会更加轻松灵敏的实现，耗电量也不是很大，相比之下方案二还是更适合本次的实验要求。2.3.4遥控模块的选择遥控器早就走进了我们的生活，让我们的生活变得更方便。在这个智能小车上我们也加入了遥控模块来控制小车的移动REF_Ref14273\r\h[8]。（1）选择遥控器目前市场上主流的遥控器是红外遥控，它的工作原理是通过红外光来携带信号的，有它的优点，传输速度很快，缺点是信号的发射源与接受源不能隔得太远，就是说人不能离小车太远，红外线所携带的信号不会受到电磁波的干扰，所以，红外遥控需要满足的条件是近距离无障碍传输，本次设计是可以满足这个要求，所以我们选择无线红外遥控（2）无线电遥控发射接收模块类型的选择就目前小车而言，经常采用的无线遥控方案如下：方案一：NRF24L01无线收发模块。这种产品质量相对来说比较好，灵敏度比较高、功耗低、价钱比较高。所以这种无线模块一般用在大型的、高端的产品上。对于本毕业设计来说显然有点浪费。方案二：PT2262/2272固定编码发射接收模块。这种模型相对于第一种模型来说，具有体积小，质量轻，工作电压范围是（3—15）V，将发射端与接收端进行匹配就可以正常使用，由于其功耗低，被广泛应用在小型无线遥控装置上REF_Ref14344\r\h[9]。其中PT2262是无线接收端，PT2272是无线发射端。PT2272不同的后缀名表示不同的的功能，有L、M两种系列，L代表锁存输出，数据只要成功被接收就会一直保持该状态，直到下次遥控按键发生改变时为止。M表示非锁存输出，数据端输出的电平是瞬时的（即按下才接通，不按就断开）这个可以用于类似点动的控制。一般在L或者M的后面有一个数字，代表多少路并联输出（多少按键）。本毕业设计采用是M4，即四键点动输出遥控。由于遥控器是控制小车的器件，手握在其上面应该是很小的器件。该无线遥控器发射端设计的和很多车辆防盗系统的遥控器一样。我们所用的发射模块为A、B、C、D四个按键。综上所述，本毕业设计采用第二种遥控模块。2.3.5避障模块的选择智能小车还有一个很重要的功能就是自主避障，在前方有障碍物的时候停止前进。这个就需要给小车增加一双“眼睛”，在一些比较高端的机器人上面会安装摄像头，用来采集一些信息，相当于一个传感器REF_Ref16758\r\h[10]，本次毕业设计的要求没有这么高，采用一般的传感器就可以达到设计目的。分为以下几种；（1）超声波传感器：发射源发射出一种振荡频率高于声波的波长，接收器接收到返回的波长之后分析前方有没有障碍物，这种波长的波长短，方向性比较好，并且和无线电一样可穿透固体液体，但是价格比较贵一点。（2）反射式红外传感器：发射源发射出红外光线，通过光线慢反射的原理，对反射回来之后的信号进行分析，可以判断出在可测范围内小车前方是否有障碍物，这样的传感器不会受到太多的外界干扰，可靠性比较高，而且价格也不贵，在生活中很常见，比如空调遥控器，比较适合本次毕业论文的设计REF_Ref16800\r\h[11]。系统硬件设计系统中央控制模块设计AT89S52这款芯片是平时在实验室用的比较多的一款芯片，8位处理器可以很快速的解决问题，并且功耗还不是很高，存储器也很强大，可以8k在线编程，该芯片在很多控制系统中得到应用REF_Ref16879\r\h[12]。3.1.1电源智能小车的供电模块主要还是蓄电池供电，但是蓄电池的充电模式是太阳能充电。为了更方便操作，电源和单片机之间有设计一个开关用来控制整个供电系统REF_Ref16918\r\h[13]。图3.2电源输入原理图3.1.2时钟振荡电路时钟振荡电路就是给电路输出高低电位，就像人类的心脏一样，单片机的正常工作需要振荡电路才能运行。18、19脚是51单片机的时钟振荡管脚。振荡芯片输入端XTAL1接19脚，输出端XTAL2接18脚。其原理图如下图3.3所示：图3.3时钟振荡电路3.1.3复位电路复位电路主要是给小车的系统一个安全保障，在一些意外情况下，单片机的程序会突然乱码，小车不能被控制，在单片机上加入复位电路之后，小车可以恢复到之前的模式，从最初的的程序开始运行。在51系列单片机复位端RST，在单片机上是第九管脚，如果RST端是高电平时，单片机就会处于复位状态REF_Ref17084\r\h[14]。复位通常会有两种模式：上电复位和按键复位。其原理图如图3.4所示：图3.4复位原理图3.1.4输入输出I/O口在毕业设计过程中用到了P1、P2口，P1口和P2口是单片机的普通口，其属性是一样的。P1口是一个其内部带有上拉电阻的8位双向I/O口[18]。在外面的引脚上会有8个端口供使用。P1口既可以作为输入端使用，又可以作为输出端使用REF_Ref17140\r\h[15]。智能小车驱动模块设计本次毕业设计采用的驱动方式是两个伺服电机分别驱动后面的两个车轮，用速度差来控制小车的转向。车轮使用的是防滑性比较好的塑料，前面有一个滚珠作为万向轮。实物如图3.5所示。本系统选了有白线、黑线和红线的两伺服电机，主要服务于驱动模块。具体情况如图3.6所示：图3.5三轮小车框架图3.6伺服电机原理图白线是控制信号线（一般输入周期在20ms左右的脉冲序列），通过对这信号线输入的脉冲大小来控制电机的运动情况，从而来控制电机的速度。通常生活中我们使用的伺服电机，使用脉冲宽度调制（PWM），其控制信号周期为20ms，脉冲宽度为0.5ms至2.5ms的脉冲信号。伺服电机有一个零速度点（1.5ms脉宽），有一个顺时针最大速度点（1.7ms脉宽），有一个逆时针的最大速度点（1.3ms脉宽）。伺服电机实物如下图3.7所示：图3.7伺服电机实物智能传感检测模块设计遥控器的参数如下。电压：直流12V（27A/12V电池一粒），电流：10mA，发射频率：315MHZ，传输距离：3km（在空阔地）解码接收器参数如下：工作电压为直流5V。7个脚位，分别是GND、+5V、D0、D1、D2、D3、VT。遥控器上的按键A、B、C、D，对应接收板上的输出脚D0、D1、D2、D3。按按键发射信号，对应的数据位就会输出高电平同时VT所显示的信号灯会亮。该设计部分主要就是接收器和遥控器之间的配合使用。该模块进行的线路搭建相对来说比较简单，首先将无线接收端pt2262的露出的7个端口分别接到VCC、GND、以及其他四个相应的控制端口上。然后就可以用遥控器（PT2272解码器）进行控制REF_Ref17261\r\h[16]。遥控接收模块原理图如图3.8所示；两器件的模型如下图3.9所示。图3.8遥控接收模块原理图图3.9无线遥控收发装置当按下按键A的时候，小车前进，并且会实现自动红外避障；当按下按键B的时候小车左转90度；当按下按键B的时候，小车右转90度。当按下按键D的时候，小车立即后退。原理图及PCB板绘制在了解了所有的原理之后，就要完成本毕业设计最后的一项，也是比较复杂以及相对来说比较繁琐的事情。本次毕业设计的原理图绘制和PCB设计，是使用Altium2004软件进行实现的。AltiumProtelDXP是澳大利亚Altium公司推出的业界第一套完整的板卡级设计系统REF_Ref17313\r\h[17]。Altium2004使其系统设计的功能更加完善，它将可以进行电路的原理图绘制和PCB的绘制同时还可以为嵌入式设计的应用提供很好的途径。AltiumProtelDXP以其良好的集成性和灵活性，赢得了广大电子设计人员的青睐，其已经成为了业内最广泛使用的一款EDA软件REF_Ref17368\r\h[18]。其原理图如图3.10所示：图3.10整体原理图整个设计的步骤如下：（1）启动DXP软件的电路原理图设计页面。（2）设计原理图图纸的大小及版面，也就是说根据我们实际的电路复杂情况来设计图纸大小、方向、网格大小、标题栏目等。（3）放置元器件，用户根据实际电路的要求，将元件从元件库中找出并且放在图纸上，用户可以对元器件的一些设置进行修改。（4）布线，这一步可以直接将器件的引脚连接起来，也可以电气网络标号进行标定。（5）设计PCB图的规则，然后手动布线。（6）调整PCB板上孔与孔之间的距离以及过孔的大小。系统软件设计系统控制过程需求分析对于单片机控制的智能小车系统，本系统需要对无线遥控模块、车载软件模块、红外避障模块各个模块的进行需求分析。其中，控制模块能够实现对小车的控制，车载软件模块能够实现对发射端信号的接收，并作出相应的动作，红外避障模块能够实现当发射信号端与信号接收端之间有物体遮挡时，能够避开障碍物完成信号的发送与接受任务，智能小车能够在规定的范围内对指令做出正确的应答动作。软件总体设计在刚接触单片机的时候，课本里面使用大量汇编语言来学习单片机，汇编语言有一个好处就是容易上手，方便加深理解单片机知识，但是有局部性，其移植性很差，而且编写比较繁琐，我采用了C语言。系统软件结构图如图4.1所示：图4.1系统软件结构图模块化程序设计4.4.1车载软件设计该部分主要包括对伺服电机驱动并且可以使其实现前进、后退、左转、右转。P2-0端口控制左边的伺服电机，P2-1控制右侧的伺服电机。4.4.2无线遥控模块软件的设计对于无线遥控软件方面设置只需要给接收端设置四个端口，然后给他们置“0”。就可以用遥控器上的对应按键控制啦。4.4.3红外避障模块软件的设计首先定义左右两端发射红外信号的端口，然后再定义左右两端红外接收的端口。避障程序如下：首先设计红外反射接收子程序，当左侧有红外光反射回来的时候，左侧红外接收器接收到信号，其端口置低电位。同理右侧有红外光发射回来的时候，右侧红外接收器接收到信号，其端口置低电位。对于小车的避障最初的想法是，当遇到障碍物的时候，让小车停下就可以啦。但仔细想了一下这样做的话，这样做的话，无法使小车使用连贯的动作躲开障碍物。由于每躲避一次都需要停下来，等待手动遥控指令继续指挥其绕行。因此整个躲避障碍物过程显得很不连贯，显得很低级，不能达到“智能”的要求。为了克服上面的缺陷，在其基础上编写了一种算法，同时也为了使小车能够真正的自动躲开障碍物，经过多次编写程序调试特设了下面的步骤：若前方左侧有障碍物，阻挡小车的通行，小车向右90度转，继续前行。若前方右侧有障碍物，小车会转向一定的角度进行行驶，也就是说具备绕道功能。若前方左侧、右侧同时有障碍物，阻挡小车的通行，小车先后退转，然后左转90度，继续前进。然后重新检测障碍物，继续执行前面1）或者2）或者3）这样的话，小车能够及时发现障碍物，并且及时对障碍物持续的绕行，然后进入无障碍的地带，这样的话一定定会为小车选出一条宽阔的道路供其行驶。系统的调试及问题分析无线遥控的调试无线遥控本来不是个难点，其在硬件及软件编程方面都很容易，但是在调试的时候却带来了相当多的麻烦和困扰，因此这一难点就转移到了调试上了。（1）将无线遥控模块接线完成之后，就可以进行测试了：（2）当按下遥控器A键之后，接收模块VT端灯亮；（3）当按下遥控器B键之后，接收模块VT端灯亮；（4）当按下遥控器C键之后，接收模块VT端灯亮；（5）当按下遥控器D键之后，接收模块VT端灯亮；测试之后，表面电路是正常的。接下来就可以编写程序进行小车的软件调试，将51最小系统板、舵机及遥控模块安装在小车上之后，烧录编写的程序进入89S52单片机，用遥控器进行相关的遥控试验。在初次测试中，按下按键，近距离的时候小车会连续执行这个动作。但是当遥控器的距离提到0.5M之后，小车的动作立即变得不连续。停停走走，当时考虑的很多问题。首先，由于老师实验室的遥控器可能放置的时间比较长，电池电量不足导致其发射的无线电信号太弱，但是换了一块新的电池之后，它的距离还是没有改观。然后考虑了是不是天线的问题，然后从网上查了很多资料包括天线的长度，天线的电阻，以及天线的形状，但是这些我都一一实现了还是不能改变遥控的距离。最后在老师的建议下，在网上重新买了一个比这个功率大的遥控器，这次距离的问题解决啦。距离最少在50米之外REF_Ref17581\r\h[19]。避障模块的调试在进行避障模块设计之前，先应该对红外发射和接收对的匹配度进行测试。先用一个端口持续发出1MS的红外光，然后碰到障碍物时如果小车按照其所设定的程序运行，说明接收器是好的REF_Ref17757\r\h[20]。设计的避障模块是小车的关键设计部分之一，其好坏不仅仅体现着该小车的整体性，而且也会对驱动电路有间接的影响，因此一定要做好对这部分的调节与测试。刚开始设计的时候觉得避障就是设计完成之后，肯定会按照自己设定的避障方案来实行，后面发现会有很多问题会使得避障的精度降低。主要问题如下：（1）由于前轮是一滚珠，当小车移动的时候肯定会有所摩擦，而且对两轮影响较大，所以一定要选择光滑的滚珠。（2）两个伺服舵机调零的精度，一定要用螺丝刀将伺服电机调到当信号时1.5MS的时候，电机转动为零。（3）红外接收器和红外发射器摆的方位一定要正确，不然的话，其遇到障碍物接收的角度会有大的偏差。PCB板制作遇到的问题在DXP软件上绘制完原理图之后，下一步就是进行PCB的绘制，并且将板子刻出来REF_Ref17826\r\h[21]。首先就是在做原理图的时候需要给很多的器件进行封装，这部分就是比较烦。对于绘制PCB图的时候以为尺寸就是随便封装大小就可以，后面在生产PCB的时候才发现器件的大小和板子上刻出来的大小完全不一样。这导致我又一次重新做板子。后面看了好多板子，分析才知道做板子的时候有好多规则的需要遵守的。（1）首先是元器件的问题。在做PCB的封装的时候，必须保证你做的元器件的大小和你的实物的大小是一样的，不然的话你的实物根本就不会安装在焊盘的上面。（2）然后就是布线，不同的雕刻机的精度不一样，我们在绘制PCB图的时候布线宽度是10mile，但是一般在学校里面的机器很难达到这样的精度，所以我将其改为25mile，再就是布线时尽量将元件放置在线交叉最少的位置再进行布线。布线的时候尽量以钝角走线，避免直角和锐角。这样的话，就可以刻出符合实际的板子。还有就是焊孔的大小，有很多时候我们是需要修改焊孔大小的，一般将其稍微改的大一点方便插针的插入。小车整体的调试本毕业设计所用的小车是学校实验室的废旧小车，拿来后插上电小车的左轮在没有给任何信号的条件下居然逆时针转动。之后在老师的知道以及网上的资料搜索之后知道了原因，是由于电动机的旋转螺母松动。维修了之后小车的性能还是不错的。然后，对伺服电机进行零位校正，将伺服电机三个端口通过单片机进行连接，通过发送一个校准信号（零位信号1.5ms的脉冲宽度序列）到伺服电机，如果电机不转动说明是好的。本毕业设计小车对小车进行了调零。小车的整体测试主要是测试硬件电路是否有断路、短路、虚焊等。具体如下和结果如下：（1）检查各线路的连接情况。（2）检查有极性的元器件是否安装正确，并修改发现的问题。（3）下载程序，看小车是否可以按照程序运行，发现问题并解决。图5.1小车整体框架总结与展望总结在刚开始选这个课题的时候，对于设计框架知道甚少，不知道该怎么做，后来在查阅大量文献后，才确定了本篇论文的框架。本文选的是AT89S52单片机，对于这款单片机，也是不怎么了解，在查阅很多资料后，才把它的工作原理和特点掌握了。在写论文过程中，把之前很多的基础知识也巩固了一遍。学会了电路控制的接线和操作方法，熟悉了KeilC51集成环境开发软件的使用。通过查阅资料、绘制表格、电脑制图等，也锻炼了计算机应用水平。通过测试发现智能小车能够将太阳能转换为电能，并为智能小车提供电力，智能小车在20m的范围内能够接收到无线遥控器发射的信号，并且能够精准完成无线遥控器的指令，实现左转、右转、前进、后退等功能，各项性能稳定，基本达到了预期的要求。本文研究的主旨是加速单片机在各个领域应用的进程，促进太阳能智能小车的市场化，推进我国节能减排战略的不断深化；另外，给人们的生活带来便捷，提高人们的生活质量。展望由于时间比较仓促，加上专业知识能力有限，本次的基于单片机控制的智能小车控制系统做得不是特别完美，存在一些问题。首先是电路焊接问题，本次的电路焊机都是比较简单的焊接，其次，就是太阳能供电问题，由于技术有限，只能维持极短时间的连续供电；最后，就是控制模块的问题，只能在短距离上实现对智能小车的控制，并且，随着距离的增加，无线遥控的控制性能会下降。相信在以后的研究中，随着专业知识的拓展和相关研究的加深，这些问题都会得到解决，基于单片机控制的理论研究会越来越完善，基于单片机控制的智能小车系统一定会造福人类。参考文献徐开芸，韦树成，汪木兰等.基于AVR单片机的太阳能智能小车控制系统设计[J].机电产品开发与创新,2010,23(1):141-146.催立宏.太阳能在汽车上的应用及发展前景[J].汽车工程师，2012（12）：57.于连国,李伟,王妍玮.基于单片机的智能小车设计[J].林业机械与木工设备，2011,39（4）：39-40.BobBrant.BuildyourownElectricVehicle,TabBooks,1994黄涛.单片机在汽车控制系统中的应用[J].单片机与应用，2012:30.赵亮.跟我学51单片机[J].电子制作，2011（1）：4李升.单片机原理与接口技术[M].北京：北京大学出版社，2011.07.ParkeFI.Parameterizedmodelsforfacialanimation[J].ComputerGraphicsandApplications,1982,2(9):61-68赵建领.51系列单片机开发宝典[M].北京：电子工业出版社，2007.04.颜增显，闰秀燕.基于单片机STC89C52智能小车设计[J].火力与指挥控制，2011,36（12）：198-199.许萍,王勤,陆文灏,史小华.智能小车控制器的设计和应用[J].电子测量技术，2012,35（11）:67-70.秦志强.C51单片机应用与C语言程序设计[M].北京:电子工业出版社,2012.05.GuanP,LiuXJ,LiuJZ.A.AdaptiveFuzzySlidingModeControlforFlexibleSatellite[J].EngineeringApplicationsofArtificialIntelligence,2005.18(5):451-459李磊，曹生炜.智能小车避障技术的实现[J].微电机，2011,44（6):110-111.葛宜元，杨传华，温晓鑫等.太阳能自驱式避障小车控制系统设计[J].机电工程技术，2014,43（05）：84.陈飞鹏.基于STC89C52单片机智能小车设计[J].高科技产品研发，2012,32（3）：43.AailentOTDRsProgramming.GuidetoAgilentTechnologies,2002龙桂铃,徐磊,侯英龙.基于单片机的智能车避障的现[J].计算机与数学工程，2011,3:182.郭海丽.基于单片机的智能小车的设计与实现[J].衡水学院学报，2015,17（1）：29-30.赵雨，陈东生.太阳能电池技术及应用[M].北京：中国铁道出版社，2013.12.WavetekSaint-Eti-eune.GuidetoFiberOpticMeasurements,1997关惠平，GPS相对定位原理GPS技术简介[J].兰州交通大学学报，2003,22（6）：60-64夏雪凝，李丽娟，王智儒.一种基于AVR单片机的太阳能自动避障光电导航小车[J].科技资讯，2011（1）：1-22.[22]余秀玲,余秀娟.基于单片机的智能小车红外避障循迹系统设计与制作[J].现代商贸工业,2018,39(12):175-176.[23]王瑞琦.基于STC89C51单片机的多功能智能小车设计[J].国外电子测量技术,2017,36(07):103-106.[24]周生远,王浩,于汇鑫.基于单片机的智能小车避障循迹系统设计[J].科技传播,2017,9(07):47-48.[25]高宇轩.基于单片机的WIFI智能小车系统[J].电脑迷,2017(02):177-178.[26]柯文德,谢志浩.基于单片机的智能循迹测速小车系统及自循迹智能小车[P].广东：CN205880662U,2017-01-11.[27]肖成,石英春,孙小进,罗坚,蔡琼,陈鹏慧,张卫兵,熊英.一种基于单片机的无线保真智能小车[P].湖南：CN205827186U,2016-12-21.[28]梁顺可,官俊伟,杨自立,梁宝舜,陈荣彬.基