1、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
2、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2010.03.222010.04.11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。2010.04.122010.05.09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。2010.05.102010.06.
3、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。2010.06.142010.06.27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
4、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
5、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
6、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
7、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：2010.03.222010.04.11 明确红外遥控智能小车设计与制作的任务、
8、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。2010.04.122010.05.09 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。2010.05.102010.06.01 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。2010.06.142010.06.27 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
9、(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：
10、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
11、 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 IAbstract II第1章 引言 1第2章 系统硬件设计及原理简介 22.1 单片机控制系统 22.1.1 AT89S52各引脚描述 22.1.2 定时器/计数器2 42.1.3 单片机最小系统 62.2 液晶显示 62.2.1 1602LCD接口引脚说明 72.2.2 LCD的控制方法 72.2.3 液晶与单片机连接电路 102.3 温度测量电路 102.3.1 DS18B20产品的主要特点 102.3.2 DS18B20的引脚介
12、绍 112.3.3 DS18B20的使用方法 122.3.4 DS18B20控制电路 132.4 红外遥控 142.4.1 红外遥控器 142.4.2 红外接收头 152.5 直流电机驱动 162.6 按键中断电路 182.7 避障电路 18第3章 系统软件设计 193.1 主程序 193.2 液晶驱动子程序 193.3 温度检测子程序 203.4 电机驱动子程序 213.5 速度调整子程序 223.6 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 291 main.c 292 1602c.h 313 ds18b20.c 334
13、TC9012.h 365 speed.h 38附录2： 401 电路原理图 402 PCB图 413 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
14、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AbstractThis article introduces an infrared remote control with automatic obstacle avoidance, the temperature detection function of the intelligent car design and production. The Pri
15、nciple and Application of microcontroller, temperature sensor and 1602LCD is the focus of the system. The car to toy car for the body to AT89S52 microcontroller core of the w- hole system of control, control the composition of the bridge from the transis- tor to drive the DC Circuit. Make car moveme
16、nt, one infrared receiver with HS0038 first to receive remote control signals for the MCU decoding, achiev- ing control of the cars remote control, infrared diode and the composition of car HS0038 infrared receiving circuit of automatic obstacle avoidance. In or- der to observe the car running real-
17、time, is also equipped with lights to show the car moving direction. In addition, the temperature detection and display circuit can realize real-time monitoring of temperature.The system is modular in design, software written using C language, using the softwares multi-task structure, increase the C
18、PU utilization and system flexibility. The design is simple, relatively easy to implement, with a high degree of intelligence and automation.Key words:MCU DC motor Infrared Remote Control HS0038 Decode 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
19、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
20、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
21、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CMOS 8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。AT89S5
22、2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。2.1.1 AT89S52各引脚描述1 P0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
23、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。 2 P1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
24、器2的触发输入(P1.1/T2EX)，具体如表1所示。 表1 AT89S52单片机P1口第二功能引脚号第二功能P1.0T2（定时器/计数器T2的外部计数输入），时钟输出P1.1T2EX（定时器/计数器T2的捕捉/重载触发信号和方向控制）P1.5MOSI（在系统编程用）P1.6MISO（在系统编程用）P1.7SCK（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。 3 P2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
25、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。 4 P3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
26、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。5 RST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
27、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2 AT89S52 P3口特殊功
28、能引脚号第二功能P3.0RXD(串行输入口)P3.1TXD(串行输出口)P3.2INTO(外中断0)P3.3INT1(外中断1)P3.4TO(定时/计数器0)P3.5T1(定时/计数器1)P3.6WR(外部数据存储器写选通)P3.7RD(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T2CONT2CON可位寻址，地址为0C8H。其各位定义如表3所示。表3 T2CON位定义位 序D7D6D5D
29、4D3D2D1D0位标志TF2EXF2RCLKTCLKEXEN2TR2C/T2CP/RL2位地址CFCEHCDHCCHCBHCAHC9HC8HTF2： 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/ T20
