基于AT89C2051智能寻迹电动小汽车的设计 摘 要：本设计以AT89C2051单片机为核心，采用两片CPU将各种传感器得到的信息进行综合分析和处理。一片CPU完成对寻迹电路、避障电路、寻光电路，电机驱动电路的控制，另一片CPU完成对测量路程和时间电路的控制。
关键字：AT89C2051，单片机，传感器，PWM技术，智能化
Abstract：This design take the AT89C2051 monolithic integrated circuit as a core，uses two pieces of CPU the information which obtains each kind of sensor to carry on the generalized analysis and processes. Piece of CPU completes to seeks the mark electric circuit, evades bonds the electric circuit, seeks the light electric circuit, the motor-driven electric circuit control, another piece of CPU completes to surveys the distance and the timing circuit time control。
智能电动小汽车是智能化机器人的一种。智能化机器人是20世纪人类最伟大的发明之一。从某种意义上讲，一个国家机器人技术水平的高低反映了这个国家综合技术实力的高低。机器人已在工业领域得到了广泛的应用，而且正以惊人的速度不断向军事、医疗、服务、娱乐等非工业领域扩展。21世纪机器人技术必将得到更大的发展，成为各国必争之知识经济制高点。因此，面向先进制造的工业机器人和面向非制造业的先进机器人的研究、开发和应用将成为21世纪智能机器人的两个重要发展方向。
1 方案设计与论证
根据题目的设计要求，小车要能自动寻线、检测金属物、避障、寻光、测距离以及在不同的区域控制自己的速度与行驶角度。我们把设计分为五个相对独立的部分，这样降低了设计的复杂度，使得整体条理更为清晰。这五个部分是：小车本体、主控单元、信息感知单元、驱动单元。
1.1 小车本体
小车行走机构的方案分析与选择：
方案一 履带式行走机构：运行平稳、可靠，走直线效果很好；但结构较复杂、移动速度较慢，转弯过程的控制性能较差。
方案二 腿式行走机构：可以走出多种复杂的路线，但结构复杂、运动中的平衡性和稳定性差、移动速度较慢。
方案三 两轮式行走机构：结构简单、运动平稳、移动速度快、转弯性能好，且易于控制，适用于小功率的行走驱动。
方案四 四轮式行走机构：结构简单、运动平稳、移动速度快、易于控制，但原地转弯性能不够好。
通过对比赛中小车要完成的任务的研究以及对四种方案的对比，我们最终选择了两轮式行走机构。
车体框架，基于设计要，我们以对称结构为基础设计。
1.2 检测系统
检测系统主要实现光电检测，即利用各种传感器对电动车的避障、位置、行车状态进行测量。
1.2.1 行车起始、终点及光线检测：
本系统采用反射式红外线光电传感器用于检测路面的起始、终点（2cm宽的黑线），玩具车底盘上沿黑线放置一套，以适应起始的记数开始和终点的停车的需要。利用超声波传感器检测障碍。光线跟踪，采用光敏三极管接收灯泡发出的光线，当感受到光线照射时，其c-e间的阻值下降，检测电路输出高电平，经LM393电压比较器和74LS14施密特触发器整形后送单片机控制。
本系统共设计两个光电三极管，分别放置在电动车车头的左、右两个方向，用来控制电动车的行走方向，当左侧光电管受到光照时，单片机控制转向电机向左转；当右侧光电管受到光照时，单片机控制转向电机向右转；当左、右两侧光电管都受到光照时，单片机控制直行。见图1.1 电动车的方向检测电路(a)。
行车方向检测电路（见图1.2 电动车的方向检测电路(b)）采用反射接收原理配置了一对红外线发射、接收传感器。该电路包括一个红外发光二极管、一个红外光敏三极管及其上拉电阻。红外发光二极管发射一定强度的红外线照射物体，红外光敏三极管在接收到反射回来的红外线后导通，发出一个电平跳变信号。 目录
1方案设计与论证………………………………………………………………. 19
1.1 小车本体…………………………………………………………….. 19
1.2 检测系统…………………………………………………………….. 19
1.3 显示电路…………………………………………………………….. 24
1.4 系统原理图…………………………………………………………… 24
2硬件设计…………………………………………………………………….. 24
2.1 80C51单片机硬件结构.……………………………………………. 24
2.2 最小应用系统设计………………………………………………….. 26
2.3 前向通道设计……………………………………………………….. 27
2.4 后向通道设计……………………………………………………….. 28
2.5 显示电路设计….……………………………………………………. 30
3软件设计系统软件设计说明……………………………………………….. 32
3.1主程序设计…………………………………………………………… 32
3.2 显示子程序设计…………………………………………………….. 35
3.3 避障子程序设计……………………………………………………… 35
3.4 软件抗干扰技术…………………………………………………….. 36
3.5 “看门狗”技术……………………………………………………… 38
4 测试数据、测试结果分析及结论………………………………………….. 39
4.1测试仪器……………………………………………………………….. 39
4.2测试方法……………………………………………………………….. 39
4.3结论………………………………………………………………………. 40
5附录……………………………………………………………………………… 41
6参考文献……………………………………………………………………….. 42
参 考 文 献
1）何立民,单片机应用系统设计,北京：航天航空大学出版社,2～5,46～50
2）李广弟,单片机基础,北京：北京航空航天大学出版社,2001,56～64
3）何希才,新型实用电子电路400例,电子工业出版社,2000年,60～65
4）赵负图,传感器集成电路手册,第一版,化学工业出版社,2004,590～591
5）陈伯时,电力拖动自动控制系统,第二版,北京:机械工业出版社,2000年6月,127～130
6）张毅刚,彭喜元,新编MCS-51单片机应用设计,第一版,哈尔滨工业大学出版社,2003,25～27,411～417
