自动往返电动小车共37页

自动往返电动小汽车设计摘要智能小车，也称轮式机器人，是一种以汽车电子为背景，涵盖智能控制、模式识别、传感技术、电子电气、计算机、机械等多学科的科技创意性设计。

一般主要由路径识别、速度采集、角度控制及车速控制等模块组成。

本系统以SST系列单片机为核心控制模块，充分利用了自动检测技术、单片机最小系统、液晶显示模块电路，以及声光信号的控制、电机的驱动电路。

通过Keil C和PROTEUS的仿真，通过实践操作与调试，实现自动往返小车设计。

综合运用单片机技术、自动控制理论、检测技术等。

使小车能在无人操作情况下，借助传感器识别路面环境，由单片机控制行进，实现初步的无人控制。

单片机具有体积小、重量轻、耗电少、功能强、控制灵活方便且价格低廉等优点。

智能小车采用单片机为控制器核心，其集成度高、体积小、抗干扰能力强，具有独特的控制功能，单片机的应用正从根本上改变着传统的控制系统设计思想和设计方法。

本设计以单片机为核心，附以外围电路，采用光电检测器进行检测信号和循线运动。

运用单片机的运算和处理能力来实现小车的自动加速、限速、减速、定时、前进、后退、左转、右转、显示行驶速度、行驶路程、行驶时间等智能控制系统。

关键词：SST单片机，自动控制，电动小车， PWM调速，传感器THE DESIGN OF AUTOMATIC ELECTRIC CARSABSTRACTSmart cars, also called wheeled robots, is a kind of automobile electronic background, intelligent control, pattern recognition and sensing technology, electronic, computer, machinery and multidisciplinary science creative design. Generally consists mainly of path recognition, speed acquisition, angle control and speed control module.System design for the core of SST series microcontroller control module. Make full use of the automatic detection technology, MCU smallest system, LCD module circuit, the control of signal, and the motor drive circuit. Through the simulation Keil C and PROTEUS, practice and debugging, and the realization of automatic car design. Comprehensive use of microcontroller technology, automatic control theory, the detection technology, etc. That car in unattended operation circumstance, using sensor identify road environment. Travel by single-chip microcomputer control, the preliminary no control.MCU is well established for its flexible operations, small volume, light weight, less consumption, powerful functions, and low in price. This design based on singlechip, peripheral circuit, by using photoelectric detector signal detection and followed the movement. Using MCU to realize the automatic forward, backward, left, right, and display speed, driving distance, time of intelligent control system.The application of MCU is fundamentally changing the traditional control system design ideas and design method.KEY WORDS: SST microcontroller, automatic, PWM speed adjusting, sensor目录前言 (1)第1章绪论 (2)§1.1 设计背景 (2)§1.2 设计概述 (2)§1.3 设计任务和主要内容 (3)第2章系统方案论证与分析 (4)§2.1小车车体选择 (4)§2.2主控单片机 (5)§2.2.1采用凌阳16位单片机 (5)§2.2.2采用SST89E516RD单片机 (5)§2.3 电机模块 (6)§2.3.1 采用步进电机 (6)§2.3.2 采用直流电机 (6)§2.4 电机驱动调速模块 (6)§2.5 电源管理 (8)§2.5.1采用单电源供电 (8)§2.5.2采用双电源供电 (8)§2.6 路面黑线探测模块 (9)§2.6.1采用对射式红外光电传感器 (9)§2.6.2采用反射式红外光电传感器 (9)§2.7 测速及里程计量模块 (10)§2.7.1采用霍尔传感器 (10)§2.7.2采用U型红外光电传感器 (10)§2.8 计时模块 (11)§2.9 显示模块 (11)§2.9.1采用LED数码管 (11)§2.9.2采用LCD液晶显示 (11)第3章智能小车系统设计 (12)§3.1主控单片机功能设计 (12)§3.1.1 单片机硬件结构 (12)§3.1.2单片机引脚锁定 (13)§3.2电机驱动控制设计 (15)§3.3 PWM调速控制设计 (17)§3.4传感器设计 (20)§3.4.1 黑线检测传感器设计 (20)§3.4.2 测速、里程计量传感器设计 (25)§3.5液晶显示功能设计 (28)第4章128×64液晶功能分析............................................. 错误!未定义书签。

自动往返电动小汽车余密刘勇尹佳喜华中科技大学电工电子创新中心（武汉430074）摘要：本设计以凌阳16位单片机SPCE061A为核心，通过高灵敏度红外光电传感器检测路面上的黑线，并进行计数，从而控制不同路段的速度，以红外对管检测车轮转动周数，根据车轮周长计算出速度及小车行驶路程。

单片机对高灵敏度红外光电传感器检测得到的路面信息进行处理后产生PWM输出，从而控制小车前轮与后轮电机转速，也就控制了小车的速度。

到达终点后，电机端电压反向，则小车行驶方向反向，小车由原路倒退返回。

红外对管检测到的小车车速及行驶路程信息经单片机计算处理后由液晶显示。

关键字：PWM 光电传感器检测调速一方案论证与选择1 电机调速模块电机调速主要是控制小车的速度与行驶方向。

通过对前轮电机转速的控制可控制小车的行驶方向，对小车的行驶速度的控制通过对其后轮转速的控制实现。

此模块为本设计的核心部分。

（1）电机调速方案方案一：电枢回路串电阻调速。

如II-1-1所示，通过单片机控制继电器，这样可以控制接入电枢回路电阻的大小，从而实现串电阻调速。

此方案只能分级调速，而且，串入电阻造成能量损耗，而本设计采用电池供电，显然，需要节能的调速系统，故此方案不能达到要求。

图III-1-1 电机电枢回路串电阻调速电路图方案二：电枢回路串电感调速。

原理图与方案一相同，将电阻换为电感，这样可以减小能耗，但由于电感消耗无功功率，造成电源污染，故不能采用此方案。

方案三：采用弱磁调速，即改变电机气隙磁通。

此方案可以连续调速，而且，能耗小，可由额定转速向高速方向调节，也可由额定转速向低速方向调节。

但由于小车电机不为他励直流电机，故很难改变磁通大小，方案难以实现。

方案四：采用改变端电压调速。

根据直流电机机械特性方程n=U a/k eФ+(R a+R j)T/k e k TФ2=n0-βT Tn——电机转速；n0——电机空载转速；k e、k T——电机结构参数所确定的电机电势常数、转矩常数；Ф——气隙磁通；U a——电动机电枢电压；R a、R j——电机电枢电阻及串入电阻；T——负载转矩；βT——机械特性曲线斜率；由上述直流电动机机械特性知，改变电枢端电压，可以连续改变电动机转速。

实训二电动小车自动往返控制
一、实训目的及要求：
1、实训目的：
通过对电动小车自动往返的控制，了解
和熟悉S7-200 PLC的结构和外部接线方法，掌握PLC控制系统的设计方法和步骤，熟悉定时器的使用、程序的调试等。

2、具体控制要求：
1）小车能够实现两地点的自动延时往返运动（利用行程开关）
2）小车在运行过程中按下按钮停止、松开小车继续运行,压下限位开关停止
3) 控制电路中要有接触器连锁
二、控制系统需要器材：
学生自行选择
三、控制系统硬件设计：
1）PLC的I/O分配
2）PLC的接线图
3）主电路的连接
四、梯形图的设计：
学生自己编制梯形图，上机调试通过即可
五、实训步骤：
1）分析实训要求，确定控制系统所需设备
2）分析实训要求，合理设置按钮、接触器等设备数量，合理分配PLC的I/O
3）分析实训要求，编制PLC的梯形图并上机编译
4）完成主电路的连接，运行整个系统，检验是否满足要求六、实训报告内容：
1）实训目的
2）内容，控制要求
3）PLC的I/O分配
4）PLC的接线图
5）PLC的梯形图
6）现象或故障分析
7）实训总结。

）中国海洋大学课程设计报告】题目：自动往返电动小汽车组员：莫锦河、李鹏飞指导教师：谷健：自动往返电动小汽车摘要本设计以一片单片机AT89C52作为核心来控制自动往返小车，加以控制芯片L298N和单片机联合控制小车的前进与后退。

路面的黑带检测使用光电传感器，通过AT89C52对输入的信号进行处理，通过PWM调制使电机转速能自动调节，从而实现电动小汽车的快慢速行驶，以及自动停车、往返的控制要求。

$关键字：电动小车、AT89C52单片机、光电传感器、PWM调速一、系统方案论证最小系统控制器的选择方案方案一：AVR ATMEGA16单片机。

AVR 系列单片机采用RISC结构，执行速度较快，并且内部资源丰富，可以方便的使用C语言编程，并且开发环境很方便，但是功耗较高，在超低功耗方面明显不能满足题目要求。

方案二： MSP430G2553 系列超低功率微控制器包含几个器件，这些器件特有针对多种应用的不同的外设集。

这种架构与 5 种低功耗模式相组合，专为在便携式测量应用中延长电池的使用寿命而优化。

MSP430G2x13 和MSP430G2x53 系列是超低功耗混合信号微控制器，具有内置的16 位定时器、多达24 个支持触摸感测的I/O 引脚、一个通用型模拟比较器以及采用通用串行通信接口的内置通信能力。

此外，MSP430G2x53系列成员还具有一个10 位模数(A/D) 转换器。

~方案三：典型的51系列单片机AT89C52。

51系列单片机操作较为简单，程序简单易学，开发非常方便。

综合比较，我们采用方案三，采用典型的51系列单片机AT89C52，方便实现。

电动机模块方案一：选用步进电动机，将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元步进电机件。

在非超载的情况下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响，当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度，称为“步距角”，它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。

中国海洋大学课程设计报告题目：自动往返电动小汽车组员：莫锦河、李鹏飞指导教师：谷健自动往返电动小汽车摘要本设计以一片单片机AT89C52作为核心来控制自动往返小车，加以控制芯片L298N和单片机联合控制小车的前进与后退。

路面的黑带检测使用光电传感器，通过AT89C52对输入的信号进行处理，通过PWM调制使电机转速能自动调节，从而实现电动小汽车的快慢速行驶，以及自动停车、往返的控制要求。

关键字：电动小车、AT89C52单片机、光电传感器、PWM调速一、系统方案论证1.1最小系统控制器的选择方案方案一：AVR ATMEGA16单片机。

AVR 系列单片机采用RISC结构，执行速度较快，并且内部资源丰富，可以方便的使用C语言编程，并且开发环境很方便，但是功耗较高，在超低功耗方面明显不能满足题目要求。

方案二：MSP430G2553 系列超低功率微控制器包含几个器件，这些器件特有针对多种应用的不同的外设集。

这种架构与 5 种低功耗模式相组合，专为在便携式测量应用中延长电池的使用寿命而优化。

MSP430G2x13 和MSP430G2x53 系列是超低功耗混合信号微控制器，具有内置的16 位定时器、多达24 个支持触摸感测的I/O 引脚、一个通用型模拟比较器以及采用通用串行通信接口的内置通信能力。

此外，MSP430G2x53系列成员还具有一个10 位模数(A/D) 转换器。

方案三：典型的51系列单片机AT89C52。

51系列单片机操作较为简单，程序简单易学，开发非常方便。

综合比较，我们采用方案三，采用典型的51系列单片机AT89C52，方便实现。

1.2电动机模块方案一：选用步进电动机，将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元步进电机件。

在非超载的情况下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响，当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度，称为“步距角”，它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。

工业机器人设计（论文）题目：自动往返小车姓名：学号：班级：平顶山工业职业技术学院年月日目录第1章电动小车的改进方案 (1)1.1设计思想来源 (1)1.2改进方案 (1)第2章自动往返小车的结构设计 (3)第3章制作准备 (4)3.1工具准备 (4)3.2材料准备 (4)第4章制作自动往返小车 (5)4.1 制作小车底板 (5)4.2 安装直流电机 (5)4.3 焊接与安装电源 (6)4.4 制作与安装活塞式开关 (6)4.5 组合安装 (7)第5章自动往返小车的调试 (8)5.1 小车行驶时的噪声很大 (8)5.2 小车的活塞式开关反应不灵敏 (8)5.3 小车的触点不能接触并保持 (9)....................................................................................................... 错误!未定义书签。

第1章电动小车的改进方案1.1设计思想来源现实中有很多电机驱动的玩具小车接通电源后只能快速向前运行，当期遇到障碍物时却不能回倒，进行反向运行。

因此若想让小车能够在撞到前方障碍物时能够返回，必须对其控制系统进行改进。

1.2改进方案电机驱动小车改进前是利用单相开关控制3V直流电源的通断，进而控制小车电机的回转运动。

小车基本的改造可以分为四大部分，即马达的改造、车体的改造、控制系统的改造和电池的使用改造。

（1）马达是小车的核心部分，好比汽车的发动机，因此，马达性能的高低，基本上决定了小车的行驶速度，所以要提升玩具小车的速度，首先就应该从选配高性能的马达开始。

（2）速度提升了，自然车身的强度也要跟上，不然小车的配置可能无法承受高速度带给车身的强大撞击力。

（3）控制系统则是小车运动方向和速度改变的指挥中心。

（4）马达高性能的发挥依赖于能提供充足电力的电池，所以选择高性能的电池也是重要考虑点之一。

在自动往返小车改进方案中，我们主要是改变了小车的电源接线控制方式，改进后是利用活塞式碰撞（行程）开关改变直流电机所接电源的极性，进而改变直流电机的旋转方向，实现小车的自动往返运动。