摘要本系统以设计题目的要求为目的，采用80C51单片机为控制核心，利用红外线传感器进行寻线，控制电动小汽车的自动循迹，并再通过光电开关探测障碍，从而控制电机转向，实现进行壁障功能。
整个系统的电路结构简单，可靠性能高，实验测试结果满足要求。
本文着重叙述了该系统的硬件设计方法、软件设计方法及测试结果分析。
小车运行方案，在现有玩具电动车的基础上，加装红外线光电开关模块和红外寻线模块，实现对电动车位置、运行状况的实时测量，并将测量数据传送至单片机进行处理，然后由单片机根据所检测的各种数据实现对电动车的智能控制。
关键词：80C51单片机、红外线传感器、光电开关、电动小车AbstractThe system requirements of the design project for the purpose of the 80C51 microcontroller for the control of the core,the use of the hunt and infrared sensors,automatic obstacle acoidance control of electric cars,and the photoelectric switch to the barrier function.The electric circuit construction of whole system is simple, the function is dependable. Experiment test result satisfy the request, this text emphasizes introduced the hardware system designs and the result analyse. Car is running the program, under the existing toy electric car, based on the installation of super sonic sensor and infrared sensors, to achieve the location of electric vehicles,operational status of the real-time measurement, and measurement data sent to the microcontroller for processing, then SCM detected according to a variety of data to achieve intelligent control of electric vehicles.Key words: 80C51 single chip computer, infrared sensors, photoelectric switch, the electric car目录第1章绪论 (1)1.1研究目的及意义 (1)1.2国内外发展情况 (2)第2章整体设计框架 (3)2.1方案选择及论证 (3)2.1.1控制模块选择 (4)2.1.2路面探测黑线轨迹模块 (4)2.1.3探测路面障碍模块 (5)2.1.4电机模块 (6)2.1.5电机驱动模块 (6)2.1.6车架选择 (7)2.1.7最终方案选择 (7)2.2方案可行性分析 (8)第3章硬件设计 (8)3.1系统总体设计框图 (9)3.2 红外线光电开关模块 (9)3.2.1光电开关的工作原理 (10)3.2.2光电开关的类型 (10)3.2.3光电开关电路的设计 (13)3.3电机驱动模块 (13)3.4红外循线模块 (15)3.4.1 红外放射式光电传感器特性与工作原理 (15)3.4.2 红外循线具体设计与实现 (16)3.5 最小系统模块 (17)3.5.1 晶振电路的设计 (17)3.5.2 复位电路的设计 (17)3.6电源模块 (18)第4章软件设计 (19)4.1 主程序流程图 (19)4.2 避障子程序流程图 (20)4.3 循线子程序流程图 (21)第5章系统调试和测试 (21)5.1安装步骤 (21)5.2电路调试 (23)5.2.1 光电开关模块调试过程 (23)5.2.2电机模块调试过程 (23)5.2.3红外循线模块调试过程 (24)5.2.4测试结果与分析 (25)结论 (26)致谢 (27)参考文献 (28)附录系统设计原理图 (28)附录设计系统部分源代码 (29)第1章绪论随着生产自动化的发展，机器人已经越来越广泛地应用到生产自动化上，随着科学技术的发展，机器人的感觉传感器种类越来越多，其中视觉传感器成为自动行走和驾驶的重要部件。
智能小车的研究、开发和应用涉及传感技术、电气控制工程、智能控制等学科，智能控制技术是一门跨学科的综合性技术，当代研究十分活跃，应用日益广泛的领域。
本课题所设计的智能小车，既具有操作机(机械本体)、控制器、伺服驱动系统和检测传感装置，是一种仿人操作、自动控制、可重复编程、能在三维空间完成灵活运动的自动化生产设备。
随着工业自动化的不断发展,工业机器人被广泛应用于工业生产的各个部门,如采掘、喷涂、焊接、医疗等各大领域。
由于工业机器人的出现,它不断替代了人们的繁重劳动,大大提高了劳动生产率,减轻了人们的劳动强度,此外,它能在高温、低温、深水、宇宙、放射性和其他有毒、污染环境条件下进行操作,日益体现出它的优越性。
智能控制小车模拟机器人的运作，可以通过自己的动手排除故障，更加可以给学生一个实践操作的空间，加强学生的动手能力和思维能力。
在制作的产品中，发现一些比较符合实际应用的玩具，而且成本低廉，能够运用实际生产并且有一定的新颖度，有一定的社会需求。
在制作中提高自身对社会需求方向的灵敏度，发现商机，为自己在以后实现创业这个宏伟的目标中打下一个坚实的基础。
1.1研究目的及意义通过构建智能小车系统，培养设计并实现自动控制系统的能力。
在实践过程中，熟悉以单片机为核心控制芯片，设计小车的检测障碍、寻线和电机驱动等外围电路，采用智能控制算法实现小车的智能循迹以及避障。
在此过程中，加深对控制理论的理解和认识。
从对红外线、电机驱动和光电开关在智能小车上的应用，可以进一步研发，将红外线技术应用到现实中的车辆上，比如红外线倒车警报系统、红外车辆防盗系统等等很多方面都可以利用。
1.2国内外发展情况十九世纪末，随着内燃机的诞生，人们发明了最现代化的交通工具——汽车。
经过一个多世纪的发展，汽车技术、性能有了很大的提高，人们充分享受到了汽车带来的巨大便利。
但是，在享受汽车带来便利的同时，人们也发现汽车也给社会的发展带来了不少的损失，甚至危害到了人们的人身安全。
由于公路客运、货运输量的迅速增长，人们深受交通拥挤、堵塞严重事故频繁和环境污染等公害的困挠。
尤其是随着高速公路发展，汽车速度的提高，各类恶性交通事故的发生呈不断上升趋势，给人们的生命财产造成了巨大的损失。
同时，经常性的交通拥挤和环境污染等也给现代城市的可持续发展带来了严重的影响。
这迫使人们采用高、新技术以提高车辆的安全性、可靠性，以解决道路交通的公害问题。
我国开展智能车辆技术方面的研究起步较晚，开始于20世纪80年代，而且大多数研究尚处于针对某个单项技术研究的阶段。
虽然我国在智能车辆技术方面的研究总体落后于发达国家，并且存在一定的技术差距，但是我国也取得了一系列的成功。
中国第一汽车集团公司和国服科技大学机电工程与自动化学院于2003年研制成功了我国第一辆自主驾驶轿车。
该自主驾驶轿车的正常交通惊恐下得高速公路上，形式的最高温度速度为12km/h，最高峰值速度可达170km/h，并且具有超车功能，其总体技术性能和指标已经达到世界先进水平。
在国外，美国国家科学委员会曾预言：“20世纪的核心武器是坦克，21世纪的核心武器是无人作战系统，其中2000年以后遥控地面无人作战系统将连续装备部队，并走向战场。
”为此，从80年代开始美国国防高级研究计划局(DARPA)专门立项，制定了地面无人作战平台的战略计划，目标是研制出满足战场需要的智能车辆，可以在崎岖的地形上沿规划的路线自主导航及躲避障碍，必要时重新规划其路线。
另外，日本通产省组织的极限环境下作业的机器人计划、欧洲尤里卡中的移动机器人计划等。
虽然智能车辆的研究起源于军事的要求，但是在其他领域的应用也有极大的价值，并且在研究上也取得了一定的成果。
在太空探索方面，美国NASA研制的火星探测机器人索杰那于1997年成功登上火星，这是一个具有六个轮子的自主移动机器人。
在民用方面，智能车辆也有许多成功的例子。
如日本的VERTIS智能汽车系统，该智能汽车主要有23个ITSZ子系统，主要用于实现车载通讯、信息加工处理、环境探测、辅助控制(自动驾驶)等四项功能。
另据报道，雷诺正在研制的自动汽车或智能车辆将让汽车能够感知周围环境，如道路状况、附近车辆的距离及行驶速度等，并能根据具体情况及时作出调整车速、校正方向等正确反应。
目前，雷诺公司正在进行红外摄像、雷达、随着汽车工业的迅速发展，关于汽车的研究也就越来越受人关注。
第2章整体设计框架2.1方案选择及论证根据题目要求，系统要实现循线、壁障功能，必须要划分成为六个模块。
对各个模块的实现，分别有以下一些不同的设计方案。
2.1.1控制模块选择方案一：采用可编程逻辑器件CPLD作为控制器，CPLD可以实现各种复杂的功能、规模大、密度高、体积小、稳定性高、I/O资源丰富、易于进行功能扩展。
采用并行的输入输出方式，提高了系统的处理速度，适合作为大规模控制系统的控制核心。
但本系统不需要复杂的逻辑功能，对数据的处理速度的要求也不是非常高。
且从使用及经济的角度考虑，最终放弃了此方案。
方案二：采用凌阳的16位单片机，它是16位控制器，且有体积小、驱动能力高、集成度高、易扩展、可靠性高、功耗低、结构简单、中断处理能力强等特点。
处理速度高。
但是当凌阳单片机作为处理器时，电路较为复杂，而且方案成本较高。
方案三：采用ATMEL公司的AT89C51单片机作为主控制器，AT89C51是一个低功耗、高性能的51内核的CMOS 8位单片机，该单片机结果简单、功耗低、接口丰富，完全能满足此次智能小车设计的要求。
最重要的是，它相对前两者成本最为低廉。
从节约成本的角度考虑，最终选择了方案三2.1.2路面探测黑线轨迹模块在该设计中智能小车从起跑线到终点是对路面轨迹进行探测，探测路面黑线轨迹模块的大致原理是：光线照射到路面并反射，由于黑线和白线的反射系数不同，可根据接收到的反射光的强弱判断是否小车沿黑线行驶。