智能小車課程設(shè)計(jì)說明書

1、<p><b>　　目錄</b></p><p>　　前言 ……………………………………………………2</p><p>　　1.1課程設(shè)計(jì)要求 ………………………………………………2</p><p>　　1.2課題研究的背景和意義 ……………………………………2</p><p>　　方案設(shè)計(jì)與論證 ……

2、…………………………………2</p><p>　　2.1控制器模塊選取 …………………………………………2</p><p>　　2.2電機(jī)模塊選取……………………………………………3</p><p>　　2.3電機(jī)驅(qū)動器模塊選取 ……………………………………3</p><p>　　2.4電源模塊選取 ……………………………………………3<

3、;/p><p>　　硬件設(shè)計(jì) ………………………………………………3</p><p>　　3.1主控系統(tǒng) ……………………………………………………4</p><p>　　3.2電機(jī)模塊 ………………………………………………………5</p><p>　　3.3電機(jī)驅(qū)動模塊 …………………………………………………5</p><

4、p>　　3.4電源模塊 ………………………………………………………7</p><p>　　3.5按鍵模塊 ………………………………………………………7</p><p>　　3.6顯示模塊設(shè)計(jì) …………………………………………………8</p><p>　　軟件設(shè)計(jì) ………………………………………………8</p><p>　　4.1直行設(shè)計(jì)

5、 ………………………………………………8</p><p>　　4.2小車運(yùn)行設(shè)計(jì) …………………………………………………9</p><p>　　4.3小車調(diào)速設(shè)計(jì) …………………………………………………9</p><p>　　調(diào)試中存在的問題 …………………………………12</p><p>　　參考文獻(xiàn)………………………………………………

6、12</p><p><b>　　一、前言</b></p><p><b>　　1.1課程設(shè)計(jì)要求</b></p><p>　　1.查閱有智能小車控制方案，設(shè)計(jì)智能小車軟硬件；</p><p>　　2.按鍵控制加速，減速，剎停，左轉(zhuǎn)和右轉(zhuǎn)；</p><p>　　3.驅(qū)動最大電

7、壓12V；最大驅(qū)動電流2A；</p><p>　　4.實(shí)時顯示：運(yùn)行狀態(tài);</p><p>　　1.2課題研究的背景和意義</p><p>　　隨著汽車工業(yè)的迅速發(fā)展，關(guān)于汽車的研究也就越來越受人關(guān)注。全國電子大賽和省內(nèi)電子大賽幾乎每次都有智能小車這方面的題目，全國各高校也都很重視該題目的研究。可見其研究意義很大。本設(shè)計(jì)就是在這樣的背景下提出的，指導(dǎo)教師已經(jīng)有充分的

8、準(zhǔn)備。本題目是結(jié)合科研項(xiàng)目而確定的設(shè)計(jì)類課題。我們設(shè)計(jì)的智能電動小車具有加速、減速、剎停、左轉(zhuǎn)和右轉(zhuǎn)運(yùn)行的功能。</p><p>　　根據(jù)題目的要求，確定如下方案：在現(xiàn)有玩具電動車的基礎(chǔ)上，加了四個按鍵，實(shí)現(xiàn)對電動車的運(yùn)行軌跡的啟動，并將按鍵的狀態(tài)傳送至單片機(jī)進(jìn)行處理，然后由單片機(jī)根據(jù)所檢測的各種按鍵狀態(tài)實(shí)現(xiàn)對電動車的智能控制。</p><p>　　這種方案能實(shí)現(xiàn)對電動車的運(yùn)動狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時

9、控制，控制靈活、可靠，精度高，可滿足對系統(tǒng)的各項(xiàng)要求。本設(shè)計(jì)采用AT89C51單片機(jī)。以AT89C51為控制核心，利用按鍵的動作，控制電動小汽車的狀態(tài)。</p><p><b>　　二、方案設(shè)計(jì)與論證</b></p><p>　　2.1控制器模塊選取</p><p>　　我們采用AT89C51單片機(jī)作為主控制器，AT89C51是一種帶4K字節(jié)閃

10、爍可編程可擦除只讀存儲器（FPEROM—Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓，高性能CMOS8位微處理器，俗稱單片機(jī)。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲器組合在單個芯片中，ATMEL的AT89C51是一種高效微控制器，為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案。從

11、方便使用的角度考慮，我們選擇了此方案</p><p><b>　　2.2電機(jī)模塊選取</b></p><p>　　采用普通直流電機(jī)。直流電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，精度有一定的保證。直流電機(jī)控制的精度雖然沒有步進(jìn)電機(jī)那樣高，但完全可以滿足本題目的要求。通過單片機(jī)的PWM輸出同樣可以控制直流電機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度，實(shí)現(xiàn)電動車的速度控制。并且直流電機(jī)相對于步進(jìn)電機(jī)價(jià)格經(jīng)濟(jì)。</p>

12、<p>　　2.3電機(jī)驅(qū)動器模塊選取</p><p>　　采用電機(jī)驅(qū)動芯片L298N。L298N為單塊集成電路，高電壓，高電流，四通道驅(qū)動，可直接的對電機(jī)進(jìn)行控制，無須隔離電路。通過單片機(jī)的I/O輸入改變芯片控制端的電平，即可以對電機(jī)進(jìn)行正反轉(zhuǎn)，停止的操作，非常方便，亦能滿足直流減速電機(jī)的大電流要求。調(diào)試時在依照芯片手冊，用程序輸入對應(yīng)的碼值，能夠?qū)崿F(xiàn)對應(yīng)的動作。</p><p&

13、gt;<b>　　2.4電源模塊選取</b></p><p>　　在本系統(tǒng)中，需要用到的電源有單片機(jī)的5V，L298N芯片的電源5V和電機(jī)的電源12V。所以需要對電源的提供必須正確和穩(wěn)定可靠。用9V的鋰電池串聯(lián)2節(jié)5號普通電池給前、后輪電機(jī)供電，然后使用7805穩(wěn)壓管來把高電壓穩(wěn)成5V分別給單片機(jī)和電機(jī)驅(qū)動芯片供電。因此為了方便，這里我們采用12V電源給電機(jī)供電，再用7805轉(zhuǎn)換成5V電源給

14、單片機(jī)使用。</p><p><b>　　三、硬件設(shè)計(jì)</b></p><p>　　小車采用四輪驅(qū)動，一側(cè)的前后兩個車輪共用一個電機(jī)驅(qū)動，另外兩個前后輪共用一個驅(qū)動，調(diào)節(jié)左右車輪轉(zhuǎn)速從而達(dá)到控制轉(zhuǎn)向的目的。</p><p><b>　　圖3.1</b></p><p><b>　　3.1控

15、制模塊設(shè)計(jì)</b></p><p>　　根據(jù)設(shè)計(jì)的小車性能，使用控制系統(tǒng)來控制電機(jī)的狀態(tài)，按鍵來操作，從而使小車可以進(jìn)行加速、減速、剎停、左轉(zhuǎn)和右轉(zhuǎn)的運(yùn)行。設(shè)計(jì)的控制模塊電路圖圖3.2</p><p><b>　　圖3.2</b></p><p>　　AT89C51單片機(jī)的P0通過控制總線來連接鎖存器74LS373以及計(jì)數(shù)器8253

16、，以此來控制L298N驅(qū)動芯片的工作方式，PWM1和PWM2來控制電機(jī)的工作狀態(tài)。AT89C51的P2口通過控制總線與顯示器連接。</p><p><b>　　3.2電機(jī)模塊設(shè)計(jì)</b></p><p>　　因?yàn)樵O(shè)計(jì)的小車運(yùn)行比較簡單，沒有避障等復(fù)雜的功能，所以我們選擇普通直流減速電機(jī)，通過到商店里和到網(wǎng)上等途徑進(jìn)行購買，電機(jī)模塊采用2塊電機(jī)同時驅(qū)動，這里將同一側(cè)電機(jī)

17、短接接到L298N的一個輸出端。</p><p>　　3.3電機(jī)驅(qū)動模塊設(shè)計(jì)</p><p>　　采用電機(jī)驅(qū)動芯片L298N。L298N是SGS公司的產(chǎn)品，為單塊集成電路，高電壓，高電流，四通道驅(qū)動，可直接的對電機(jī)進(jìn)行控制，無須隔離電路。通過單片機(jī)的I/O輸入改變芯片控制端的電平，即可以對電機(jī)進(jìn)行正反轉(zhuǎn)，停止的操作，非常方便，亦能滿足直流減速電機(jī)的大電流要求。調(diào)試時在依照芯片手冊，用程序輸

18、入對應(yīng)的碼值，能夠?qū)崿F(xiàn)對應(yīng)的動作。</p><p><b>　　圖3.3</b></p><p>　　如圖3.2所示 ，1腳和15腳可單獨(dú)引出連接電流采樣電阻器，形成電流信號，，還可驅(qū)動2個電機(jī)，OUT1，OUT 2，OUT3，OUT4之間分別連接2個電動機(jī)。5、7、10、12腳接控制電平，控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn)，ＥＮＡ，ＥＮＢ接控制使能端，控制電機(jī)的停轉(zhuǎn)。</p&g

19、t;<p>　　同時輸出兩組ＰＷＭ波，每一組ＰＷＭ用來控制一個，電機(jī)的速度。另外，二個Ｉ／Ｏ口可以控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn)，Ｐ１０，Ｐ１１控制第一個電機(jī)的方向，，輸入的：ＰＷＭ１控制第一個電機(jī)的速度；Ｐ１２．Ｐ１３控制第二個電機(jī)的方向，輸出的ＰＷＭ２控制第二個電機(jī)地說速度。</p><p>　　由于電機(jī)的正常的工作時對電源的干撓很大，只用一組電源時，會影響單片機(jī)的正常工作，所以選用雙電源供電。ｄ１，Ｑ１是一

20、對紅外發(fā)射接收對管，與ＬＭ３２４構(gòu)成光右轉(zhuǎn)電傳感的檢測電路?？蓪?shí)現(xiàn)對小車的加速，減速，剎停，并可通過兩個電機(jī)的不同轉(zhuǎn)速實(shí)現(xiàn)左轉(zhuǎn)和。</p><p><b>　　可以用表表示為：</b></p><p><b>　　3.4、電源模塊</b></p><p>　　采用兩片7805電壓穩(wěn)壓5V后給單片機(jī)系統(tǒng)和其他芯片供電供電，但

21、缺點(diǎn)是壓降過大，消耗的功率過大，發(fā)熱量過大。</p><p><b>　　圖3.4</b></p><p><b>　　結(jié)構(gòu)圖如下：</b></p><p><b>　　圖3.5</b></p><p><b>　　3.5按鍵模塊</b></p>

22、;<p>　　本系統(tǒng)添加4個按鍵，用來選擇控制小車。并接于P2口。</p><p><b>　　圖3.6</b></p><p><b>　　3.6顯示模塊設(shè)計(jì)</b></p><p>　　根據(jù)按鍵來控制小車從而在顯示屏上顯示小車的狀態(tài)，設(shè)計(jì)的顯示電路圖圖3.7。</p><p>&l

23、t;b>　　圖3.7</b></p><p><b>　　四、軟件設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　4.1流程圖設(shè)計(jì)</b></p><p>　　4.2、小車運(yùn)行設(shè)計(jì)：</p><p>　　若要求小車直走，這需要給4個電機(jī)正轉(zhuǎn)命令。根據(jù)L298N芯片手冊</p>

24、<p>　　這里將P1=0xfa。</p><p>　　4.3、小車調(diào)速設(shè)計(jì)：</p><p>　　若要求車調(diào)速，只需用PWM來控制L298N的ENA和ENB就可以對小車進(jìn)行調(diào)速。這里我使用定時器T0的工作模式2自動重裝。并賦初值TH0=0xf6;TL0=0xf6；</p><p><b>　　產(chǎn)生高頻脈沖。</b></p

25、><p><b>　　C語言源代碼實(shí)現(xiàn)</b></p><p>　　#include<reg51.h></p><p>　　#define uchar unsigned char</p><p>　　#define uint unsigned int</p><p>　　unsigned

26、char zkb1=0 ; //**左邊電機(jī)的占空比**//</p><p>　　unsigned char zkb2=0 ; //**右邊電機(jī)的占空比**//</p><p>　　unsigned char t=0; //**定時器中斷計(jì)數(shù)器**//</p><p>　　sbit RSEN1=P1^0;</p><p&

27、gt;　　sbit RSEN2=P1^1;</p><p>　　sbit LSEN1=P1^2;</p><p>　　sbit LSEN2=P1^3;</p><p>　　sbit IN1=P0^0;</p><p>　　sbit IN2=P0^1;</p><p>　　sbit IN3=P0^2;</p>

28、<p>　　sbit IN4=P0^3;</p><p>　　sbit ENA=P0^4;</p><p>　　sbit ENB=P0^5;</p><p>　　//****************延時函數(shù)****************//</p><p>　　void delay(int z) </p>&

29、lt;p>　　{ while (z--); }</p><p>　　//**********初始化定時器，中斷***********//</p><p>　　void init()</p><p>　　{ TMOD=0x01;</p><p>　　TH0=(65536-100)/256;</p><p>

30、　　TL0=(65536-100)%256;</p><p><b>　　EA=1;</b></p><p><b>　　ET0=1;</b></p><p><b>　　TR0=1;</b></p><p><b>　　}</b></p>

31、<p>　　//***********中斷函數(shù)+脈寬調(diào)制***********//</p><p>　　void timer0() interrupt 1</p><p>　　{ if(t<zkb1)</p><p><b>　　ENA=1;</b></p><p><b>　　else <

32、;/b></p><p><b>　　ENA=0;</b></p><p>　　if(t<zkb2)</p><p><b>　　ENB=1;</b></p><p><b>　　else </b></p><p><b>　　EN

33、B=0;</b></p><p><b>　　t++;</b></p><p>　　if(t>=100)</p><p><b>　　{t=0;}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　//********

34、**********直行******************//</p><p>　　void qianjin()</p><p>　　{ zkb1=30;</p><p><b>　　zkb2=30;</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　/

35、/***************左轉(zhuǎn)函數(shù)1***************//</p><p>　　void turn_left1()</p><p>　　{ zkb1=0;</p><p><b>　　zkb2=50;</b></p><p><b>　　}</b></p><

36、p>　　//***************左轉(zhuǎn)函數(shù)2***************//</p><p>　　void turn_left2()</p><p>　　{ zkb1=0;</p><p><b>　　zkb2=60;</b></p><p><b>　　}</b></p&g

37、t;<p>　　//***************右轉(zhuǎn)函數(shù)1***************//</p><p>　　void turn_right1()</p><p>　　{ zkb1=50;</p><p><b>　　zkb2=0;</b></p><p><b>　　}</b>

38、;</p><p>　　//***************右轉(zhuǎn)函數(shù)2***************//</p><p>　　void turn_right2()</p><p>　　{ zkb1=60;</p><p><b>　　zkb2=0;</b></p><p><b>　　}

39、</b></p><p>　　//***************循跡函數(shù)*****************//</p><p>　　void xunji() </p><p>　　{ uchar flag;</p><p>　　if((RSEN1==1)&&(RSEN2==1)&&(LSEN1==1

40、)&&(LSEN2==1))</p><p>　　{ flag=0; }//*******直行*******//</p><p>　　else if((RSEN1==0)&&(RSEN2==1)&&(LSEN1==1)&&(LSEN2==1))</p><p>　　{ flag=1;} //***左偏

41、1,右轉(zhuǎn)1***//</p><p>　　else if((RSEN1==0)&&(RSEN2==0)&&(LSEN1==1)&&(LSEN2==1))</p><p>　　{ flag=2;} //***左偏2,右轉(zhuǎn)2***//</p><p>　　else if((RSEN1==1)&&(RSEN

42、2==1)&&(LSEN1==0)&&(LSEN2==1))</p><p>　　{ flag=3; }//***右偏1，左轉(zhuǎn)1***//</p><p>　　else if((RSEN1==1)&&(RSEN2==1)&&(LSEN1==0)&&(LSEN2==0))</p><p>

43、　　{ flag=4; }//***右偏2，左轉(zhuǎn)2***//</p><p>　　switch (flag)</p><p>　　{ case 0:qianjin();</p><p><b>　　break;</b></p><p>　　case 1:turn_right1();</p><p&g

44、t;<b>　　break; </b></p><p>　　case 2:turn_right2();</p><p><b>　　break; </b></p><p>　　case 3:turn_left1();</p><p><b>　　break; </b></

45、p><p>　　case 4:turn_left2();</p><p><b>　　break; </b></p><p>　　default: break;</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p&g

46、t;<p>　　//****************主程序****************//</p><p>　　void main()</p><p><b>　　{ init();</b></p><p><b>　　zkb1=30;</b></p><p><b>　

47、　zkb2=30;</b></p><p><b>　　while(1)</b></p><p>　　{ IN1=1; //******給電機(jī)加電啟動******//</p><p><b>　　IN2=0;</b></p><p><b>　　IN3=1;</b>

48、;</p><p><b>　　IN4=0;</b></p><p><b>　　ENA=1;</b></p><p><b>　　ENB=1;</b></p><p><b>　　while(1)</b></p><p>　　{

49、 xunji(); //*********尋跡**********//</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　五、調(diào)試中存在的問題</p><p>　　

50、轉(zhuǎn)向時間需要慢慢調(diào)，時間長，旋轉(zhuǎn)弧度大；時間短，旋轉(zhuǎn)弧度小。</p><p>　　2.直行時，由于每個電機(jī)的性能不一樣，導(dǎo)致兩側(cè)占空比一樣時，小車會存在轉(zhuǎn)彎，這樣需要微調(diào)占空</p><p><b>　　六、參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 樓然苗,李光飛. 51系列單片機(jī)設(shè)計(jì)實(shí)例.北京航空航天大學(xué)出版社</p>

51、<p>　　[2] 何希才. 常用集成電路應(yīng)用實(shí)例.電子工業(yè)出版社</p><p>　　[3] 王靜霞 單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)（C語言版） 電子工業(yè)出版社 </p><p>　　[4] 陳梓城 實(shí)用電子電路設(shè)計(jì)與調(diào)試</p><p>　　[5] 高吉祥 全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)大賽培