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12 - 黑龙江农业经济职业学院机电工程系毕业论文 黑龙江农业经济职业学院 毕业论文 基于51单片机的智能小车 2011 年 11月 28日 黑龙江农业经济职业学院机电工程系毕业论文 PAGE \* MERGEFORMAT 1 基于51单片机的智能小车 摘 要：本论文主要研究的是根据51单片机所设计的智能小车的系统方案。这个智能小车可以沿着一定的轨道自动实现铲、挖、推等，实现这些功能的是一个可以输出两个机械自由度的机械手臂。文中首先说明了一下题目的任务和要求，根据任务和要求，提出一个整体的设计方案，然后经过理论分析与计算，看看是否能达到要求。接着提出了各个功能模块的实现方案，这些模块包括直流减速电机、单片机、机械手臂、传感器、显示模块、电源模块。根据各模块的功能，用软件把他们整合到一起。最后，用我们整合好的自动装载机进行了铲、挖、推功能实验，验证了设计方案的可行性。本文对循迹小车和机械手臂系统进行了重点研究。通过对直流减速电机的调速和舵机方向的摆动控制，得到了循迹小车和机械手臂的控制方法。虽然本系统在很大程度上还需要改进和创新，但是本系统在一定场合还是可以得到广泛应用。 关键词：机器人，单片机，机械手臂 黑龙江农业经济职业学院机电工程系毕业论文 PAGE \* MERGEFORMAT 10 黑龙江农业经济职业学院机电工程系毕业论文 PAGE \* MERGEFORMAT - 12 - 前 言 智能作为现在的新发明，是以后的发展方向，它可以按照预先设计的模式在一个环境里自动动作，不需要人为的管理，可应用于科学勘探等用途。智能小车就是其中的一个体现。设计者可以通过软件编程实现它的行进、搬运、停止的精确控制以及检测数据的存储、显示，无需人工干预。因此智能小车具有在编程的特性，是机器人的一种。 本课题以智能小车作为研究对象来研究智能化控制技术。系统准备采用单片机为控制器核心，并以加装光电传感器，实现对电动车的速度、位置、运行状况的实时测量，并将测量数据传送至单片机进行处理，然后由单片机根据所检测的各种数据实现对智能小车的智能控制。 1. 设计要求与方案论证 1.1 设计要求 智能小车从起始线出发，自动将需要运送的原料送到库房内。 智能小车开始工作时不可以借助任何帮助来完成工作任务。 用秒表记录整个搬运时间。 1.2 系统基本方案选择和论证 1.2.1 单片机芯片的选择方案和论证 方案一: 采用STC89C52芯片作为硬件核心。STC89C52内部具有8KB ROM 存储空间，512字节数据存储空间，带有2K字节的EEPROM存储空间，与MCS-51系列单片机完全兼容，STC89C52可以通过串口下载。 方案二：采用AT89S52。AT89S52片内具有8K字节程序存储空间，256字节的数据存储空间没有EEPROM存储空间，也与MCS-51系列单片机完全兼容，具有在线编程可擦除技术。 两种单片机都完全能够满足设计需要，STC89C52相对ATS89C52价格便宜，且抗干扰能力强。考虑到成本因素，因此选用STC89C52。 1.2.2 显示模块选择方案和论证 方案一：采用点阵式数码管显示。点阵式数码管是由八行八列的发光二极管组成，对于显示文字比较适合，如采用在显示数字显得太浪费，且成本也相对较高，所以不用此种作为显示。 方案二：采用LED数码管动态扫描。LED数码管价格便宜，对于显示数字最合适，但功耗较大，且显示容量不够，所以也不用此种方案。 方案三：采用LCD液晶显示屏。液晶显示屏的显示功能强大，可显示大量文字，显示多样,清晰可见，且价格适中，所以采用了LCD液晶显示屏作为显示。 1.2.3 电机选择方案和论证 方案一：采用永磁式直流电机。永磁式直流电机特点：转速高，扭矩较小，易发热。 方案二：采用直流减速电机。直流减速电机特点：转速低，扭矩大。因为智能小车自身有一定的重量又需要适应高低路面，所以选择采用直流减速电机。 1.2.4 电机驱动芯片选择方案和论证 方案一：采用L293D芯片对电机驱动。L293D工作电压4.5-36V，每个通道的电流输出能力达600mA，每个通道的峰值输出电流达1.2A。其引脚采用双列直插式。 方案二：采用L298N芯片对电机驱动。L298N工作电压4.8-46V，输出电流2A，其引脚排列不规范。 虽然两种驱动都能满足电机的需求，但是L298N引脚排布不同于常见的DIP的封装，所以L293D看起来比较习惯，稳定性也较好。故选用L293D对电机驱动。 1.2.4 舵机选择方案和论证 舵机的种类有很多。按照舵信号分：模拟舵机，数字舵机。模拟舵机速度稍慢，数字舵机速度相对较快。按使用的齿轮分：塑料齿舵机，金属齿舵机。塑料齿舵机强度稍差，但是便宜省