基于51單片機(jī)設(shè)計(jì)和制作紅外遙控小車(chē) 畢業(yè)論文_第1頁(yè)
基于51單片機(jī)設(shè)計(jì)和制作紅外遙控小車(chē) 畢業(yè)論文_第2頁(yè)
基于51單片機(jī)設(shè)計(jì)和制作紅外遙控小車(chē) 畢業(yè)論文_第3頁(yè)
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1、畢業(yè)論文基于51單片機(jī)設(shè)計(jì)和制作紅外遙控小車(chē)摘要本文介紹一款紅外線遙控小車(chē),以at89s51單片機(jī)為核心控制器,用l289驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)工作,控制小車(chē)的運(yùn)行。本款小車(chē)具有紅外線遙控手動(dòng)駕駛、自動(dòng)駕駛、尋跡前進(jìn)前進(jìn)過(guò)程中可以避障等功能。本系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計(jì),由硬件和軟件兩部分組成。硬件部分主要有遙控發(fā)射器電路紅外線接收模塊電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊障礙物檢測(cè)和尋跡模塊,主要完成紅外編碼信號(hào)的發(fā)射和接受、障礙物檢測(cè)、軌跡檢測(cè)、直流電機(jī)運(yùn)行的發(fā)生等功能。軟件用c語(yǔ)言編寫(xiě),主要完成信號(hào)的檢測(cè)和處理、設(shè)備的驅(qū)動(dòng)及控制等功能。本設(shè)計(jì)目的在于運(yùn)用軟件和硬件結(jié)合通過(guò)小車(chē)實(shí)現(xiàn)障礙物檢測(cè)。關(guān)鍵字:at89c51單片機(jī) 直流電機(jī)

2、紅外線遙控 l298驅(qū)動(dòng) 尋跡目錄一、設(shè)計(jì)任務(wù)和要求5二、系統(tǒng)組成及工作原理5三、主要硬件電路61、遙控發(fā)射器電路62、紅外線接收模塊73、電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊8四、軟件設(shè)計(jì)10結(jié)束語(yǔ):12一、設(shè)計(jì)任務(wù)和要求以at98c51單片機(jī)為核心,制作一款紅外遙控小車(chē),小車(chē)具有自動(dòng)駕駛,手動(dòng)駕駛和循跡前進(jìn)等功能。自動(dòng)駕駛時(shí),前進(jìn)過(guò)程中可以避障。手動(dòng)駕駛時(shí),遙控控制小車(chē)前進(jìn)、后退、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)、加速等操作。尋跡前進(jìn)時(shí)小車(chē)還可以按照預(yù)先設(shè)計(jì)好的軌跡前進(jìn)。二、系統(tǒng)組成及工作原理本系統(tǒng)由硬件和軟件兩部分組成。硬件部分主要完成紅外編碼信號(hào)的發(fā)射和接受、障礙物檢測(cè)、軌跡檢測(cè)、直流電機(jī)運(yùn)行的發(fā)生等功能。軟件主要完成信號(hào)的檢測(cè)和

3、處理、設(shè)備的驅(qū)動(dòng)及控制等功能。at89s51單片機(jī)查詢(xún)紅外信號(hào)并解碼,查詢(xún)各個(gè)檢測(cè)部分輸入的信號(hào),并進(jìn)行相應(yīng)處理,包括電機(jī)的正反轉(zhuǎn),判斷是否遇到障礙物,判斷是否小車(chē)其那金中有出軌等。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖三、主要硬件電路1、遙控發(fā)射器電路該電路的主要控制器件為遙控器芯片ht6221,如圖2所示。ht6221將紅外碼調(diào)制成38khz的脈沖信號(hào)通過(guò)紅外發(fā)射二極管發(fā)出紅外編碼。圖2中d1是紅外發(fā)射二極管,d2是按鍵指示燈,當(dāng)有按鍵按下時(shí)d2點(diǎn)亮。ht6221的編碼規(guī)則是:當(dāng)一個(gè)鍵按下超過(guò)36ms,振蕩器使芯片激活,如果這個(gè)按鍵按下且延遲大約108ms,這108ms發(fā)射代碼由一個(gè)起

4、始碼(9ms),一個(gè)結(jié)果碼(4.5ms),低8位地址碼(9ms18ms),高8位地址碼(918ms),8位數(shù)據(jù)碼(918ms)和這8位數(shù)據(jù)碼的反碼 (918ms)組成,如果按鍵按下超過(guò)108ms仍未松開(kāi),接下來(lái)發(fā)射的代碼將僅由起始碼(9ms)和結(jié)束碼(2.5ms)組成。按照上圖的接法,k1k8的數(shù)據(jù)碼分別為:0x00,0x01,0x02,0x03,0x04,0x05,0x06,0x07。圖2 遙控發(fā)射器電路原理圖2、紅外線接收模塊該模塊使用一體化紅外接收頭1838,其電路如圖3所示。瓷片電容104為去耦電容,dout即是解調(diào)信號(hào)的輸出端,直接與單片機(jī)的p3.2口相連。有紅外編碼信號(hào)發(fā)射時(shí),輸出

5、為檢波整形后的方波信號(hào),并直接提供給單片機(jī)。圖3 紅外接收原理圖3、電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊該模塊主要由芯片l298控制兩個(gè)電機(jī)的正反轉(zhuǎn),以及改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速,其電路如圖4所示。l298 芯片是一種高壓、大電流雙全橋式驅(qū)動(dòng)器。其中sensea、senseb分別為兩個(gè)h橋的電流反饋腳,不用時(shí)可以直接接地。vcc,vs是接電源引腳,電壓范圍分別是4.57v、2.546v,設(shè)計(jì)中vcc端與單片機(jī)電源端共用5v工作電源,vs端獨(dú)立接9v電源。ena,enb為使能端,低電平禁止輸出。in1,in2,in3,in4為數(shù)據(jù)輸入引腳,out1,out2,out3,out4為數(shù)據(jù)輸出引腳。d1d8是保護(hù)二極管(in5819)

6、,用于釋放掉電機(jī)停車(chē)時(shí)產(chǎn)生的反響尖峰電勢(shì),否則會(huì)擊壞l298。待添加的隱藏文字內(nèi)容1圖4 電機(jī)驅(qū)動(dòng)原理圖4、障礙物檢測(cè)和尋跡模塊 障礙物檢測(cè)和軌跡檢測(cè)原理是相同的。從經(jīng)濟(jì)的角度考慮,該模塊選用了反射式光耦,其電路如圖5所示。反射式光耦由一個(gè)紅外發(fā)射管和一個(gè)光敏三極管組成。lm324是電壓比較器,當(dāng)3腳的電平大于2腳時(shí),輸出端1腳輸出高電平,反之輸出低電平。高低電平的值取決于lm324的2腳電平,調(diào)整電位器r23使lm324的2腳電壓為3v。避障電路安裝在小車(chē)的頭部的左右兩邊,分別用于檢測(cè)左右障礙物。工作過(guò)程是:當(dāng)無(wú)障礙物時(shí),不反射紅外線,光敏三極管截止,lm324的3腳在r16的上拉作用下為高

7、電平(5v),大于2腳電壓(3v),輸出高電平;當(dāng)遇到障礙物時(shí),反射紅外線,光敏三極管導(dǎo)通,比較器3腳接地,小于2腳電壓(3v),輸出低電平。單片機(jī)根據(jù)電平的變化判斷有無(wú)障礙物,當(dāng)左邊遇到障礙物時(shí)小車(chē)右轉(zhuǎn),當(dāng)右邊遇到障礙物時(shí)小車(chē)左轉(zhuǎn)。循跡電路安裝在小車(chē)的底部的左右兩邊,循跡是通過(guò)辨別黑白色來(lái)行走。工作過(guò)程是:紅外發(fā)射管發(fā)出紅外光,當(dāng)遇到黑色,不反射紅外光,比較器輸出為高電平;當(dāng)遇到白線,紅個(gè)光反射回來(lái),比較器輸出為低電平。當(dāng)左邊檢測(cè)到白色時(shí)小車(chē)右轉(zhuǎn),當(dāng)右邊檢測(cè)到白色時(shí)小車(chē)左轉(zhuǎn),當(dāng)兩邊檢測(cè)到的都是黑色時(shí)小車(chē)前進(jìn),當(dāng)兩邊檢測(cè)到的都是白色時(shí)小車(chē)停止。圖5 障礙物檢測(cè)、軌跡檢測(cè)原理圖四、軟件設(shè)計(jì)本系統(tǒng)

8、的軟件用c語(yǔ)言編寫(xiě),分為主程序,外部中斷解碼子程序、自動(dòng)駕駛子程序、手動(dòng)駕駛子程序、障礙物檢測(cè)子程序、軌跡檢測(cè)子程序、定時(shí)器1中斷調(diào)速子程序等。主程序完成系統(tǒng)硬件的初始化、子程序調(diào)用等功能。主程序、解碼子程序如圖6、圖7所示。 圖6 主程序流程 圖7 解碼程序流程圖結(jié)束語(yǔ):經(jīng)實(shí)踐表明,本文所設(shè)計(jì)的紅外線遙控小車(chē)運(yùn)行穩(wěn)定、遙控靈敏、占用系統(tǒng)硬件資源少。且在不改變硬件電路,僅通過(guò)軟件編程小車(chē)就可以實(shí)現(xiàn)障礙物檢測(cè)、報(bào)警等功能。參考文獻(xiàn):1 陳權(quán)昌,李興富.單片機(jī)原理及應(yīng)用m.廣州:華南理工大學(xué)出版社,20072 吳金戌,沈慶陽(yáng),郭庭吉.8051單片機(jī)實(shí)踐與應(yīng)用m.北京:清華大學(xué)出版社,20023 侯玉寶,陳忠平,李成群,等.基于proteus 的51系

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