运料小车自动控制系统的设计

鬲印范辱院毕业论文题目：运料小车自动控制系统的设计学生姓名：学生学号系别专业届别指导教师李风宁069060218计算机与信息工程系自动化2010朱玉琴淮南师范学院教务处制目录TOC\o"1-5"\h\z摘要 （1）\o"CurrentDocument"绪论 （2）\o"CurrentDocument"运料小车控制系统的方案论证 （2）各模块方案选择与论证 （2）系统各模块的最终方案 （9）\o"CurrentDocument"单片机的发展与控制原理 （9）单片机的定义与发展趋势 （9）国内主流单片机的应用比较 （11）单片机的硬件结构及工作原理 （11）\o"CurrentDocument"单片机控制系统的设计 （14）系统硬件的基本组成部分 （14）主要单元电路的设计 （14）检测部分的单元电路设计 （14）智能控制部分的单元电路设计 （15）\o"CurrentDocument"运料小车控制系统程序设计 （17）系统软件的结构 （17）系统子程序 （17）\o"CurrentDocument"系统测试及结果 （19）测试仪器 （19）测试结果 （20）\o"CurrentDocument"结论 （20）\o"CurrentDocument"致谢 （20）参考文献 （21）\o"CurrentDocument"附录 （22）运料小车自动控制系统的设计学生：李风宁指导教师：朱玉琴系别：计算机与信息工程系摘要：本设计采用STC89C52RC单片机作为智能小车的控制中心，主要包括以下模块：寻迹模块避障模块，语音模块，电机驱动模块，时间距离显示模块，测距模块，电机驱动模块等。小车可实现寻迹、检测障碍物、显示小车的行驶路程和行驶时间及语音报警等。路线识别装置采用自制式反射红外传感器，显示装置采用LCD1602，语音模块采用APR9600语音录放芯片。驱动电机采用直流电机,电源装置采用单片机与电机单独供电的方式。关键词：单片机；智能运料小车；PWM脉宽调制TheautomaticcontrolsystemforthedesignStudent:LiFengning

Instructor:ZhuYuqinDepartment:DepartmentofComputerandInformationEngineeringAbstract：ThisdesignrealizeswithSTC89C52RCMCUasintelligentdolly'scontrolcenter,Mostlyconsistofthefollowingseveralmodules：Thetracingmodule，theavoidthicketmodule，thesoundmodule，themotordrivenmodule，thehourandspacedisplayingmodule,thedistancemeasuringmoduleandmore.Boththatofbogiecouldrealizetracing,judgeimpediment,soughtlit,displaybogieranjourneyandrunningtime,aswellassoundalarmandmorefunction.impedimentestimationadoptinfraredavoidthicketsensor，displayunitadoptlcd1602，soundmoduleadoptAPR9600soundrecording.Actuatingmotoradoptdirectcurrentdynamo.Supplyunitadoptmonolithiccomputerandelectricmachinesolitudepoweredmode.Keywords：monolithiccomputer；Smartcartransporter；PWM绪论早期运料小车电气控制系统多为“继电器—接触器”组成的复杂系统，这种系统存在设计周期长、体积大、成本高等缺陷，几乎无数据处理和通信功能，必须有专人负责操作。后期系统通常把PLC控制技术与变频器调速相结合，利用PLC控制变频器，再通过变频器优良的调速性能，可实现运料小车的自动化控制。在工业快速发展，科技日新月异的今天，运料小车应该逐渐向智能化发展。所以本文将为你介绍关于智能化的运料小车控制系统。在一切电器产品和工业控制都朝着智能化发展的今天，如：全自动洗衣机，智能化热水器等。本文将通过单片机为运料小车的核心，设计一个智能的运料小车。它具有如下功能：寻迹功能，如果你想小车的运行路线是S形，只要你在道路上涂上或贴上S形的黑线，小车就能沿线运行；避障功能，当在运行轨道上遇到障碍物就会停止，没有障碍物就会重新启动继续行驶（这是为了避免撞上障碍物并且让小车不脱离轨道而这样设计的）；语音功能，小车会报警，并给出语音提示；测距功能，小车能算出运行距离并显示在LCD显示器上。以下设计为运料小车模型。1运料小车控制系统的方案论证各模块方案选择与论证本系统可分为控制部分和信号检测部分。其中控制部分包括：电机驱动模块，显示模块，声光报警模块。信号检测模块包括：避障模块，寻迹模块，路程测量模块。系统模块框图如下图所示。语

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块路程计量模块 LCD1602显示模块一单片机STC89C52RC电机驱动循迹模块模块■一避障模块图1系统基本模块方框图⑴控制器模块控制器使小车的大脑，主要用于接受各传感器发送过来的信号，根据传感器发送的信号，控制器会对小车做出相应的动作。控制器的选择有两种方案。方案一：选用STC生产的STC89C52RC单片机，STC89C52RC单片机是一款性价比非常高的单片机，它完全兼容ATMEL公司的51单片机，除此之外它自身还有很多特点，如：无法解密、低功耗、高速、高可靠、强抗静电、强抗干扰等。其次STC公司的单片机内部有1280字节的SRAM、8-64K字节的内部程序存储器、2-8K字节的ISP引导码、除P0-P3口外还多P4口（PLCC封装）、片内自带8路8位AD（AD系列），片内自带EEPR0M、片机自带看门狗、双数据指针等。方案二：采用各类数字电路来组成小车的控制系统，对外围避障信号，黑带检测信号，各路趋光信号进行处理。本方案电路复杂，灵活性不高，效率低，不利于小车智能化的扩展，对各路信号处理比较困难。在此选择方案一。⑵循迹模块图2光电对管检测电路这里的循迹是指小车在白色纸板板上循黑线行走，通常采取的方法是红外探测法。红外探测法，即利用红外线在不同颜色的物体表面具有不同的反射性质的特点，在小车行驶过程中不断地向地面发射红外光，当红外光遇到白色纸质地板时发生漫反射，反射光被装在小车上的接收管接收；如果遇到黑线则红外光被吸收，小车上的接收管接收不到红外光。单片机就是否收到反射回来的红外光为依据来确定黑线的位置和小车的行走路线。红外探测器探测距离有限，一般最大不应超过15cm。对于发射和接收红外线的红外探头，可以自己制作或直接采用集成式红外探头。方案一：自制红外探头红外光的发送接收选用型号为RPR220的对管。当小车在白色地面行驶时，装在车下的红外发射管发射红外线信号，经白色反射后，被接收管接收，一旦接收管接收到信号，那么图中光敏三极管将导通，比较器输出为低电平；当小车行驶到黑色引导线时，红外线信号被黑色吸收后，光敏三极管截止，比较器输出高电平，从而实现了通过红外线检测信号的功能。将检测到的信号送到单片机I/O口，当I/O口检测到的信号为高电平时，表明红外光被地上的黑色引导线吸收了，表明小车处在黑色的引导线上；同理，当I/O口检测到的信号为低电平时，表明小车行驶在白色地面上。此种方法简单，价格便宜，灵敏度可调，而且此电路电池供电的压降较小。方案二:集成式红外探头可以采用型号为E3F—DS10C4集成断续式光电开关探测器，它具有简单、可靠的工作性能，只要调节探头上的一个旋钮就可以控制探头的灵敏度。该探头输出端只有三根线（电源线、地线、信号线），只要将信号线接在单片机的I/O口，然后不停地对该I/O口进行扫描检测，当其为高电平时则检测到白纸，当为低电平时则检测到黑线。此种探头还能有效地防止普通光源（如日光灯等）的干扰。其缺点是它对路径的检测是离散值不能连续检测到黑线的位置，而且集成式红外探头体积比较大，占用了小车有限的空间。因考虑到检测路线的及时性及小车的体积，所以在选择探头时选择了方案一。红外探头的安装：在小车具体的循迹行走过程中，为了能精确测定黑线位置并确定小车行走的方向，需要同时在底盘装设3个红外探测头，提高其循迹的可靠性。小车行走时，始终保持黑线在1传感器之下，当小车偏离黑线时，单片机就会按照预先编定的程序发送指令给小车的控制系统，控制系统再对小车路径予以纠正。若小车回到了轨道上，即中间的探测器都只检测到黑线，则小车会继续行走；若小车由于惯性过大依旧偏离轨道，即三个探头都检测到白线，使小车保持原来的运动轨迹，使之回到正确轨道上去。表1光敏传感器状态真值表、传感器编号小车状态、CBA正常行驶010轻微右偏011严重右偏001轻微左偏110严重左偏100脱离引导线000主动主动图3循迹传感器安装示意图光电传感器使用过程中要注意几个问题。首先，要提高器件的一致性：一是发射／接收器件两者的波长特性一致；二是发射／接收传感器组对时，各方面性能应尽量比较接近；三是安装状态一致，如各对传感器的间距、高低、偏角等，因为这些因素都会影响光的反射和接收；其次，光电传感器应尽量靠近地面，以便减少外界光源对传感器的干扰。垂直高度为5〜10mm为宜，离地面过远，光反射信号差，信号不强；离地面过近，会导致反射角度太大，加剧光漫射干扰的影响，故应适当，以保证传感器具有最佳的反应光电传感器检测路线原理：小车的寻迹模块采用三只自制的光电传感器。一只置于轨道中间，两只置于轨道外侧，当置于中间的一只光电开关检测不到黑线且外侧两传感器任一只检测到黑线后，做出相应的转向调整，直到中间的光电开关重新检测到黑线（即回到轨道）再恢复正向行驶。⑶路程计量模块测速原理：单片机进行测速，可以使用简单的脉冲计数法。只要转轴每旋转一周，产生一个或固定的多个脉冲，并将脉冲送入单片机中进行计数，即可获得转速的信息。方案一：使用霍尔传感器获得脉冲信号，其机械结构也较为简单，只要在转轴的圆周上粘上一粒磁钢，让霍尔开关靠近磁钢，就有信号输出，转轴旋转时，就会不断地产生脉冲信号输出。如果在圆周上粘上多粒磁钢，可以实现旋转一周，获得多个脉冲输出。此种方法多见于工业应用，测速的精度也较高。但针对本项目设计，由于小车的车轮较小且车轮距车体较近，安装起来难度较大。方案二：使用红外传感器获得脉冲信号，其基本原理原理和循迹方案中用到的红外传感器一样，如图5所示。此时需要在小车车轮内侧贴上黑白相隔的线条，当小车车轮旋转时，红外传感器会输出相应的脉冲，旋转一周时，会产生多个脉冲。此种方法便于实现，测速的精度也比较高。在此选择方案二。为了提高测速的准确性，在小车车轮内侧贴有8黑8白的线条。如图5所示。测速原理图如下图所示。启动测速程序开外部中断检测脉冲计数加一图6测速方案流程图⑷显示模块：显示模块主要用于显示小车行驶的距离和所用的时间，并能显示小车当前状态。显示模块的选择有以下两种方案。方案一：采用普通7段LED数码管做为小车整个行进过程状态的显示器件，LED数码管具有显示亮度高，及功耗小的特点。常用在只需要显示内容简单且不需要显示汉字的地方。此方案涉及的硬件接口简单，容易实现，软件编程也较为简单，但限于数码管显示内容少，只能显示个数字和字母，无法显示小车当前状态及更多的信息，界面不够友好。数码管的原理：有八个小的LED灯组成，可以通过代码控制，通过单片机的接口传出一些数据，如：00101100,01010110,这里的1和0可以控制小LED的亮和暗，从而组成不同的数字和字母。方案二：采用行列驱动式1602液晶显示屏，作为小车运行状态的信息显示。液晶显示屏（LCD）具有轻薄短小、低耗电量、无辐射危险，显示影像稳定不闪烁，画面效果好，分辨率高，抗干扰能力强等优点。LCD1602可以显示丰富的信息，人机界面良好，显示屏背光可调，通过调整可以适用不同光亮环境下的显示。并且此液晶的接口也较为方便。在此选择方案二⑸电机驱动模块方案一：采用专用集成芯片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，它相应频率高，一片L298N可以分别控制两个直流电机，而且还带有控制使能端。用该芯片作为电机驱动，操作方便，稳定性好，性能优良。方案二：采用由达林顿管组成的H型PWM电路。用单片机控制达林顿管使之工作在占空比可调的开关状态，精确调整电动机转速。这种电路由于工作在管子的饱和截止模式下，效率非常高，H型电路保证了可以简单地实现转速和方向的控制，电子开关的速度很快，稳定性也极佳，是一种广泛采用的PWM调速技术。考虑到性价比，在此选择方案二。⑹语音模块方案一：采用单片机产生不同的频率信号来驱动蜂鸣器发出声响提示，此方案能完成声音提示功能，但给人提示的可懂性比较差。方案二：采用APR9600语音录放芯片，APR9600采用模拟存储技术，它是一款音质好、噪音低、不怕断电、可反复录放的新型语音电路，单片电路可录放32-60秒，并行控制时最大可分8段。APR9600具有价格便宜，有多种手动控制方式，分段管理方便、多段控制时电路简单、采样速度及录放音时间可调、每个单键均有开始停止循环多种功能等特点。在此选择方案二。⑺避障模块 淮南师范学院2010届本科毕业论文 9方案一：用超声波传感器。超声波检测是通过不断检测超声波发射后遇到障碍物所反射的回波，从而测出发射和接收回波的时间差t,然后求出距离S=Ct/2（C为声速），从而可知障碍物的位置，小车就可以避开障碍物，顺利地到达目的地。但超声波受环境影响较大，电路复杂，而且地面对超声波的反射，会影响系统对障碍物的判断，价格也比较贵。方案二：采用E18-D80NK集成红外避障传感器。这是一种集发射与接受于一体的光电传感器。红外线探测器是通过不断检测红外线发射后遇到障碍物所返射的红外线信号，该设备采用光电转换功能，将接受到的红外线信号转换成为电信号输出。红外避障传感器受外界干扰小，价格便宜，输出电平良好，并且安装方便。在此采用方案二。系统各模块的最终方案经过论证，决定了系统各模块的最终方案如下。⑴控制器模块：采用STC89C52RS单片机；⑵寻迹模块：采用自制红外探头；⑶测距模块：采用自制式红外探头；⑷显示模块：采用行列驱动式1602液晶显示屏；⑸电机驱动模块：采用由达林顿管组成的H型PWM电路。⑹语音模块：采用APR9600语音录放芯片。⑺避障模块：采用E18-D80NK集成红外避障传感器。2单片机的发展与控制原理2.1单片机的定义与发展趋势随着计算机新技术不断地涌现和VLSI设计技术的迅猛发展，计算机无论在系统体系结构还是在性能上都发生了巨大的变化。计算机一方面向着高速、智能化的巨型机方向发展，另一方面向着嵌入式微型机的方向发展。其中，微型计算机以其性能和容量不断提高，而价格不断下降的趋势，使其在社会各个领域乃至家庭生活中发挥着越来越大的作用。当今微型计算机技术的发展形成两大技术分支：一是以微处理器MPU为核心组成的通用微机系统；另一分支是发展面向对象的用于实时测控领域的微控制器MCU,亦称单片微计算机（单片机）。随着超大规模高速集成电路的发展，现代电子技术的设计与应用进入了单片系统SOC（SystemOnaChip）阶段，从而使单片机的设计与应用技术发生了深刻的变化。SOC的设计要从整个系统的功能及性能出发，把微处理器（MPU）、芯片结构、数字/模拟等外围器件全部放置在一块芯片上，完成整个系统的功能，真正实现“系统单片机”故SOC为单片机的应用提供了更广阔的应用前景及更强的生命力。台湾凌阳科技股份有限公司近年推出的UnSPTN单片机就是基于SOC的新型的数/模混合的系统级芯片。在一个芯片内集成了单片机数据采集或控制系统所需的模拟和数字外设及其它功能部件。凌阳公司推出的单片机有8位、16位共50多种不同的IC芯片型号及其产品，以适用不同的应用领域，用户可根据需要选择相应的单片机系统。凌阳单片机顺应了单片机技术的发展趋势，其系统芯片具有集成度高、数/模混合、功能全、低功耗、低电压等特点。另外，凌阳单片机还增加了适合于DSP的某些特殊指令；其中SPCE061A单片机还嵌入了LCD控制/驱动和双音多频发生器功能。单片机是器件级计算机系统，它可以嵌入到任何对象体系中去，实现智能化控制。小到微型机械，如手表、助听器。集成器件级的低价位，低到几元、十几元，足以使单片机普及到许多民用家电、电子玩具中去。单片机构成的现代电子系统已深入到各家各户，正改变我们的生活，如家庭中的音响、电视机、洗衣机、微波炉、电话、防盗系统、空调机等。单片机革新了原有电子系统，如微波炉采用单片机控制后，可方便地进行时钟设置、程序记忆、功率控制；空调机采用单片机后不但遥控参数设置方便，运行状态自动变换，还可实现变频控制。目前许多家用电器如VCD、DVD只有单片机出现后才可能实现其功能。单片机是一种集成在电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计时器等功能（可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D转换器等电路）集成到一块硅片上构成的一个小而完善的计算机系统。单片机也被称为微控制器（Microcontroller），是因为它最早被用在工业控制领域。单片机由芯片内仅有CPU的专用处理器发展而来。最早的设计理念是通过将大量外围设备和CPU集成在一个芯片中，使计算机系统更小，更容易集成进复杂的而对体积要求严格的控制设备当中。INTEL的Z80是最早按照这种思想设计出的处理器，从此以后，单片机和专用处理器的发展便分道扬镳。单片机共经历以下四个阶段：第一阶段（1976~1978年）：低性能单片机的探索阶段。以Intel公司的MCS-48为代表，采用了单片结构，即在一块芯片内含有8位CPU、定时/计数器、并行I/O口、RAM和ROM等。主要用于工业领域。第二阶段（1978~1982年）：高性能单片机阶段，这一类单片机带有串行I/O口，8位数据线、16位地址线可以寻址的范围达到64K字节、控制总线、较丰富的指令系统等。这类单片机的应用范围较广，并在不断的改进和发展。第三阶段（1982~1990年）：16位单片机阶段。16位单片机除CPU为16位外，片内RAM和ROM容量进一步增大，实时处理能力更强，体现了微控制器的特征。第四阶段（1990年~）：微控制器的全面发展阶段，各公司的产品在尽量兼容的同时，向高速、强运算能力、寻址范围大以及小型廉价方面发展。国内主流单片机的应用比较Intel （MCS51系列,MCS96系列）Atmel （AT89系列，MCS51内核）Microchip---（PIC系列）Motorola——（68HCXX系列）Zilog （Z86系列）Philips （87,80系列,MCS51 内核）Siemens （SAB80系列，MCS51内核）NEC （78系列）Epson （系列）单片机的硬件结构及工作原理P0P1P0P1P2P3图7单片机的结构图INT0INT1TXDRXD1）中央处理器（CPU）中央处理器是单片机的核心，完成运算和控制功能。MCS-51的CPU能处理8位二进制数或代码。2） 内部数据存储器（内部RAM）8051芯片中共有256个RAM单元，但其中后128单元被专用寄存器占用，能作为寄存器供用户使用的只是前128单元，用于存放可读写的数据。因此通常所说的内部数据存储器就是指前128单元，简称内部RAM。3） 内部程序存储器（内部ROM）8051共有4KB掩膜ROM，用于存放程序、原始数据或表格，因此，称之为程序存储器，简称内部ROM。4） 定时/计数器8051共有两个16位的定时/计数器，以实现定时或计数功能，并以其定时或计数结果对计算机进行控制。5）并行I/O口MCS-51共有4个8位的I/O口（P0、P1、P2、P3）,以实现数据的并行输入/输出。在实训中我们已经使用了P1口，通过P1口连接8个发光二极管。MCS-51是标准的40引脚双列直插式集成电路芯片，引脚排列请参见下图

234562345678910111213141516171819201P1.0VCCP1.1PO.OP1.2P0.1P1.3P0.2P1.4P0.3P1.5P0.4P1.6P0.5P1.71 P0.6RST/VPD7 P0.7RXDP3.0. EA/VPPTXDP3.10ALE/PROGINTOP320 PSENINT1P3.31 P2.7TOP3.43 P2.6T1P3.58 P2.5WRP3.6P2.4RDP3.7P2.3XTAL2P2.2XTAL1P2.1VSSP2.04039383736353433 32— 1L- 30_ 2—282262524232221图8MCS-51的引脚排列1．单片机控制系统组成酥网m復光］K佩时「龍訓囂騎下］両通讯接口二极管舉鸣器换卸单片机51系列单片机备开发-♦♦-Ll_心片所有10口全部IIC酥网m復光］K佩时「龍訓囂騎下］両通讯接口二极管舉鸣器换卸单片机51系列单片机备开发-♦♦-Ll_心片所有10口全部IIC总线EEPR0MAT24C02貰数模未串口迪信指示K」r衿lrG;e-:tFmxrlrK逐Tyrrnmx::」-:-::'」：、=•・二DS18B20数字温度传复位按健TTL串行数据接口及独立羅盘锁紧装置方便图9单片机最小开发板（1）一个8位微处理器CPU。（2）数据存储器RAM和特殊功能寄存器SFR。（3）内部程序存储器ROM。（4）两个定时/计数器，用以对外部事件进行计数，也可用作定时器。（5）四个8位可编程的I/O（输入/输出）并行端口，每个端口既可做输入，也可做输出。（6） 一个串行端口，用于数据的串行通信。（7） 中断控制系统。（8） 内部时钟电路。2．单片机的工作过程启动电源时，单片机会按照芯片里面所写入的程序代码一步步去执行，执行终了时，可以通过按复位键，单片机会重新开始执行命令。3单片机控制系统的设计系统硬件的基本组成部分主要的硬件有：单片机，LCD,各种传感器主要单元电路的设计检测部分的单元电路设计⑴轨迹检测电路的设计红外探测法，即利用红外线在不同颜色的物体表面具有不同的反射性质的特点。当小车在白色地面行驶时，装在车下的红外发射管发射红外线信号，经白色反射后，被接收管接收，一旦接收管接收到信号，那么图中光敏三极管将导通，比较器输出为低电平；当小车行驶到黑色引导线时，红外线信号被黑色吸收后，光敏三极管截止，比较器输出高电平，从而实现了通过红外线检测信号的功能。将检测到的信号送到单片机I/O口，当I/O口检测到的信号为高电平时，表明红外光被地上的黑色引导线吸收了，表明小车处在黑色的引导线上；同理，当I/O口检测到的信号为低电平时，表明小车行驶在白色地面上。⑵路程计量电路的设计路程计量所使用的方法与轨迹检测电路相同。⑶避障传感器电路及安装避障传感器使用集成避障传感器，集成避障传感器只有三根引线，两根电源线，一根输出，使用非常简单。避障传感器连接电路如图所示。

智能控制部分的单元电路设计⑴控制电路的设计图10STC89C52RS图10STC89C52RS最小系统及外围电路⑵液晶显示电路的设计图11图11LCD1602电路图⑶电机驱动电路的设计小车的后轮采用如图12所示的驱动电路，该电路分为三个部分。接口电路：接口电路负责连接控制器的I/O接口信号，主要为控制电机的MOTOR1A、M0T0R1B、M0T0R2A、M0T0R2B、四路信号；以及电机调速的控制口SPPED1、SPEED2两路信号。电机驱动电路：MOTOR1A和MOTOR1B控制一个H桥，该H桥输出端J3接左轮电机,所以M0T0R1A、MOTOR1B控制小车左侧电机的前进和后退。M0T0R2A、MOTOR2B控制另外一个H桥，该H桥输出J5接右轮电机，所以M0T0R2A、M0T0R2B控制小车右侧电机的前进和后退。改变该四路控制信号就可以让小车完成左右、右转、前进、后退、原地转圈等动作。电机调速电路：为了方便小车的运行速度控制和车轮的差动控制，我们使用PWM调速控制方法，由图12可知，SPEED1如果是高电平，Q7就出于导通状态，电机工作；如果是低电平，Q7截止，电机也停止工作，通过改变PWM占空比就可以起到电机调速效vccQiR2QSEL：J3?nri)icQ9R5Q5Q6NPN8U5UNPN8U5UT4R12C0N2NPN8050PNP855)PNPS550NPN8050NPN3050C0N2SPEEDvccQiR2QSEL：J3?nri)icQ9R5Q5Q6NPN8U5UNPN8U5UT4R12C0N2NPN8050PNP855)PNPS550NPN8050NPN3050C0N2SPEED1果。SPEED2工作原理同SPEED1。如不需要变速，直接用短接子将J4和J5短接。M0ICR1AM0I0R1B图12后轮驱动电路运料小车控制系统程序设计系统软件的结构智能电动小车的软件结构如图所示。主要包括顶层文件、电机控制、寻迹管理、显示管理、避障管理、声光报警管理6个部分。图13智能电动车的系统软件结构图系统子程序寻迹子程序当小车沿着黑线行走时，对三个传感器的信号进行实时判断，根据三个传感器的组合状态，单片机控制小车进行相应的动作。此程序的最大一个特点是，当小车不慎使出轨道，小车能重新回到轨道上。程序流图如图14所示。显示子程序当小车停止时，要求显示小车所用的时间及其行驶的距离，程序流程图如图15所示。避障子程序当小车没有检测到障碍物时，小车寻迹行驶。当小车检测到障碍物（这里的障碍物有可能是人）时，小车暂停，然后报警（启动语音模块）。当障碍物消失，小车继续寻迹行驶。在次判断前方是否有障碍物。如此循环调用，避障流程图如图15所示。语音提示子程序 运料小车自动控制系统的设计 18小车根据运行的状态会发出相应的声音，以给人提示。语音提示子程序如图15所示。寻迹子程序流程图图14寻迹子程序流程图图15主程序流程图系统测试及结果测试仪器测试所用的设备如表2所示。表2测试使用的设备序号名称、型号、规格数量备注1TPR3003-3C稳压电源12UT2002数字万用表13XJ4328双踪示波器14卷尺1最大测量距离2米，最小量程0.1cm5秒表1测试结果1.功能指标测试（1）寻迹功能正常实现（2）检测障碍物正常实现（3）报警功能（语音）正常（4）可以测距，偏差较小2.小车的优缺点分析本设计是以STC89C52RS为核心，经过调试，小车基本上可以实现寻迹行驶（包括减速左转、右转、前进、后退），遇见障碍物暂停并发出警报，显示行车时间和里程等功能。但有些功能还需改进。比如小车的调速系统反应时间还有待缩短等。结论本智能运料小车可以满足目前运料的要求，通过这次设计，对课本知识有了更深入的了解。也在设计中运用了课本知识，比如，模电，数电等基础知识，还有单片机的相关知识。C语言编写单片机程序，一些特殊传感器的使用。提高了对课本知识运用的能力，和实际动手能力，加深对keil.Proteus等相关软件的使用。这为以后的工作打下了基础。致谢感谢朱玉琴老师亲切的关怀和耐心的指导，感谢我的同学和朋友给我极大的鼓励和参谋，感谢我所参考的文献、著作的作者，给我学习的渠道。最后，感谢淮南师范学院，感谢计算机与信息工程系，我在这里走向了成熟。谨以此结束全文，感谢所有关心帮助我的人。李风宁2010-5参考文献黄智伟．全国大学生电子设计竞赛训练教程．北京：电子工业出版社，2005．1戴仙金.51单片机及其C语言程序开发实例•北京：清华大学出版社，2008,2高吉祥．数字系统与自动控制系统设计．北京：电子工业出版社，20007．6黄志伟．全国大学生电子设计竞赛系统设计．北京：航天航空大学出版社，2007许力．智能控制与智能系统．北京：机械工业出版社，2006沙占友，孟志强，王彦朋．单片机外围电路设计．北京：电子工业出版社，2006梅丽凤．单片机原理及接口技术．北京：清华大学出版社，2005彭为，黄科．单片机典型系统设计实例精讲．北京：电子工业出版社，2006TomPetruzzellis.传感器电子制作.北京：科学出版社，2007贾伯年，俞朴，宋爱国．传感器技术．南京：东南大学出版社，2007MykePredko.精通8051程序设计.北京：人民邮电出版社，2006王雪文，张志勇.传感器原理及应用.北京:航空航天大学出版社，2004赵亮，候国锐.单片机C语言.北京：人民邮电出版社，2003康华光.电子技术基础.数字部分.北京：高等教育出版社，2000康华光.电子技术基础.模拟部分.北京：高等教育出版社，1999黄继昌等.传感器工作原理及应用实例.北京:人民邮电出版社，1998附录附录1：小车所用元器件清单小车所用元器件清单器件名称数量、参数STC89RC52芯片1LM339N芯片2ADC08041LCD16021马达2X130马力光电对管5红外避障传感器1电容若干电阻若干三极管若干二极管若干电位器若干蜂鸣器/APR9600语音录放芯片1发光二极管若干排线若干光敏二极管若干附录2：电路原理图电源电路EED1SPSPM(M(EED2DIOR1ADIOR1BMOIOR2A路接口电xAPR9600语音模块电路图附录3：程序清单/*智能运料小车软件部分*//*软件的主要功能:接收传感器信号,控制小车的状态*///单片机引脚接口#include<reg52.h>/*引脚定义*///电机引脚//左边电机TOC\o"1-5"\h\zsbit RMot_AP = P3"4;sbit RMot_AN = P3“5;//右边电机sbit RMot_BP = P3飞；sbit RMot_BN = P3“7;//寻线电路引脚sbitFollow_L =P「2;sbitFollow_M =P「3;sbitFollow_R =P「4;//障碍物检测引脚sbitHinder_DTC=P3"2;//语音报警sbitGuide=P「5;//显示引脚#defineTDispData P0#defineSDispData P2sbitDS1CS =P「6;sbitDS0CS =P「7;//显示子程序#include<reg52.h>#include"Config.h"#include"IOCfg.c"#include"TimeDLY.h"#include"SegDisp.h"INT8Utable[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f};//：Display()voidTDisplay(INT8Utemp){INT8UX1,X2,X3;if((temp<100)&(temp>10))//两位显示{X1=temp/10;X2=temp-10*X1;DS1CS=0;DS0CS=1;TDispData=table[X1];LDelay(20);DS1CS=1;DS0CS=0;TDispData=table[X2];}elseif(temp<10)//一位显示{X3=temp;DS1CS=1;DS0CS=0;TDispData=table[X3];}}voidSDisplay(INT8Utemp){Temp=(int)(2*3.14*N/8);INT8UX1,X2,X3;if((temp<100)&(temp>10))//两位显示{X1=temp/10;X2=temp-10*X1;DS1CS=0;DS0CS=1;SDispData=table[X1];LDelay(20);DS1CS=1;DS0CS=0;SDispData=table[X2];}elseif(temp<10)//一位显示{X3=temp;DS1CS=1;DS0CS=0;SDispData=table[X3];}}//延时子程序Delay#include<reg52.h>#include"Config.h"#include"TimeDLY.h"//短延时voidnNop(INT8Ui){for(;i>0;i--);}//长延时voidLDelay(INT16Ui){INT16Uj;for(;i>0;i--){for(j=80;j>0;j--);}}//定时器TO溢出做延时函数：TO_Delay()voidT0_Delay(INT16Utemp){INT16Ucnt;cnt=65536-1OO*temp; //晶振：12MHzTMOD=TMOD|OxO1; //T1工作在方式1(16位计数器)THO=(INT8U)(cnt>>8);TLO=cnt&Oxff;TRO=1;while(TFO!=1);TFO=O;TRO=O;}//避障子程序#include<reg51.h>#include"Config.h"#include"IOCfg.c"#include"TimeDLY.h"#include"StepMot.h"//障碍物检测：Hinder_DTC()bitHinder_DTC(){bitx;if(Hinder_DTC==1)//检测到障碍物{LMotStop();RMotStop();Guide=1; //语音报警x=1;}else