1、I密级：页数：信息工程大学毕 业 设 计（论文）题目：基于红外线传感器的避障行走系统硬件设计 学员姓名 学 号 所在单位 指导教师 完成日期 II摘 要智能作为现代的新发明，是以后的发展方向，可应用于科学勘探等等的用途。本次设计的简易智能电动车，采用飞思卡尔 MC9S12DG128B 单片机作为小车的检测和控制核心；采用红外传感器来检测路况信息，从而把接收到的信号送到单片机，使单片机按照预定的工作模式控制小车在各区域按预定的速度行驶，采用脉冲调制的反射式红外传感器来探测前方是否有障碍物，从而让小车避开障碍物前进。本次设计通过对传感器设计、电源设计、控制电路设计达到了小车的智能化。本次设计结构简
2、单，较容易实现。但是具有高度智能化 。关键词：智能小车 MC9S12DG128B 单片机 电机驱动 红外避障传感器IIIAbstractSmart as a modern new invention is the development direction of the future, and so on can be applied to the use of scientific exploration. The simple design of the smart electric vehicle, using Freescales single-chip microcomputer a
3、s a vehicle MC9S12DG128B detection and control of the core; the use of infrared sensors to detect traffic information to the received signal to the microcontroller, to enable single-chip according to the mode of control car in the regions according to a predetermined speed, the use of pulse modulati
4、on of the reflective infrared sensors to detect whether there are obstructions in front, so that car ahead to avoid obstacles. The design of the sensor design, power supply design, control circuit design to achieve the intelligent car. The design is simple, more easily achieved. However, highly inte
5、lligent. Key words: smart car MC9S12DG128B single-chip motor driver infrared sensor cover barrierKey words: Smart car SCM MCS12DG128B Motor Driver Infrared sensorIV目录第 1 章 前言 .- 1 -第 2 章 单片机介绍 .- 3 -2.1 单片机概述 .- 3 -2.2 主控芯片 MC9S12DG12.- 3 -2.3 MC9S12DG128 最小系统板 .- 7 -第 3 章智能避障小车硬件搭建 .- 14 -3.1 智能车车体
6、的选择 .- 14 -3.2 避障方案的选择 .- 15 -3.3 电动机驱动方案选择 .- 16 -3.4 电源方案的选择 .- 17 -第 4 章 智能避障小车硬件系统设计 .- 18 -4.1 硬件总体设计 .- 18 -第 5 章 智能避障小车软件系统设计 .- 20 -5.1 开发调试工具 .- 20 -5.2 软件系统总体设计 .- 22 -5.3 避障模块总体设计 .- 23 -5.4 小车源程序见附录 .- 24 -第 6 章 结 论 .- 25 -后记 .- 27 -参考文献 .- 28 -附录 .- 29 -初始化程序 .- 29 -智能车行驶控制算法 .- 33 - 1
7、-第 1 章 前言随着科学技术的发展和普及, 各种无人智能机械越来越多, 其中遥控的作用也就显而易见. 传统的小车基本有两类 , 第一类为纯机械类 , 第二类为数字类. 纯机械类动作迟钝、结构复杂、机器笨重、噪声大、寿命低; 数字类智能小车将笨重的机械部分换成数字电路, 虽一改上述弊端, 但其中仍不免使用继电器, 噪声相对较大, 寿命也不太长,抗干扰性差等特点 . 另外,很难将精确度提高。现在单片机已进入各个领域, 以其功耗小、智能化而著称,利用单片机来设计抢答器，使以上问题得以解决，即使外界干扰很大，小车也能准确接收到信号。本文主要介绍了小车的工作原理及设计，以及它的实际用途。本设计所做的智
8、能小车主要在实验室完成, ,参考有关的资料，个人完成整个电路的设计、焊接、检查、调试，再根据自己的硬件电路利用开发工具CodeWarrior 进行编程开发，用 BDM 进行程序下载，利用串口传输的数据进行在线调试，最终达到小车智能避障的功能。在这过程中首先要选择电机、车轮、车体等部件，同时考虑传动的方式等，经过优化组装，制作出一个机动、灵活，同时易于控制的小车车体；其次要根据要实现的功能，已经相关的应用和电气要求，选择适当的元件，画出布局合理的电路图，绘出 PCB 板。这就要求设计者具有基本的焊接技术和一定的故障排除能力，同时要求设计者会使用基本的实验仪器对硬件电路进行调试，会熟练的运用开发工
9、具 Codewarrior 编写程序和使用相关的软件对自己的程序进行编译，仿真。过程中要耐心的反复检查、修改和调试，直至达到预期目的。本次设计的硬件电路部分主要由电源模块、L298 的两路电机驱动模块、无线遥控模块、测速模块、障碍检测模块、单片机最小系统板组成。电源模块使用 7.2V、2200ma 的镍镉电池和 12V 的锂电池为整个智能车系统提供稳定的电力保障；障碍检测模块由两个红外避障传感器组成提供前方障碍物信息；测速模块可以为控制核心提供当前行驶速度，从而实现对智能车运行的高效控制。软件部分主要包括 PWM 车速控制算法、障碍信号读取识别算法、遥控指令- 2 -检测控制算法、测速算法、相
10、应的对小车运动方向的控制算法以及基于以上算法的各调试算法组成。各种算法模块的合理组合和转换是智能车运行稳定的前提和必要条件。- 3 -第 2 章 单片机介绍2.1 单片机概述微型计算机（microcomputer）是指由微处理器加上采用大规模集成电路制成的程序存储器和数据存储器，以及与输入/输出设备相连接的 I/O 接口电路。它已深入应用到计算机所无法应用的领域，对社会产生了极大的影响。单片微型计算机是微型计算机发展的一个重要分支，它以其独特的结构和性能，越来越普遍地应用到国民经济建设的各个领域。单片机是单片微型计算机（Single Chip Microcomputer）简称。它具有嵌入式应用
11、系统所要求的体系结构，微处理器，指令系统，总线方式，管理模式等。它把计算机的基本部件微型化并集成到一块芯片上，通常片内都含有中央处理部件（CPU） ，数据存储器（RAM） ，程序存储器（ROM） ，定时器/计数器和各种输入/输出（I/O）接口，如串行通信口，中断控制，系统时钟及系统总线等。它们之间的相互连结如图 2-1 所示。2.2 主控芯片 MC9S12DG122.2.1 MC9S12DG12 的功能及内部结构图 2-1- 4 -MC9S12DG128B 是飞思卡尔半导体公司的汽车电子类产品，早在飞思卡尔还没有从摩托罗拉分离出来前就已经诞生了。它隶属于飞思卡尔单片机的 S12 系列，其内核为
12、 CPU12 高速处理器。MC9S12DG128B 拥有丰富的片内资源， flash 达 128kb，加入裁减过的 uCOS 都没有问题，所以对于参加全国大学生智能车竞赛或者其他中等复杂程度的控制系统它不用扩充片外存储器。MC9S12DG128B 有 16 路 AD 转换，精度最高可设置为 10 位；有 8 路 8 位 PWM 并可两两级联为 16 位精度 PWM，特别适合用于控制多电机系统。它的串行通信端口也非常丰富，有 2 路 SCI，2 路 SPI 此外还有 IIC，CAN 总线等端口，并且采用了引角复用功能，使得这些功能引角也可设置为普通的 IO 端口使用。此外它内部还集成了完整的模糊
13、逻辑指令，可大大简化我们的程序设计。同时该单片机具有 16 位中央处理器（HCS12 CPU） 、128KB Flash EEPROM、8KB RAM、2KB EEPROM，以及定时器通道、键盘中断和 A/D 通道等接口。MC9S12DG128 实验系统可以直接与 CodeWarrior 相连，具有下载程序、在线单步运行、断点调试、连续运行、修改寄存器和存储单元等特点。- 5 -图 2-2 MC9S12DG128B 的系统结构图- 6 -2.2.2 MC9S12DG128B 的引脚功能MC9S12DG128 的封装有两种，一种为 80 引角的，它没有引出扩展总线，且 AD 转换只引出了 8 路；一种为 112 引角的，两种都采用了表面贴片式封装。下图为 112 引角的 MC9S12DG128B 引角图：从上面的引角图我们可以看到 MC9S12DG128 的引角复用情况，一个引角往往有 2-4 个功能，而这些功能的设置大部分是通过编程来实现的，非常方便图 2-3 118 封装引脚图
