基于单片机的红外遥控智能小车设计报告.docx
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基于单片机的红外遥控智能小车设计报告.docx
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基于单片机的红外遥控智能小车设计报告
基于单片机的红外遥控智能小车设计报告
毕业设计(论文)
题目:
基于单片机的红外遥控智能小车
西安邮电学院
毕业设计(论文)任务书
学生姓名
指导教师
职称
工程师
学院
电子工程学院
系部
光电子技术
专业
光电信息工程
题目
基于单片机的红外遥控智能小车
任务与要求
任务:
以51单片机为控制核心,实现具有自动避障、加速、减速等功能的红外遥控智能小车。
要求:
1搜集资料,熟悉单片机开发流程;熟悉红外传感器等相关器件;
掌握单片机接口和外围电路应用;具备一定的单片机开发经验。
2学会电路设计、仿真等相关软件的使用;
3具备一定的硬件调试技能。
4学会查阅资料;
5学会撰写科技论文。
开始日期
2010年3月22日
完成日期
2010年6月27日
主管院长(签字)
年
月
日
西安邮电学院
毕业设计(论文)工作计划
学生姓名
赵美英
指导教师
崔利平
职称
工程师
学院
电子工程学院
系部
光电子技术
专业
光电信息工程
题目
基于单片机的红外遥控智能小车
工作进程
起止时间
工作内容
2010.03.22~2010.04.11
明确红外遥控智能小车设计与制作的任务、要求,了解、搜集相关资料,明确工作思路、确定解决方案,撰写开题报告。
2010.04.12~2010.05.09
设计、实验阶段:
器材准备,完成智能小车在电脑上的实验仿真设计任务。
2010.05.10~2010.06.13
完成智能小车的设计制作、安装调试任务,实现智能小车的基本功能要求。
2010.06.14~2010.06.27
论文撰写及完善,准备答辩。
主要参考书目(资料)
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、李广弟,单片机基础,北京:
北京航空航天大学出版社,2001;
3、何立民,MCS-51系列单片机应用系统设计系统配置与接口技术,北京航空航天大学出版社,1990.01;
4、赵负图,传感器集成电路手册,第一版,化学工业出版社,2004;
5、Atmel.AT89S51数据手册.
主要仪器设备及材料
1.普通计算机一台,单片机开发环境;
2.电路安装与调试用相关仪器和工具。
(如示波器、万用表、电烙铁、镊子、钳子等)。
论文(设计)过程中教师的指导安排
每周四进行交流与总结;其余时间灵活安排,及时解决学生问题。
对计划的说明
依学生实际情况,适当调整工作进度。
西安邮电学院
毕业设计(论文)开题报告
电子工程学院光电子技术系(部)
光电信息工程专业2006级光电0601班
课题名称:
基于单片机的红外遥控智能小车
学生姓名:
赵美英学号:
05064028
指导教师:
崔利平
报告日期:
2010年3月25日
1.本课题所涉及的问题及应用现状综述
随着嵌入式技术的高速发展,单片机,ARM,DSP以及FPGA广泛应用于智能控制等嵌入式领域,单片机以其成本低,易开发,后备人才充足等优点占据着大量的市场,单片机具有位处理能力,强调控制和事务处理功能。
本次所要设计的红外遥控智能小车,采用AT89S52单片机作为小车的检测和控制核心,通过对芯片一系列接口和外围电路的控制,以实现小车自动避障、红外遥控、温度测量和显示等功能。
同时遥控器采用普通遥控器,不需要重新制作红外遥控器,用HS0038接收红外信号后由单片机解码,不需要专门的解码芯片。
本设计结构简单,较容易实现,具有高度的智能化和自动化。
2.本课题需要重点研究的关键问题、解决的思路及实现预期目标的可行性分析
关键问题:
步进电机与单片机连接及驱动,电机的转速及方向的控制,温度的检测及显示,实现小车自动避障及遥控控制。
解决思路:
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。
后置式指示灯指示小车转动方向。
自动避障采用红外发射二极管发出38KHz的信号,红外接收IC(HS0038)若收到38KHz的信号即为检测到障碍物,输出低电平,给单片机处理,改变小车行进方向。
红外遥控采用普通电视遥控器发送38KHz左右的脉冲信号,用HS0038接收。
当按下键后,HS0038将会收到一系统列的数字信号,由单片机进行解码。
温度测量采用DS18B20,单片机每隔一段时间(可编程)对温度进行采集一次,并对采集数据经行处理,用1602液晶显示。
可行性分析:
本系统首先可以在PC机上进行仿真,以此来设计并完善系统的原理图;当仿真结果满意后可以购买器材。
实现具体功能可以在PC机上编写程序,连接单片机,将程序烧入单片机即可,编程应用C语言即可实现。
因此,无论从仿真,硬件到软件都可实现,且成本不高,所以本课题具有可行性。
3.完成本课题的工作方案
本次设计所要实现的功能是自动避障、红外遥控、温度测量和显示等功能,所以在进行设计时采用模块化设计思想,对整个设计分为几个小模块,逐个进行设计并用硬件仿真软件Proteus进行仿真,最后将各个模块综合实现小车的全部功能,这样可以避免一些不必要的麻烦,排除某些因素的干扰。
具体工作安排如下:
2010.03.22~2010.04.11明确红外遥控智能小车设计与制作的任务、要求,了解、搜集相关资料,明确工作思路、确定解决方案,撰写开题报告。
2010.04.12~2010.05.09设计、实验阶段:
器材准备,完成智能小车在电脑上的实验仿真设计任务。
2010.05.10~2010.06.01完成智能小车的设计制作、安装调试任务,实现智能小车的基本功能要求。
2010.06.14~2010.06.27论文撰写及完善,准备答辩。
4.指导教师审阅意见
该生对设计题目“基于单片机的红外遥控智能小车”的要求明确,前期调研充分,理解到位,拟定的设计思路清晰,方案易于操作,切实可行,同意开题。
指导教师(签字):
年月日
说明:
本报告必须由承担毕业论文(设计)课题任务的学生在毕业论文(设计)正式开始的第1周周五之前独立撰写完成,并交指导教师审阅。
西安邮电学院毕业设计(论文)成绩评定表
学生姓名
赵美英
性别
女
学号
05064028
专业班级
光电0601
课题名称
基于单片机的红外遥控智能小车
课题
类型
软硬件
难度
难
毕业设计(论文)时间
2010年3月22日~6月27日
指导教师
崔利平(职称工程师)
课题任务
完成情况
论文(千字);设计、计算说明书(千字);图纸(张);
其它(含附件):
指导教师意见
分项得分:
开题调研论证分;课题质量(论文内容)分;创新分;
论文撰写(规范)分;学习态度分;外文翻译分
指导教师审阅成绩:
指导教师(签字):
年 月 日
评
阅
教
师
意见
分项得分:
选题分;开题调研论证分;课题质量(论文内容)分;创新分;
论文撰写(规范)分;外文翻译分
评阅成绩:
评阅教师(签字):
年 月 日
验收小组意见
分项得分:
准备情况分;毕业设计(论文)质量分;(操作)回答问题分
验收成绩:
验收教师(组长)(签字):
年 月 日
答
辩
小组
意
见
分项得分:
准备情况分;陈述情况分;回答问题分;仪表分
答辩成绩:
答辩小组组长(签字):
年月日
成绩计算方法
(填写本院系实用比例)
指导教师成绩20(%)评阅成绩30(%)验收成绩20(%)答辩成绩30(%)
学生实得成绩(百分制)
指导教师成绩评阅成绩验收成绩
答辩成绩总评
答辩委员会意见
毕业论文(设计)总评成绩(等级):
院答辩委员会主任(签字):
学院(签章)
年月日
备
注
西安邮电学院毕业论文(设计)成绩评定表(续表)
摘要I
AbstractII
第1章引言1
第2章系统硬件设计及原理简介2
2.1单片机控制系统2
2.1.1AT89S52各引脚描述2
2.1.2定时器/计数器24
2.1.3单片机最小系统6
2.2液晶显示6
2.2.11602LCD接口引脚说明7
2.2.2LCD的控制方法7
2.2.3液晶与单片机连接电路10
2.3温度测量电路10
2.3.1DS18B20产品的主要特点10
2.3.2DS18B20的引脚介绍11
2.3.3DS18B20的使用方法12
2.3.4DS18B20控制电路13
2.4红外遥控14
2.4.1红外遥控器14
2.4.2红外接收头15
2.5直流电机驱动16
2.6按键中断电路18
2.7避障电路18
第3章系统软件设计19
3.1主程序19
3.2液晶驱动子程序19
3.3温度检测子程序20
3.4电机驱动子程序21
3.5速度调整子程序22
3.6红外解码子程序23
第4章硬件安装及调试总结25
第5章结论26
致谢27
参考文献28
附录1:
源程序29
1main.c29
21602c.h31
3ds18b20.c33
4TC9012.h36
5speed.h38
附录2:
40
1电路原理图40
2PCB图41
3元件清单42
摘要
主要介绍了一款具有红外遥控、自动避障、温度检测等功能的智能小车的设计与制作,并详细介绍了单片机、温度传感器、1602LCD的原理及应用。
该小车以玩具小车为车体,以AT89S52单片机为整个系统的控制核心,控制由三极管组成的桥电路来驱动直流电机。
使小车运动,采用HS0038红外一体接收头接收遥控信号,由单片机解码,实现对小车的遥控控制,红外二极管及HS0038红外接收头组成小车的自动避障电路。
为了实时观察小车运行状态,还配备了指示灯以显示小车行进方向。
另外,温度检测及显示电路可实现温度的实时监测。
本系统采用模块化设计,软件用C语言编写,采用了软件的多任务结构,提高了CPU的利用率和系统的灵活性。
本设计结构简单,较容易实现,具有高度的智能化和自动化。
关键词:
AT89S52直流电机红外遥控HS0038解码
Abstract
Thisarticleintroducesaninfraredremotecontrolwithautomaticobstacleavoidance,thetemperaturedetectionfunctionoftheintelligentcardesignandproduction.ThePrincipleandApplicationofmicrocontroller,temperaturesensorand1602LCDisthefocusofthesystem.
ThecartotoycarforthebodytoAT89S52microcontrollercoreofthew-holesystemofcontrol,controlthecompositionofthebridgefromthetransis-tortodrivetheDCCircuit.Makecarmovement,oneinfraredreceiverwithHS0038firsttoreceiveremotecontrolsignalsfortheMCUdecoding,achiev-ingcontrolofthecar'sremotecontrol,infrareddiodeandthecompositionofcarHS0038infraredreceivingcircuitofautomaticobstacleavoidance.Inor-dertoobservethecarrunningreal-time,isalsoequippedwithlightstoshowthecarmovingdirection.Inaddition,thetemperaturedetectionanddisplaycircuitcanrealizereal-timemonitoringoftemperature.
Thesystemismodularindesign,softwarewrittenusingClanguage,usingthesoftware'smulti-taskstructure,increasetheCPUutilizationandsystemflexibility.Thedesignissimple,relativelyeasytoimplement,withahighdegreeofintelligenceandautomation.
Keywords:
MCUDCmotorInfraredRemoteControlHS0038Decode
第1章引言
单片机以其强大的控制能力已经被广泛应用于诸多领域,配以各种外部接口及传感器可以实现系统的智能化与自动化。
无论是在工业控制、医疗卫生,还是在国防军事、航天航空领域,微控制器都起着举足轻重的作用。
从最初的8位控制器到现在的16位、32位控制器都还有很大的发展和应用空间。
随着经济的不断发展,人们的生活水平也在不断的提高,车已经成为生活水平高低的一种象征。
大人想要一辆真正的车,小孩子也想要一辆属于自己的车。
此次设计的遥控小车,具有遥控的功能,可以模拟真的小车,更是小朋友们心中理想的玩具。
今天,电子行业也发展的非常快,电子产品的价格在不断的下调,所以这款遥控小车的电子元件的成本已经不是很高,集成芯片的工艺也不断更新,功能也非常强大,所以设计这种遥控小车已经不是难事。
智能遥控车的设计包含机械系统构建、控制系统硬件配置、传感技术、控制算法的程序编写等。
通过对这些技术的研究讨论,能更进一步了解现代智能技术。
本次设计的这款智能遥控小车在普通玩具车小车的机械部分做了改进,使之可以实现左右转向和前进速度控制,因此更加接近真实的车辆。
“智能遥控车”运用单片机和红外传感器控制小车运动。
遥控器采用普通电视遥控器,接收部分采用专用的红外接收头接收,能够将接收到的信号解调去掉载波,输出脉宽不等的脉冲,将信息送给单片机进行处理,送出控制信号来控制小车的前进、后退、左右转弯、加减速,H桥电路来控制电机的正反转来实现小车的前进后退。
另外该小车还具有检测温度并显示的功能,可实现温度的实时监测。
第2章系统硬件设计及原理简介
按照设计要求,系统可以分为以下几个基本功能模块:
遥控接收模块、液晶显示模块、电机驱动模块、避障模块、温度检测模块等。
系统结构框图如图2-1所示。
图2-1系统结构框图
有些模块的功能是由硬件完成,有些模块的功能由软、硬件配合完成。
下面将详细介绍各模块的基本原理及设计方法。
2.1单片机控制系统
AT89S52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器,具有8K在系统可编程Flash存储器。
使用Atmel公司高密度非易失性存储器技术制造,与工业80C51产品指令和引脚完全兼容。
片上Flash允许程序存储器在系统可编程,亦适于常规编程器。
在单芯片上,拥有灵巧的8位CPU和在系统可编程Flash,使得AT89S52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。
AT89S52具有以下标准功能:
8k字节Flash,256字节RAM,32位I/O口线,看门狗定时器,2个数据指针,三个16位定时器/计数器,一个6向量2级中断结构,全双工串行口,片内晶振及时钟电路。
另外,AT89S52可降至0Hz静态逻辑操作,支持2种软件可选择节电模式。
空闲模式下,CPU停止工作,允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。
掉电保护方式下,RAM内容被保存,振荡器被冻结,单片机一切工作停止,直到下一个中断或硬件复位为止。
8位微控制器8K字节在系统可编程Flash。
2.1.1AT89S52各引脚描述
1P0口:
P0口是一个8位漏极开路的双向I/O口。
作为输出口,每位能驱动8个TTL逻辑电平。
对P0端口写“1”时,引脚用作高阻抗输入。
当访问外部程序和数据存储器时,P0口也被作为低8位地址/数据复用。
在这种模式下,P0具有内部上拉电阻。
在flash编程时,P0口也用来接收指令字节;在程序校验时,输出指令字节。
程序校验时,需要外部上拉电阻。
2P1口:
P1口是一个具有内部上拉电阻的8位双向I/O口,P1口输出缓冲器能驱动4个TTL逻辑电平。
对P1端口写“1”时,内部上拉电阻把端口拉高,此时可以作为输入口使用。
作为输入口使用时,被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因,将输出电流(IIL)。
此外,P1.0和P1.2分别作定时器/计数器2的外部计数输入(P1.0/T2)和时器/计数器2的触发输入(P1.1/T2EX),具体如表1所示。
表1AT89S52单片机P1口第二功能
引脚号
第二功能
P1.0
T2(定时器/计数器T2的外部计数输入),时钟输出
P1.1
T2EX(定时器/计数器T2的捕捉/重载触发信号和方向控制)
P1.5
MOSI(在系统编程用)
P1.6
MISO(在系统编程用)
P1.7
SCK(在系统编程用)
在flash编程和校验时,P1口接收低8位地址字节。
3P2口:
P2口是一个具有内部上拉电阻的8位双向I/O口,P2输出缓冲器能驱动4个TTL逻辑电平。
对P2端口写“1”时,内部上拉电阻把端口拉高,此时可以作为输入口使用。
作为输入使用时,被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因,将输出电流(IIL)。
在访问外部程序存储器或用16位地址读取外部数据存储器(例如执行MOVX@DPTR)时,P2口送出高八位地址。
在这种应用中,P2口使用很强的内部上拉发送1。
在使用8位地址(如MOVX@RI)访问外部数据存储器时,P2口输出P2锁存器的内容。
在flash编程和校验时,P2口也接收高8位地址字节和一些控制信号。
4P3口:
P3口是一个具有内部上拉电阻的8位双向I/O口,p2输出缓冲器能驱动4个TTL逻辑电平。
对P3端口写“1”时,内部上拉电阻把端口拉高,此时可以作为输入口使用。
作为输入使用时,被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因,将输出电流(IIL)。
P3口亦作为AT89S52特殊功能(第二功能)使用,如表2所示。
在flash编程和校验时,P3口也接收一些控制信号。
此外,P3口还接收一些用于FLASH闪存编程和程序校验的控制信号。
5RST——复位输入。
当振荡器工作时,RST引脚出现两个机器周期以上高电平将使单片机复位。
ALE/PROG——当访问外部程存储器或数据存储器时,ALE(地址锁存允许)输出脉冲用于锁存地址的低8位字节。
一般情况下,ALE仍以时钟振荡频率的1/6输出固定的脉冲信号,因此它可对外输出时钟或用于定时目的。
要注意的是:
每当访问外部数据存储器时将跳过一个ALE脉冲。
对FLASH存储器编程期间,该引脚还用于输入编程脉冲(PROG)。
PSEN——程序储存允许(PSEN)输出是外部程序存储器的读选通信号,当AT89C52由外部程序存储器取指令(或数据)时,每个机器周期两次PSEN有效,即输出两个脉冲,在此期间当访问外部数据存储器,将跳过两次PSEN信号。
EA/VPP——外部访问允许,欲使CPU仅访问外部程序存储器(地址为0000H-FFFFH),EA端必须保持低电平(接地)。
需注意的是:
如果加密位LB1被编程,复位时内部会锁存EA端状态。
如EA端为高电平(接Vcc端),CPU则执行内部程序存储器的指令。
FLASH存储器编程时,该引脚加上+12V的编程允许电源Vpp,当然这必须是该器件是使用12V编程电压Vpp。
表2AT89S52P3口特殊功能
引脚号
第二功能
P3.0
RXD(串行输入口)
P3.1
TXD(串行输出口)
P3.2
INTO(外中断0)
P3.3
INT1(外中断1)
P3.4
TO(定时/计数器0)
P3.5
T1(定时/计数器1)
P3.6
WR(外部数据存储器写选通)
P3.7
RD(外部数据存储器读选通)
2.1.2定时器/计数器2
定时器/计数器2是一个16位定时器/计数器,是定时器或外部事件计数器。
定时器2有三种操作方式:
捕获方式、自动重装方式和波特速率发生器方式。
工作方式由T2CON的控制位选择。
1定时器/计数器2控制寄存器T2CON
T2CON可位寻址,地址为0C8H。
其各位定义如表3所示。
表3T2CON位定义
位 序
D7
D6
D5
D4
D3
D2
D1
D0
位标志
TF2
EXF2
RCLK
TCLK
EXEN2
TR2
C/T2
CP/RL2
位地址
CF
CEH
CDH
CCH
CBH
CAH
C9H
C8H
TF2:
定时器/计数器2溢出标志位。
当定时器/计数器2溢出时,TF2置1,TF2置位后只能用软件清除。
当RCLK=1或TCLK=1时,TF2将不被置位。
EXF2:
在捕捉/重装模式下,T2的外部触发标志。
当EXEN2=1时,引脚T2EX/P1.1的负跳变,使EXF2=1,并产生T2中断。
EXF2只能用软件清除。
当DCEN=1时,T2处于向上/向下计数模式,EXF2部引起中断。
RCLK:
接收时钟允许。
当RCLK=1时,T2的溢出脉冲可作为串行口方式1和方式3的接收时钟;
当RCLK=0时,T1的溢出脉冲将作为串行接收时钟。
TCLK:
发送时钟允许。
当TCLK=1时,T2的溢出脉冲可作为串行口方式1和方式3的发送时钟;
当TCLK=0时,T1的溢出脉冲将作为串行发送时钟。
EXEN2:
T2外部允许。
当EXEN2=1时,T2EX的负跳变引起T2捕捉或重装,此时T2不能用做串行口的串行时钟。
当EXEN2=0时,T2EX的负跳变将不起作用。
TR2:
T2启动控制位。
当TR2=1时,启动T2;TR2=0时,停止T2。
C/T2:
定时器/计数器2工作方式选择位。
C/T2=0
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