《基于51单片机的红外避障自动车的实现》技术报告
小组成员：李相华
王太杰
孙学军
指导老师：
时间：2010/05/03
摘要
本小组所设计一个带有红外传感器的小车，基本能实现自动避障的功能。本小车以STC89C52为其主控单元，以俩个直流减速电机为驱动电机提供基本动力，并依据差速原理实现转向，用红外传感器进行探测，使用分离元件组成的电路去驱动电机，使用PWM波实现变速功能。小车分为五个模块：STC89C52主控模块，传感模块，电源模块，电机驱动模块，测速模块。
关键词：89C52 红外避障自动车
题目：《基于51单片机的红外避障自动车的实现》
下面是一些基本资料：
——————————————小车参数——————————————障碍检测方式红外探测（探测模块功耗7mA）
车模几何尺寸（mm）149 x 102 x 59
测障精度前方：75 cm 左右：25cm
车模轮距（mm）120
电源系统 4 x 1.5 v干电池4 x 1.2 v充电电池及其稳压输出
电机直流减速电机，1~12V工作电压，传动比：71.2:1
主控芯片STC89C52MCU
其他芯片LM7806 LM7805 STC11F01等
—————————————小组资料———————————————
小组成员：
姓名班级善长项目负责模块
王太杰0804211班擅长于硬件
焊接技术强
硬件知识充足
红外探测部分
驱动调试
孙学军0904211班擅长于编程
C语言功底扎实
思路开阔
程序驱动部分
程序调试
李相华0804211班查阅资料能力强
善于方案选择和优化电源部分
小组优势：
硬件与程序搭配协调，每人负责各自模块，只提供最终模块接口，使对方不必关注自己模块内部结构，只需将接口连接完成即可，减少了每人负责的内容，提高了效率。
————————————制作流程与时间—————————————
2010年5月1日
小组成员对各模块电路进行了选择、优化，并进行了电路搭建、焊接，各模块调试，确定模块交互接口；主控程序思路成型，并编写了测试程序，对软硬件进行了测试。最后各模块交互，整体调试，主程序确定及细节敲定。
2010年5月2日:
模块交互，整体调试，主控程序细节修改；经布局后各硬件模块转移至车体，最终焊接，整车成型。主控程序下载，调试，最终成功。
—————————————技术资料——————————————
设计思路：
为节省电机数量和电路复杂程度，红外避障小车（以下简称小车）采用前轮主动，后轮从动原理。前轮采用双电机驱动，利用差速法实现车身转向。
检测部分利用红外发射管发射红外光，遇障碍物后经反射被红外接受管接收，产生电平转换，利用单片机I/O口检测红外检测模块电平输出，以此判断前方障碍物有无，检测到障碍物后，经单片机I/O口控制电机驱动电路，经由电机驱动电路输出不同电压，产生差速，实现转向，最终以达到避障的目标。其总体方框图如图所示：
STC89C52 单片机电
机驱
动模块
传
感
器
模
块
电源模块2个
直流
减速电机
主控模块：
方案一：采用凌阳公司的16位单片机，它是16位控制器，具有体积小、驱动能力强、可靠性高、功耗低、结构简单、具有语音处理、运算速度快等优点，但考虑到我们小组对这个方案采用的微处理器并不熟悉，使用起来并不是很方便，这对于硬件电路的设计和软件编程增加了难度。我们决定不再使用此方案，考虑其他方案。
方案二：采用STC 89C52单片机作为主控制器。STC 89C52是一个超低功耗，和标准51系列单片机相比较具有运算速度快，抗干扰能力强，支持ISP在线编程，片内含8k空间的可反复擦写1000次的Flash只读存储器，具有256 bytes的随机存取数据存储器（RAM），32个I/O口，2个16位可编程定时计数器。其指令系统和传统的8051系列单片机指令系统兼容，降低了系统软件设计的难度，电路设计简单、价格低廉，在后来的实验中我们发现，STC 89C52精确度和运算速度也都完全符合我们系统的要求。
综合以上方案我们选择比较普通的更为熟悉的方案二使用STC89C52单片机为我们整个系统的控制核心。
其各个引脚如图1所示
图1
探测模块：
方案一：用三极管驱动红外发射管和红外解收管。
在三极管的射级接俩个红外发射管，加大红外线的强度，进儿提高其探测距离。在红外接收电路中，用电阻和红外接收管串联来调节基极的电位，当接收管接收到红外线时可以改
变基极电位，进儿使三极管工作在截止或饱和状态，即调节了输出电平，实现了高低电平的转换。其发射和接受电路如图2所示：
图2
优点：电路简单，搭建方便。
缺点：探测精度不高，探测距离比较近。
考虑到小车行驶时对精度的要求，我们最终放弃了这套方案。
方案二：用三极管驱动红外发射管，用LM358来实现接受电路。
发射电路和方案一基本一致，这里就不赘述了。LM358是包含俩个运算放大器的集成器件，我们用第一个放大器来实现对探测到得信号进行放大，把第二个作为电压比较器（阈值电压Vth=1/2Vcc）。把处理过的信号和阈值电压进行比较，实现高低电平转换，并把数字信号送给单片机，使小车做出正确动作。器接收电路如图所示：