毕业设计基于AT89C51单片机的智能小车设计
- 格式:doc
- 大小:1.27 MB
- 文档页数:29
摘要:该设计应用AT89C51,可以与数码显示管、电路等相结合的元件作为小车的控制核心,可以与数码显示管、电路等相结合。
基于单片机设计,AT89C51作为报警装置的控制器,可以充分运用AT89C51的数据处理和实时控制功能,让小车处于最好的状态。
当电机信号产生驱动灭火小车行进时,根据寻迹模块的红外对管能否寻到黑线产生的高低电平信号再传送到单片机,单片机根据程序设计要求做出相应的判断送给电机驱动模块.让小车在黑线上实现运行及转向的功能。
通过超声波传感器接受到障碍物信号,实现超声波避障功能。
通过红外传感感知温度,实现小车的灭火功能。
关键词:单片机路况检测报警超声波灭火Speech Control Robot based on STM32Abstract:This design USES AT89C51 as the control core of the car, and digital display tube, circuit, etc. Based on MCU design, AT89C51 as the controller of the alarm device, can fully AT89C51 data processing and real-time control functions. Keep the car in top condition. When the motor signal is generated to drive the fire fighting cart, the high-low level signal generated by the black line can be detected by the infrared pair tube of the tracing module and then transmitted to the MCU, which makes the corresponding judgment according to the program design requirements and sends it to the motor drive module to realize the function of running and turning on the black line. Ultrasonic obstacle avoidance function is realized by receiving the obstacle signal through ultrasonic sensor. The fire extinguishing function of the car is realized by sensing the temperature with the infrared sensor.Key words:Single chip microcomputer tracking alarm ultrasonic目录前言 (2)1 方案设计 (4)1.1 方案论证 (4)1.1.1 控制器的选择与论证 (4)1.1.2 电机驱动芯片的选择与论证 (4)1.1.3 显示器件的选择与论证 (5)1.1.4 路况检测模块 (5)2 系统硬件电路与实现 (5)2.1 红外遥控及解码模块 (5)2.2 红外遥控模块及解码模块 (6)2.2.1 二进制信号的调制 (6)2.2.2 二进制信号的解调 (7)2.2.3 二进制信号的解码 (7)2.3 单片机红外硬件电路的实现 (8)2.4 电机驱动智能灭火模块 (8)2.5 路况检测模块 (11)2.6 智能防撞报警模块 (12)3 系统软件设计及实现 (14)3.1 红外整体程序 (14)3.2 红外遥控的解码和实现 (15)3.3 电机驱动灭火 (16)3.4 小车防撞报警 (17)4 系统调试 (18)4.1 遥控发送接收调试 (19)4.2 灭火驱动调试 (20)5 总结 (22)前言在现代社会,单片机技术发展迅速,机械电子技术逐步融合,自动控制技术在工业中的地位已经变得非常重要。
基于单片机遥控小车的设计摘要随着电子业的发展,自动化已不再是一个新鲜的话题,无人驾驶的遥控小汽车也必将进入实用阶段,智能作为现代的新发明,是以后的发展方向,他可以按照预先设定的模式在一个环境里自动的运作,不需要人为的管理,可应用于科学勘探等等的用途。
智能电动车就是其中的一个体现。
本系统模拟基于51单片机的遥控小车的设计。
89C51单片机是一款八位单片机,他的易用性和多功能性受到了广大使用者的好评。
这里介绍的是如何用89C51单片机来实现无线遥控小车的毕业设计,该设计是结合实际应用而确定的设计类课题。
本系统以设计题目的要求为目的,采用89C51单片机为控制核心,采用L298N对小车电机的控制,利用以PT2262/PT2272芯片的无线遥控模块装置,本次设计基于完备的软硬件系统,很好的实现了电动小汽车的前后行进,特定路径的行驶,以及停车。
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,本文着重介绍了该系统的硬件设计方法及测试结果分析关键词:单片机;无线控制技术;PWM调速;L298N;PT2262/2272。
The Design of Remote Control CarBased On MCUAbstractAlong with the development of electronic, automation is not a fresh word any more, and no-man controlled cars will be realized. The new invention of modern intelligence, is a future of development, he can follow the pattern set in advance in an environment where automatic operation, no human's management, used in scientific exploration and so on. Smart electric car is one of expression. That system is based on the design of 51 MCU controlled car. 89C51 MCU is eight-figure microcontroller, which receives high praise from the users because of its easy use and versatility. This graduation design introduces how 89C51 MCU realize the remote control of the car, a combination of the practical application and design. This system designs for the purpose of the topic request, using 89C51 MCU as control core, the car motor control by L298N,and wireless remote control which chip PT2262/2272 device, with the electric car, driving, and the particular path park. The whole system of the circuit structure is simple and reliable. This paper introduces the hardware design method of the system and the analysis of the test results.Keyword: MCU; Wireless Remote Control; PWM speed adjusting;L298N;PT2262/2272目录1 前言 (4)2 方案设计与论证 (6)2.1直流调速系统 (6)2.2无线控制系统 (7)2.3系统原理图 (8)3 硬件设计与实现 (10)3.189C51单片机硬件结构 (10)3.1.1 一个8位的微处理器(CPU) (11)3.1.2 存储器 (11)3.1.3 I/O接口 (12)3.1.4 定时器/计数器 (12)3.1.5 五个中断源的中断控制系统 (12)3.1.6振荡器及定时电路 (13)3.289C51单片机引脚及其功能 (13)3.2.1 电源引脚Vcc和Vss (14)3.2.2 时钟电路引脚XTAL1和XTAL2 (14)3.2.3 控制信号引脚RST,ALE,/PSEN和/EA (15)3.2.4 输入/输出端口P0,P1,P2和P3 (15)3.3系统运动控制部分设计 (16)3.3.1 电机选型 (16)3.3.2 L298N驱动电机 (17)3.4无线电发射接收模块介绍 (20)3.551单片机的最小应用系统设计 (24)3.6PWM调速系统 (26)4 软件设计 (29)5 测试数据、测试结果分析及结论 (31)致谢...................................................... 错误!未定义书签。
摘要89C51单片机是一款八位单片机,他的易用性和多功能性受到了广大使用者的好评。
本系统以设计题目的要求为目的,采用89C51单片机为控制核心,利用超声波检测道路上的障碍,控制电动小汽车的自动避障,快慢速行驶,以及自动停车,并可以自动记录时间、里程和速度,自动寻迹和寻光功能。
整个系统的电路结构简单,可靠性能高。
采用的技术主要有:(1)通过编程来控制小车的速度;(2)传感器的有效应用;(3)新型显示芯片的采用;关键词89C51单片机、光电检测器、PWM调速、电动小车Design and create an intelligence electricity motive small carAbstract89C51 is a 8 bit single chip computer.Its easily useing and multi-function suffer large users. This article introduce the CCUT graduation design with the 89C51 single chip copmuter.This design combines with scientific research object. This system regard the request of the topic, adopting 89C51 for controling core,super sonic sensor for test the hinder.It can run in a high and a low speed or stop automatically.It also can record the time ,distance and the speed or searching light and mark automatically 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.The adoption of technique as:(1)Reduce the speed by program the engine;(2)efficient application of the sensor;(3)The adoption of the new display chip.Keywords89C51 single chip computer、light electricity detector、PWM speed adjusting目录1引言 (1)2系统的总体设计方案 (2)2.1直流调速系统的设计 (2)2.2小车检测系统的设计 (3)2.2.1行车起始、终点及光线检测 (3)2.2.2行车距离检测 (6)图2.4 行车距离检测电路 (6)2.3显示电路 (7)2.4系统原理图 (7)3 硬件设计 (8)3.1单片机89C51硬件结构 (8)3.2最小应用系统设计 (10)3.3前向通道设计 (12)3.3.1传感器的选择 (12)3.3.2单片机测距原理 (12)3.3.3超声波发射电路 (13)3.3.4 超声波检测接收电路 (13)3.3.5超声波测距仪的算法设计 (14)3.4后向通道设计 (14)3.4.1脉宽调制原理: (16)3.4.2逻辑延时环节: (17)3.4.3 电源的设计 (17)3.5显示电路设计 (17)4 软件设计 (19)4.1主程序设计 (20)4.2显示子程序设计 (23)4.3避障子程序设计 (24)4.4软件抗干扰技术 (25)4.4.1数字滤波技术: (25)4.4.2开关量的软件抗干扰技术: (25)4.4.3指令冗余技术: (26)4.4.4软件陷阱技术: (26)4.5“看门狗”技术 (27)4.6可编程逻辑器件 (28)5结论 (29)致谢 (30)参考文献 (31)附录A 程序清单 (32)附录B 硬件原理图 (40)1引言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。
目录一、绪论 (1)1、设计的目的 (1)2、设计方案要求 (2)二、硬件设计 (2)1、系统组成框图 (2)2、模块方案论证与比较 (2)(1)控制模块 (2)(2)电机的选择 (3)(3)电机驱动模块 (3)(4)寻迹模块 (3)(5)避障模块 (4)3、硬件电路分析 (5)(1)最小系统 (5)(2)电机驱动电路 (6)(3)寻迹电路 (7)4、部分元器件介绍 (8)(1)51单片机 (8)(2)L298N (10)三、软件设计 (11)1、软件流程 (11)(1)流程简介 (12)(2)各功能的实现 (12)2、寻迹算法设计 (14)四、调试与结果分析 (14)五、结束语 (14)参考文献 (15)附录1:元件清单 (15)附录2:软件程序 (16)基于51单片机的多功能小车的设计(应用电子技术专业2008级)摘要:智能作为现代的新发明,是以后的发展方向,他可以按照预先设定的,模式在一个环境里自动的运作,不需要人为的管理,可应用于科学勘探等等的用途。
智能小车就是其中的一个体现。
本次设计的智能小车,采用AT89C51单片机作为小车控制核心,运用红外探头的检测实现小车寻迹和蔽障功能。
传感器作为现代科技的前沿技术,被认为是现代信息技术的三大支柱之一,也是国内外公认的最具有发展前途的高技术产业。
在国内有自动化方面的专家指出,传感器技术直接关系到我国自动化产业的发展形势,认为"传感器技术强,则自动化产业强"。
由此可见传感器技术对自动化产业乃至整个国家工业建设的重要性。
关键字:51单片机;直流电机;L298驱动;红外探头一、绪论1、设计的目的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。
可见其研究意义很大。
本设计就是在这样的背景下提出的。
本题目是结合科研项目而确定的设计类课题。
设计的智能电动小车应该能够实时显示时间、里程,具有自动寻迹功能,可准确定位停车。
传感器作为现代科技的前沿技术,被认为是现代信息技术的三大支柱之一,也是国内外公认的最具有发展前途的高技术产业。
基于STC89C51单片机的智能小车设计摘要:该文主要简述了怎样才能借助STC89C51单片机来促成智能小车的设计。
本车使用LN298N驱动芯片驱动,红外传感器采集道路信息,并通过对所采集信息的分析,实现自动控制电机转向从而改变行驶路径,绕开障碍物,最终全面实现智能车的自动循迹、避障等等基本功能。
关键字:STC89C51单片机;循迹;避障;红外线传感器;PWM一、引言现今,智能化飞速发展,在国人的生活中中获得了广泛的应用。
其中,车辆工程的研究前沿必定是智能车辆,它涵盖了人工智能、自控原理、信息采集技术等多个领域的专业技能,是未来的发展趋势。
其中,智能小车便是一个典型代表,在小车上将加装传感器,借助传感器辨识外界信号,把信号信息反馈到传感器,传感器再按照编写的程序输入之下一步的指令给执行器,进而促成小车的自动智能管理控制。
本文所提及的自动避障智能车是基于STC89C51单片机开发,传感器采用红外发射和接受来探测道路信息,从而实现所需功能。
二、整体设计总体设计即以STC89C51单片机作为核心,组合而成的功能模块分别为:管控模块、供电模块、避障模块、金属探测模块、循迹模块。
2.1控制模块该文其所提到的智能小车即以STC89C51单片机作为管理控制核心,借助程序的设计以及编写来管理控制小车,即以达到对于小车的整体管理控制。
2.2驱动模块小车的驱动电机选用直流电机,使用极为方便,并选用集成处理器驱动。
集成芯片驱动外围电路简单,比较容易实现,且调试通过率高,故障的发生率较低。
该文选用的就是LN298N功能模块,该类功能模块提供4输出或6输出单片机信号源,可用跳线帽灵活多样选用,大力支持PWM调速,且板载上拉电阻,可在一定程度上解决STC89C51单片机I/O口驱动能力不足的问题。
控制器经由管控LN298N使能端,继而实现电机的摆动与否,以更进一步实现小车的不断前进与转向。
直流电机变向原理:向左转时,左轮静止不动,右轮转动;向右转时,右轮静止不动,左轮转动。
基于89c51单片机的循迹小车设计报告摘要本文介绍了基于at89c51单片机的智能小车的设计与实现。
小车完成的主要功能是能够自主识别黑色引导线并根据黑线走向实现快速稳定的寻线行驶。
小车系统以AT89c51 单片机为系统控制处理器;采用红外对管获取赛道的信息;通过数字PID控制策略和PWM控制技术来对小车的方向和速度进行控制。
本文介绍了小车硬件和软件系统的设计过程。
目录摘要 (2)第一章引言 (2)1.1设计目的 (2)1.2设计方案介绍 (2)1.3技术报告内容安排 (2)第二章技术方案概要说明 (3)第三章硬件电路的设计 (4)3.1单片机最小系统 (4)3.2传感器电路 (4)3.3电源电路设计 (5)3.4舵机及电机驱动电路设计 (5)第四章软件系统的实现 (6)4.1主程序设计 (6)4.2程序思路 (6)第五章结论 (7)附录:源程序主代码 (8)第一章引言1.1 设计目的通过设计进一步掌握51单片机的应用,特别是在嵌入式系统中的应用。
进一步学习51单片机在系统中的控制功能,能够合理设计单片机的外围电路,并使之与单片机构成整个系统。
1.2 设计方案介绍该智能车采用红外对管方案进行道路检测,单片机根据采集到的红外对管的不同状态判断小车当前状态,通过pid控制发出控制命令,控制舵机和电机的工作状态以实现对小车姿态的控制。
1.3 技术报告内容安排本技术报告主要分为三个部分。
第一部分是对整个系统实现方法的一个概要说明,主要内容是对整个技术方案的概述;第二部分是对硬件电路设计的说明,主要介绍系统传感器的设计及其他硬件电路的设计原理等;第三部分是对系统软件设计部分的说明,主要内容是智能模型车设计中主要用到的控制理论、算法说明及代码设计介绍等。
第二章技术方案概要说明本模型车的电路系统包括电源管理模块、单片机模块、传感器模块、电机驱动模块、舵机控制模块。
在整个系统中,由电源管理模块实现对其他各模块的电源管理。
基于单片机的智能小车的设计-毕业论文-总————————————————————————————————作者:————————————————————————————————日期:基于单片机的智能小车的设计摘要单片机作为一种微型控制器,自走入人们的视野以来,就随着科技进步不断地更新换代。
它能够将计算机所有关键的零件整合集中在一块芯片上,并且具有强大的计数功能,以及各种必要的接口,因此单片机在自动控制系统中通常处于核心地位。
本文对于智能小车的设计思路就应用了最常见的AT89S51单片机作控制处理器,该单片机在低功率的基础上,能够保持其性能在一个较高的水平上,且其8K的处理器够灵巧,适用于嵌入式产品,在众多单片机中,表现较为优秀。
本设计是在单片机的基础上实施的,兼具数据处理、即时调控和报警提醒功能,小车接到行驶指令后,红外探头会检测路况信息(是否处在黑线路径范围内)并反馈给单片机处理,单片机判断后作出相应指令,由电机驱动使小车执行相应行驶动作。
单片机与系统的配合使智能小车的行驶保持灵敏迅速的状态。
关键词:单片机寻迹报警红外线电机驱动AbstractWith the rapid development of science and technology in recent years,SCM applications arecontinually deepen ing.Traditionalcontroltest drive at the same ti me, the rapidly growing update. In real-timedetect ionandcontrolof the microcomputer application system,the microcontrolleris oftenused asacore component.SCM is the main featureint egrated computer chip ina micro-computer. Itis a setof multi-counting and the interface in oneof the micro-controller. The 51 single-chip microcontroll eris the mosttypical andmost representative one.Thedesignof the mainapplicationAT89S51asthecontrol,anddisplaydriverintegratedcircuit sand other systems.Based on single chipdesign.MCUAT89S51 using the controlleras an alarm device that can givefull playto AT89S51ofdata processing and real-time control functions.Make the system work in the bestcondition,improvethesystem sensit ivity.Whentwo signal driven forward bycar tracing module,theinfrares onwhether to producelevel signalsthrough the black,retutn again according to requirement ofdesign procedure of judgment for motor drivermodule,itcontrolsthe car turning back forward ofrunning onthe blackline.Keywords:SCM,Tracing, Alarm device,Levelsignals,Motor driver module目录摘要ﻩ错误!未定义书签。
湖北轻工职业技术学院单片机实训报告题目:基于STC89C52的智能小车设计姓名:刘加象学号:20110302113专业:电子信息工程技术指导老师:何伶俐日期:2013-01-06信息工程系电信教研室目录引言 (3)一整体方案设计 (4)1.1整体方案设计的思路 (4)1.2整体方案的流程图 (4)二智能小车系统概况 (4)2.1恒压恒流桥式2A驱动芯片L298N (4)2.2直流电机简介 (5)2.3显示模块的综合概括 (7)三模块方案比较与论证: (9)3.1电机模块的选择 (9)3.2电机驱动模块的选择 (9)3.3控制器模块的选择 (9)四系统硬件电路设计 (11)4.1显示模块的设计 (11)4.2直流电机的驱动模块 (12)五软件的简单介绍 (14)5.1K EIL的简介 (14)5.2PROTUES的简介 (14)5.3STC_ISP_V483的简介 (15)六结论 (18)七致谢 (18)参考文献 (19)附录一:实物图 (20)图1实物图 (20)图2实物图 (21)附录二:总程序 (21)引言随科学技术的进步,智能化和自动化技术越来越普及,也广泛应用于机器人玩具制造领域,使智能机器人越来越多样化。
智能机器人是一个多种高新技术的集成体,它融合了机械、电子、传感器、计算机硬件、软件、人工智能等许多学科的知识,涉及到当今许多前沿领域的技术。
而随着社会的不断发展,智能设备的不断出现,无线遥控的运用也越来越广泛。
无线遥控器由于控制距离远,抗干扰性强,已越来越多的出现在生活的各个方面。
本文使用了一款通用的无线遥控电路,基于STC89C52作为控制核心,采用专用编码解码电路,由于其体积小、功能强大,因此可非常方便的移植到遥控机器人、遥控小车上等,并实现远距离控制。
在早期,遥控小车并不少见,但大多产品制造简单,实现的功能少,往往只有一些简单的功能,例如左转右转,前进后退等,大多采用红外控制,外加一些复杂的电路组合而成。
第1章绪论1.1课题背景目前,在企业生产技术不断提高、对自动化技术要求不断加深的环境下,智能车辆以及在智能车辆基础上开发出来的产品已成为自动化物流运输、柔性生产组织等系统的关键设备。
世界上许多国家都在积极进行智能车辆的研究和开发设计。
移动机器人是机器人学中的一个重要分支,出现于20世纪06年代。
当时斯坦福研究院(SRI)的Nils Nilssen和charles Rosen等人,在1966年至1972年中研制出了取名shakey的自主式移动机器人,目的是将人工智能技术应用在复杂环境下,完成机器人系统的自主推理、规划和控制。
从此,移动机器人从无到有,数量不断增多,智能车辆作为移动机器人的一个重要分支也得到越来越多的关注。
智能小车,是一个集环境感知、规划决策,自动行驶等功能于一体的综合系统,它集中地运用了计算机、传感、信息、通信、导航及白动控制等技术,是典型的高新技术综合体。
智能车辆也叫无人车辆,是一个集环境感知、规划决策和多等级辅助驾驶等功能于一体的综合系统。
它具有道路障碍自动识别、自动报警、自动制动、自动保持安全距离、车速和巡航控制等功能。
智能车辆的主要特点是在复杂的道路情况下,能自动地操纵和驾驶车辆绕开障碍物并沿着预定的道路(轨迹)行进。
智能车辆在原有车辆系统的基础上增加了一些智能化技术设备:(1)计算机处理系统,主要完成对来自摄像机所获取的图像的预处理、增强、分析、识别等工作;(2)摄像机,用来获得道路图像信息;(3)传感器设备,车速传感器用来获得当前车速,障碍物传感器用来获得前方、侧方、后方障碍物等信息。
智能车辆技术按功能可分为三层,即智能感知/预警系统、车辆驾驶系统和全自动操作系统团。
上一层技术是下一层技术的基础。
三个层次具体如下:(1)智能感知系统,利用各种传感器来获得车辆自身、车辆行驶的周围环境及驾驶员本身的状态信息,必要时发出预警信息。
主要包括碰撞预警系统和驾驶员状态监控系统。
碰撞预警系统可以给出前方碰撞警告、盲点警告、车道偏离警告、换道/并道警告、十字路口警告、行人检测与警告、后方碰撞警告等.驾驶员状态监控系统包括驾驶员打吨警告系统、驾驶员位置占有状态监测系统等。
(2)辅助驾驶系统,利用智能感知系统的信息进行决策规划,给驾驶员提出驾驶建议或部分地代替驾驶员进行车辆控制操作。
主要包括:巡航控制、车辆跟踪系统、准确泊车系统及精确机动系统。
(3)车辆自动驾驶系统,这是智能车辆技术的最高层次,它由车载计算机全部自动地实现车辆操作功能。
目前,主要发展用于拥挤交通时低速自动驾驶系统、近距离车辆排队驾驶系统等。
这种智能小车的主要应用领域包括以下几个方面:(1)军事侦察与环境探测现代战争对军事侦察提出了更高的要求,世界各国普遍重视对军事侦察的建设,采取各种有效措施预防敌方的突然袭击,并广泛应用先进科学技术,不断研制多用途的侦察器材和探测设备,在车上装备摄像机、安全激光测距仪、夜视装置和卫星全球定位仪等设备,通过光缆操纵,完成侦察和监视敌情、情报收集、目标搜索和自主巡逻等任务,进一步扩大侦察的范围,提高侦察的时效性和准确性。
(2)探测危险与排除险情在战场上或工程中,常常会遇到各种各样的意外。
这时,智能化探测小车就会发挥很好的作用。
战场上,可以使用智能车辆扫除路边炸弹、寻找和销毁地雷。
民用方面,可以探测化学泄漏物质,可以进行地铁灭火,以及在强烈地震发生后到废墟中寻找被埋人员等。
(3)安全检测受损评估在工程建设领域,可对高速公路自动巡迹,进行道路质量检测和破坏分析检测;对水库堤坝、海岸护岸堤、江河大坝进行质量和安全性检测。
在制造领域,可用于工业管道中机械损伤,裂纹等缺陷的探寻,对输油和输气管线的泄漏和破损点的查找和定位等。
(4)智能家居在家庭中,可以用智能小车进行家具、远程控制家中的家用电器,控制室温等等。
对这种小车的研究,将为未来环境探测术上的有力支持。
1.2课题研究的目的和意义目前,国内外的许多大学及研究机构都在积极投入人力、财力研制开发针对特殊条件下的安全监测系统。
其中包括研究使用远程、无人的方法来进行实现,如机器人、远程监控等。
无线传输的发展使得测量变得相对简单而且使得处理数据的速度变得很快甚至可以达到实时处理”。
该智能小车可以作为机器人的典型代表。
它可以分为三大组成部分:传感器检测部分、执行部分、CPU。
机器人要实现自动避障功能,还可以扩展循迹等功能,感知导引线和障碍物。
可以实现小车自动识别路线,选择正确的行进路线,并检测到障碍物自动躲避。
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、驱动和显示等外围电路,采用智能控制算法实现小车的智能循迹。
灵活应用机电等相关学科的理论知识,联系实际电路设计的具体实现方法,达到理论与实践的统一。
在此过程中,加深对控制理论的理解和认识。
1.3 本设计的内容及意义1.3.1 设计的内容(1)路面检测模块(2)电源模块为5V;(3)直流电机的驱动模块电路,及相应的驱动程序;(4)控速模块(5)循线功能电路及程序;(6)复位电路模块1.3.2 本设计的意义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。
全国电子大赛和省内电子大赛几乎每次都有智能小车这方面的题目,全国各高校也都很重视该题目的研究。
可见其研究意义很大。
本设计就是在这样的背景下提出的,本题目是结合科研项目而确定的设计类课题。
本设计就采用了比较先进的C51为控制核心, C51采用CHOMS工艺,功耗很低。
该设计具有实际意义,可以应用于考古、机器人、医疗器械等许多方面。
尤其是在足球机器人研究方面具有很好的发展前景;在考古方面也应用到了超声波传感器进行检测。
所以本设计与实际相结合,现实意义很强。
智能小车国内外研究现状:世界各国在智能微型车领域进行了很多研究,己经应用于各个领域,在探测和军事领域使用特别多。
近年来,我国也开展了很多研究工作,以满足不同用途的需要。
世界各国开发、研制星球探测车系统己经有了多年的历史。
美国和前苏联是从20世纪60年代末期开始进行月球表面探测任务的。
美国曾在1966^-1968年间,向月球成功发射了两次无人巡游探测器。
1997年,由美国JPL(全称JetPropulsion Laboratory,美国太空总署喷气推进实验室)研制的Sojourner号探测车登上了火星。
它验证了小型火星车的性能,并完成了一系列技术试验。
2004年1月,美国的“勇气号”和“机遇号”火星探测车再度登陆火星。
前苏联在1959^-1976年间,总共成功发射了两个月球探测车。
单片机的应用领域越来越广泛,无论是在生活,生产上,单片机无处不在。
ATMEL 公司的AT89S51单片机可以广泛应用于计算机外部设备、工业实时控制、仪器仪表、通讯设备、家用电器等各个领域。
AT89S51可以说是单片机领域的主流产品,其应用如此广泛,所以有必要去学习和应用该单片机,以满足实际产品开发的需要,也是适应社会智能化、自动化的趋势。
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、驱动和显示等外围电路,采用智能控制算法实现小车的智能循迹。
灵活应用机电等相关学科的理论知识,联系实际电路设计的具体实现方法,达到理论与实践的统一。
在此过程中,加深对控制理论的理解和认识。
1.4 论文各部分的主要内容第一章对智能循迹小车的现状、研究意义和设计要求进行简单阐述。
第二章介绍了该智能循迹小车系设计方案比较和选择,分析了各模块的功能。
第三章阐述了智能小车系统的硬件电路的设计,其中包括单片机最小系统模块电路、电机驱动模块电路、以及附带的信号提示电路等。
第四章首先介绍了该系统程序调试过程中所用到的程序调试软件及其调试环境。
最后总结部分说明了本论的主要内容,举出了在系统测试过程中所发现的问题,并提出了可能的解决方案。
第2章智能循迹小车系统2.1 系统设计任务与设计要求2.1.1系统设计任务1.熟悉51单片机集成开发环境,运用C语言编写工程文件;2.熟练应用所选用单片机的内部结构、资源,以及软硬件调试设备的基本方法;3.自行构建基于单片机的最小系统,完成相关硬件电路的设计实现;4.了解电机、路面检测的原理和实现方法。
2.1.2系统设计要求1.完成单片机最小系统设计;2.完成外围应用电路(包括系统供电单元、运动控制单元、循迹检测单元)的设计和实现;3.完成软件对硬件检测和调试工作;4.查阅国内外的研究动态和发展前沿信息,阅读相关外文文献。
2.2 系统方案论证2.2.1 控制器方案论证按照题目要求,控制器主要用于控制电机,通过相关传感器对路面的轨迹信息进行处理,并将处理信号传输给控制器,然后控制器做出相应的处理,实现电机的前进和后退,保证在允许范围类实现跷跷板的平衡。
方案一:可以采用ARM为系统的控制器,优点是该系统功能强大,片上外设集成度搞密度高,提高了稳定性,系统的处理速度也很高,适合作为大规模实时系统的控制核心。
方案二:采用AT89S52作为系统控制的方案。
AT89S52单片机算术运算功能强,软件编程灵活、自由度大,功耗低、体积小、技术成熟,成本也比ARM低。
考虑到性价比问题,本设计选择用AT89S52单片机做控制器。
2.2.2 供电单元方案论证方案一:采用单电源供电,通过单电源同时对单片机和直流电机进行供电,此方案的优点是,减少机身的重量,操作简单,其缺点是,这样会使单片机的波动变大,影响单片机的性能,稳定性比较弱。
方案二:采用双电源供电,通过两个独立的电源分别对单片机和直流电机进行供电,此方案的优点是,减少波动,稳定性比较好,可以让小车更好的运作起来,唯一的缺点就是会增加小车的重量。
综合以上的优缺点,本设计决定采用第二种方案。
2.2.3 运动单元方案论证方案一:采用直流电机,配合LM293驱动芯片组合。
优点在于硬件电路的设计简单。
当外加额定直流电压时,转速几乎相等。
这类电机用于录音机、录相机、唱机或激光唱机等固定转速的机器或设备中。
也用于变速范围很宽的驱动装置。
容易受到外部因素干扰,影响稳定的转速和转矩输出。
电路如图2-1:图2-1 直流电机+LM293组合电路原理方案二:采用步进电机,配合LM298驱动芯片组合。
步进电机可以实现精确的转脚输出,只要施加合适的脉冲序列,电机可以按照人们的预定的速度或方向进行连续的转动,便于控速,但是软件程序的编写较直流电机稍显复杂。
但是LM298芯片的硬件电路比较复杂。
如图2-2:图2-2步进电机+LM298组合电路原理方案三:采用直流电机配合由双极性管组成的H桥电路。
用单片机控制晶体管使之工作在占空比可调的开关状态,精确调整电机转速。