基于51单片机的开关电源自动循迹小车毕业设计

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1、I 摘 要 智能循迹是基于自动引导机器人系统，用以实现小车自动识别路线，以及选 择正确的路线。智能循迹小车是一个运用传感器、单片机、电机驱动及自动控制 等技术来实现按照预先设定的模式下， 不受人为管理时能够自动实现循迹导航的 高新科技。该技术已经应用于无人驾驶机动车，无人工厂，仓库，服务机器人等 多种领域。 本设计是基于 STC89C52 单片机控制的智能循迹小车， 小车能够识别地上黑 色轨迹线，实现循迹行走，而且在循迹过程中还能够绕开前方的障碍物。本次设 计包括开关电源模块、充电模块、单片机模块、电机驱动模块、循迹模块和避障 模块。其中开关电源模块是将 220V 交流电转化为 12V 供电机

2、驱动芯片使用和 5V 供单片机使用。充电模块是给锂电池充电，以作备用电源。单片机模块以 STC89C52 单片机为控制核心，用其产生 PWM 波，控制小车速度。循迹模块则 采用红外光电传感器 RPR220 型光电对管，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进行分析判断，及时控制电机驱 动模块中由芯片 L298N 驱动的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。同时在此基础上，避障模块当中利用 E18-D80NK 3-80cm可调红外避障传感器对小车进行避障。 本设计不仅给出了完整的硬件电路图和相关控制程序，而且还利用

3、 PROTEUS 进行了小车电机实时仿真。 关键词：单片机；自动循迹；开关电源；Proteus 仿真 自动循迹小车的设计 II 目录目录 摘 要.I 第 1 章 绪论 1 1.1 智能循迹小车概述 1 1.1.1 循迹小车的发展历程回顾 1 1.1.2 智能循迹分类 2 1.1.3 智能循迹小车的应用 3 1.2 智能循迹小车研究中的关键技术 4 第 2 章 自动循迹小车系统方案设计 5 2.1 设计要求 5 2.2 自动循迹小车基本原理 5 2.3 模块方案比较与论证 5 2.3.1 控制器模块 5 2.3.2 电源模块 6 2.3.3 充电模块 6 2.3.4 电机模块 7 2.3.5 电

4、机驱动模块 7 2.3.6 循迹传感器模块 7 2.3.7 避障传感器模块 8 2.4 系统总体方案的确定 8 第 3 章 硬件设计 9 3.1 单片机电路设计 9 3.1.1 单片机的功能特性描述 9 3.1.2 晶振电路 9 3.1.3 复位电路 10 3.1.4 单片机整体电路 11 3.2 开关电源电路设计 13 3.2.1 UC3842 简介 . 13 3.2.2 UC3842 开关电源电路 . 14 3.3 充电电路设计 15 3.4 电机驱动电路设计 16 3.4.1 L289N 简介 . 16 3.4.2 电机驱动原理 18 3.4.3 小车运动逻辑 19 3.5 循迹电路设计

5、 20 III 3.5.1 RPR220 与 LM339 简介 . 20 3.5.2 循迹设计 21 3.6 避障电路设计 21 第 4 章 软件设计 22 4.1 系统软件流程图 23 4.2 程序设计 23 4.2.1 计时程序设计 23 4.2.2 主程序设计 24 第 5 章 系统调试 25 结束语 29 参考文献 30 附录 A 总电路图 31 附录 B 循迹小车程序 32 1 第第 1 章章 绪论绪论 进入二十一世纪，随着计算机技术和科学技术的不断进步，机器人技术较以 往已经有了突飞猛进的提高， 智能循迹小车即带有视觉和触觉的小车就是其中的 典型代表。 1.1 智能循迹小车概述 智

6、能循迹小车又被称为 Automated Guided Vehicle，简称 AGV，是二十世纪 五十年代研发出来的新型智能搬运机器人。智能循迹小车是指装备如电磁，光学 或其他自动导引装置，可以沿设定的引导路径行驶，安全的运输车。工业应用中 采用充电蓄电池为主要的动力来源， 可通过电脑程序来控制其选择运动轨迹以及 其它动作，也可把电磁轨道黏贴在地板上来确定其行进路线,无人搬运车通过电 磁轨道所带来的讯息进行移动与动作，无需驾驶员操作， 将货物或物料自动从起 始点运送到目的地。 AGV 的另一个特点是高度自动化和高智能化，可以根据仓储货位要求、生 产工艺流程等改变而灵活改变行驶路径， 而且改变运行路径的费用与传统的输送 带和传送线相比非常低廉。AGV 小车一般配有装卸机构，可与其它物流设备自 动接口，实现货物装卸与搬运的全自动化过程。此外，AGV 小车依靠蓄电池提 供动力，还有清洁生产、运行过程中无噪音、无污染的特点，可用在工作环境清 洁的地方。 1.1.1 循迹小车的发展历程回顾 随着社会的不断发展，科学技术水平的不断提高，人们希望创造出一种来代 替人来做一些非常危险，或者要求精度很