简易自动行走汽车硬件电路设计与制作

摘要

简易自动行走汽车是移动式机器人的重要组成部分，本设计通过不断检测各个模块的传感器的输入信号，利用红外对管检测黑线实现循迹,超声波传感器测距实现避障，采用存储空间较大的STC89C51作为主控制芯片，电动车电机驱动采用L298N芯片，根据内置的程序分别控制简易自动行走汽车左右两个直流电机运转，实现简易自动行走汽车自动识别路线，能较有效的控制其在碰上障碍物时能转弯角度及循迹行驶。本设计结构简单，较容易实现，在一定程度上体现了智能。

关键词：简易自动行走汽车；STC89C51单片机；L298N；超声波传感器；红外对管

ABSTRACT

Simple automatic walking vehicle is an important part of mobile robot. This design uses infrared tube to detect black line and ultrasonic sensor to avoid obstacle by constantly detecting the input signal of sensor of each module.The STC89C51 with large storage space is used as the main control chip, the electric vehicle motor is driven by L298N chip, and according to the built-in program, the two DC motors running on the left and right of the auto walking vehicle are respectively controlled.It can realize the automatic identification of the automobile and control the turning angle and track when it meets the obstacle effectively.The structure of the design is simple and easy. Realization, to a certain extent reflects the intelligence.

Keywords:simple automatic walking vehicle STC89C51 single chip microcomputer; L298N; Ultrasonic sensor; Infrared tube

1绪论1

1.1简易自动行走汽车的研究与意义1

1.2简易自动行走汽车的现状3

1.2.1国外移动机器人研究3

1.2.2国内移动机器人的状况4

1.2.3简易自动行走汽车避障现状综诉4

1.2.4简易自动行走汽车的现状5

1.3论文研究内容与主要结构5

1.3.1基于单片机控制的简易自动行走汽车5

1.3.2文章主要结构6

2方案选型设计6

2.1车体设计6

2.2电机驱动设计6

2.2.1电机选择6

2.2.2驱动选择7

2.2.3H桥式电路工作原理8

2.2.4PWM调速技术9

2.3循迹模块9

2.3.1光电传感器的工作原理9

2.3.2光电传感器的分类和工作方式9

2.3.3光电传感器的选择10

2.4避障模块11

2.4.1超声波测距的原理11

2.4.2超声波传感器的分类11

2.4.3超声波测距特点12

2.4.4超声波模块选择12

2.5显示模块13

2.5.1数码管的结构及工作原理13

2.5.2数码管的选择14

2.6控制系统模块14

2.6.1单片机的发展15

2.6.2STC89C51单片机的简单介绍16

2.7电源模块17

3硬件设计18

3.1总体设计18

3.1.1简易自动行走汽车总体概述18

3.1.2简易自动行走汽车总体设计框图18

3.2驱动电路设计18

3.3信号检测模块电路设计20

3.3.1循迹模块信号检测电路20

3.3.2壁障模块和显示信号检测电路21

3.4显示模块电路设计23

3.5主控电路设计26

3.5.1单片机最小系统设计26

3.5.2主控电路图29

4软件设计30

4.1主程序设计30

4.1.1主程序框图30

4.1.2主程序流程图31

4.2循迹模块程序设计31

4.3显示模块程序设计32

4.4避障模块程序设计33

5制作安装与调试34

5.1简易自动行走汽车的安装34

5.2简易自动行走汽车的调试34

5.3简易自动行走汽车的功能35

结论36

参考文献37

致谢39