基于单片机智能自动循迹小车控制系统设计

**单片机设计介绍，基于单片机智能自动循迹小车控制系统设计

  基于单片机智能自动循迹小车控制系统设计概要主要涉及到小车的硬件组成、控制逻辑、循迹功能以及可能的拓展功能等方面。以下是对该设计的简要概述：

一、设计概述

基于单片机智能自动循迹小车控制系统利用单片机作为核心控制器，结合传感器、电机驱动等硬件组件，实现小车在预设路线上自动循迹的功能。通过感知周围环境，小车能够自动调整行驶方向和速度，完成循迹任务。

二、硬件组成

单片机：作为控制系统的核心，负责接收传感器信号、处理控制逻辑以及输出控制信号。常用的单片机型号包括STC89C52、AT89S51等。 传感器：用于感知小车行驶过程中的路面信息，如黑线轨迹。常用的传感器包括红外传感器、光电传感器等。 电机驱动：负责驱动小车的电机，实现前进、后退、转向等动作。电机驱动模块需要能够根据单片机的控制信号调整电机的转速和方向。 电源模块：为整个系统提供稳定的电源供应，确保各组件正常工作。 三、控制逻辑

初始化：系统上电后，单片机进行初始化操作，包括设置传感器接口、电机驱动接口等。 循迹功能：单片机实时读取传感器数据，判断小车当前位置与预设轨迹的关系。根据判断结果，单片机输出相应的控制信号给电机驱动模块，调整小车的行驶方向和速度，使其保持在轨迹上行驶。 避障功能（可选）：在循迹过程中，若遇到障碍物，单片机根据传感器数据判断障碍物的位置和距离，并输出相应的控制信号使小车绕开障碍物继续行驶。 四、循迹功能实现

传感器布局：根据小车底盘结构和循迹要求，合理布置红外传感器或光电传感器，确保能够准确感知黑线轨迹。 数据处理：单片机读取传感器数据后，通过算法处理判断小车当前位置与轨迹的关系，确定控制策略。 控制信号输出：根据判断结果，单片机输出控制信号给电机驱动模块，调整电机转速和方向，实现小车的循迹功能。 五、拓展功能

除了基本的循迹功能外，还可以根据实际需求添加其他拓展功能，如速度控制、远程通信等。通过修改单片机程序和优化硬件结构，可以实现更多复杂的功能和更高的性能。

六、测试与优化

完成硬件和软件设计后，需要对系统进行全面的测试和优化。测试包括功能测试、性能测试和稳定性测试等，以确保系统能够正常运行并满足设计要求。根据测试结果，对系统进行必要的优化调整，提高其整体性能。

综上所述，基于单片机智能自动循迹小车控制系统设计是一个涉及硬件、软件和算法等多个方面的综合性项目。通过合理的硬件选型和软件设计，可以实现小车的智能循迹功能，并为其后续拓展提供坚实基础。

本任务要求设计与制作一个基于单片机控制的简易自动循迹小车，小车以AT89C51 为控制核心，用单片机产生PWM波，控制小车速度。利用红外光电传感器对路面黑色轨迹进行检测，并将路面检测信号反馈给单片机。单片机对采集到的信号予以分析判断，及时控制驱动电机以调整小车转向，从而使小车能够沿着黑色轨迹自动行驶，实现小车自动寻迹的目的。加热用以红色发光二极管代表，红灯亮表示加热，红灯灭表示停止加热。

设计思路 文献研究法：搜集整理相关单片机系统相关研究资料，认真阅读文献，为研究做准备；

调查研究法：通过调查、分析、具体试用等方法，发现单片机系统的现状、存在问题和解决办法；

比较分析法：比较不同系统的具体原理，以及同一类传感器性能的区别，分析系统的研究现状与发展前景；

软硬件设计法：通过软硬件设计实现具体硬件实物，最后测试各项功能是否满足要求。

本系统原理图设计采用Altium Designer19，具体如图。在本科单片机设计中，设计电路使用的软件一般是Altium Designer或proteus，由于Altium Designer功能强大，可以设计硬件电路的原理图、PCB图，且界面简单，易操作，上手快。Altium Designer19是一款专业的整的端到端电子印刷电路板设计环境，用于电子印刷电路板设计。它结合了原理图设计、PCB设计、多种管理及仿真技术，能够很好的满足本次设计需求。

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仿真实现 本设计利用protues8.7软件实现仿真设计，具体如图。

Protues也是在单片机仿真设计中常用的设计软件之一，通过设计出硬件电路图，及写入驱动程序，就能在不实现硬件的情况进行电路调试。另外，protues还能实现PCB的设计，在仿真中也可以与KEIL实现联调，便于程序的调试，且支持多种平台，使用简单便捷。 ————————————————

本设计利用KEIL5软件实现程序设计，具体如图。作为本科期间学习的第一门编程语言，C语言是我们最熟悉的编程语言之一。当然，由于其功能强大，C语言是当前世界上使用最广泛、最受欢迎的编程语言。在单片机设计中，C语言已经逐步完全取代汇编语言，因为相比于汇编语言，C语言编译与运行、调试十分方便，且可移植性高，可读性好，便于烧录与写入硬件系统，因此C语言被广泛应用在单片机设计中。keil软件由于其兼容单片机的设计，能够实现快速调试，并生成烧录文件，被广泛应用于C语言的编写和单片机的设计。

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目 录

摘 要 I Abstract II 引 言 1 1 控制系统设计 2 1.1 主控系统方案设计 2 1.2 传感器方案设计 3 1.3 系统工作原理 5 2 硬件设计 6 2.1 主电路 6 2.1.1 单片机的选择 6 2.2 驱动电路 8 2.2.1 比较器的介绍 8 2.3放大电路 8 2.4最小系统 11 3 软件设计 13 3.1编程语言的选择 13 4 系统调试 16 4.1 系统硬件调试 16 4.2 系统软件调试 16 结 论 17 参考文献 18 附录1 总体原理图设计 20 附录2 源程序清单 21 致 谢 25