智能小車課程設(shè)計(jì)

1、智能循跡小車【摘要】本課題是基于低功耗單片機(jī)的智能小車的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，小車完成的主要功 能是能夠自主識(shí)別黑色引導(dǎo)線并根據(jù)黑線走向?qū)崿F(xiàn)快速穩(wěn)定的尋線行駛。小車 系統(tǒng)以單片機(jī)為系統(tǒng)控制處器；采用紅外傳感獲取賽道的信息，來對(duì)小車的方 向和速度進(jìn)行控制。此外，對(duì)整個(gè)控制軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)和程序的編制以尺程序的 調(diào)試，并最終完成軟件和硬件的融合，實(shí)現(xiàn)小車的預(yù)期功能。一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康倪@次設(shè)計(jì)智能小車的目的是為了學(xué)握電路設(shè)計(jì)的方法和技巧。如何將學(xué)習(xí) 到的理論知識(shí)運(yùn)用到實(shí)際當(dāng)中去，怎樣能夠活學(xué)活用，深入的了解電于元器件 的使用方法，了解各種元器件的基本用途和方法，能夠靈活敏捷的判斷電路中 出現(xiàn)的故障，學(xué)會(huì)獨(dú)立設(shè)計(jì)電路，積

2、累更多的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，加強(qiáng)焊接能力和技 巧，完成基本的要求。并能完美的完成這次實(shí)訓(xùn)。根據(jù)老師給的控制要求，和自己的發(fā)揮擴(kuò)充能力，獨(dú)立的，大膽的去實(shí)踐, 開拓創(chuàng)新，能夠?qū)⒆约旱南敕w現(xiàn)到實(shí)際電路當(dāng)中去。二、設(shè)計(jì)方案該智能車采用紅外傳感器對(duì)賽道進(jìn)行道路檢測(cè)，單片機(jī)根據(jù)采集到的信號(hào) 的不同狀態(tài)判斷小車當(dāng)前狀態(tài)，通過電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片發(fā)出控制命令，控制電機(jī)的 工作狀態(tài)以實(shí)現(xiàn)對(duì)小車姿態(tài)的控制。三、各芯片說明W981216BH-6一種高速度同步動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(SDRAM),具有1M字(words) *4層 (banks)* 16位(bi對(duì)的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)組織傳輸數(shù)據(jù)帶寬最高達(dá)166M字/秒(-6)。對(duì)SDRAM是否訪

3、問是突發(fā)導(dǎo)向。在一個(gè)頁(yè)面連續(xù)的內(nèi)存位置可在一個(gè)1, 2, 4,8或整頁(yè)突發(fā)訪問時(shí)長(zhǎng)和行選擇組由活動(dòng)命令。列地址自動(dòng)生成的SPRAM 的內(nèi)部計(jì)數(shù)器在突發(fā)運(yùn)作。隨機(jī)欄也可以通過閱讀在每個(gè)時(shí)鐘周期提供其地 址。該多組特性使交織在內(nèi)部銀行隱藏預(yù)充電時(shí)間。通過讓一個(gè)可編程的模式 寄存器，該系統(tǒng)可以改變突發(fā)長(zhǎng)度，延時(shí)周期，交錯(cuò)或連續(xù)突發(fā)最大限度地發(fā) 揮其性能。W981216BH是在理想的主內(nèi)存高性能應(yīng)用。特征：1、3V0.3V電源2、截至143 MHz時(shí)鐘頻率3、2,097,152 字X4 層X16 位組織4、自動(dòng)刷新和自刷新5、CAS延時(shí)：2和36、突發(fā)長(zhǎng)度：1,2,4, 8,和整頁(yè)7、突發(fā)讀，寫單人模

4、式8、自動(dòng)預(yù)充電和預(yù)充電控制9、4K刷新周期/ 64 msTE28F160C3BD70 (快閃記憶體)該設(shè)備提供高性能異步的包兼容密度讀取與16位數(shù)據(jù)總線。該器件提供三種低功耗節(jié)電功能：自動(dòng)節(jié)能待機(jī)(APS),模式和深度掉電模式，這三個(gè)功率節(jié)省功耗的功能顯著增強(qiáng)靈活性特點(diǎn)：1、柔性Smart Voltage技術(shù)2.7 V - 3.6 V讀/編程/擦除2、1.65V-2.5V或2.7V-3.6V/O選項(xiàng) 降低整體系統(tǒng)功耗3、優(yōu)化架構(gòu)的代碼，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)4、柔性塊鎖定 鎖定/解鎖任何座，保護(hù)上電5、低功耗6、128-bit保護(hù)寄存器1MCU RESET2 RESET 1 匸卩RST4III1RESET

5、1SW DIP-2A2!AOXTA6XT7 aT5XT?AI7 aTs XT?r.C5.-r.OEr?.VEo32Mbi-心 64MbicVPP分CTver*OEVCCQ*XVEtfRPGXDAYPGKDT52SFl(5uC3BD7uJPiGXDkg【CPDOdTdz區(qū)E4dT毎d7dTB9D：ldTs5TTVCC3O.UFHEADER 4X2SN74LVC1G14施密特觸發(fā)器是一種特殊的門電路，與普通的門電路不同，施密特觸發(fā)器有兩個(gè)閥值電壓，分別稱為正向閥值電壓和負(fù)向閥值電壓。這種單一的施密特 觸發(fā)器逆變器是專為1.65到5.5-V VCC運(yùn)作。該器件包含一個(gè)SN74LVC1G14 逆變器和

6、執(zhí)行布爾函數(shù)Y = AO施密特觸發(fā)器也有兩個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)，但與一般觸發(fā)器不同的是，施密特觸發(fā) 器采用電位觸發(fā)方式，其狀態(tài)由輸入信號(hào)電位維持；對(duì)于負(fù)向遞減和正向遞增 兩種不同變化方向的輸入信號(hào)，施密特觸發(fā)器有不同的閥值電壓。利用施密特觸發(fā)器狀態(tài)轉(zhuǎn)換過程中的正反饋?zhàn)饔?，可以把邊沿變化緩慢?周期性信號(hào)變換為邊沿很陡的矩形脈沖信號(hào)。輸入的信號(hào)只要幅度大于vi+, 即可在施密特觸發(fā)器的輸出端得到同等頻率的矩形脈沖信號(hào)。施密特觸發(fā)器的應(yīng)用：1、波形變換：可將三角波、正弦波等變換成矩形波2、脈沖波的整形：數(shù)字系統(tǒng)中，矩形脈沖在傳輸中經(jīng)常發(fā)生波形畸變，出現(xiàn) 上升沿和下降沿出現(xiàn)不夠理想的情況，可用施密特觸發(fā)器整形

7、后，獲得較理想 的矩形脈沖3、脈沖鑒幅：幅度不同、不規(guī)則的脈沖信號(hào)時(shí)加到施密特觸發(fā)器的輸入端時(shí), 能選擇幅度大于欲設(shè)值的脈沖信號(hào)進(jìn)行輸出。晶振作用：給單片機(jī)正常工作提供穩(wěn)定的時(shí)鐘信號(hào)。U3 VCC3U4 VCC3MAX3221MAX3221由一條線驅(qū)動(dòng)器，一條線接收器和一個(gè)帶有15-kV巳SD保護(hù)的 雙電荷泵。該器件可滿足TIA/EIA-232-F要求，并在一個(gè)異步通信控制器和串 行端口連接器之間提供接口。電荷泵和四個(gè)小型外接電容器可在3V到5.5V電 源電壓下工作。這些器件在數(shù)據(jù)信號(hào)率達(dá)到250 kbit / s和最髙的30-V/pis驅(qū)動(dòng) 輸出回轉(zhuǎn)率時(shí)工作。應(yīng)用：1、電池供電，手持，和便攜

8、式設(shè)備2、PDAs和拿上PCs3、筆記本，Subnoicbooks和筆記本電腦4、數(shù)碼相機(jī)5、移動(dòng)電話和無(wú)線設(shè)備RS232RS-232是現(xiàn)在主流的串行通信接口之一。L23MAX3221MAX809R是功能單一的MAX809/MAX810微處理器復(fù)位芯片。用于監(jiān)測(cè)微處理器和 其它邏輯供應(yīng)電壓系統(tǒng).它可以在上電、掉電、和節(jié)電情況下向微控制器提供復(fù) 位信號(hào)。當(dāng)電源電壓低于預(yù)設(shè)的門檻電壓時(shí)，器件會(huì)發(fā)出復(fù)位信號(hào)，直到在一 段時(shí)間內(nèi)電源電壓又恢復(fù)到高于門檻電壓為止。MAX809有低電平有效的復(fù)位輸岀,WMAX810有高電平有效的復(fù)位輸出。 典型值是17uA的低電平電流時(shí)MAX809/MAX810能理想地用

9、于便攜式，電池 供電的設(shè)備，它們使用3管腳的SOT23封裝。應(yīng)用：嵌入式控制器、電池供電系統(tǒng)、無(wú)線通信系統(tǒng)、PDA和手持式設(shè)備5-nW?UG 二SJ；叮 H H才一I IwgwXELUEUUAhIVAI)pnQsmAf ft卄-J1-1、IKKi|v&toyaiVKIVKAX|V60Q.IU|ipv”一 2.片IMfYJ ajIMMaIXJMU亠IIK 1II| l|IIIBIM 1gv rmerr onUW HF-I y rv i tn(n* ii*HiBr- A / I xHin i 6ii.Jift, I ill MUD ii m in iimin MHiin ti un i fi ni

10、 n a on xi hi r* 6i rn, uruon 叔e(cuò) Mil J &UU ?w.i vHim AIJ Min aim /i hi iu小 iivtfn /.I IM 叫III Ikil H Z HH 侮廠 mm ica I INN IHd U INI QQ4naih E U八 II IM l iilANanI)fM IHMIU 9 XH M!IJX *a 22yl-03- N*HK4ie*5*4 rl/ iaoy.?. Mnlsut a.*9 iw -ULOLOKAUg- W 8 Qau afi l.-.一Icctjmg s KQ9 IU_QH3S5.BS,nsula8：i!33S

11、8LUINI U41、m y W _ um f tiu 注 VT - T r、wS s c - um ia iM *! nil vim vi oin g MAJ WJ / imi r joi x Z KM ZJJ ft I Mi C3 UM l4i 4ulL b-llTl-w克 xs 18tuAAA555u u u:vtHOAT-U 一rlpaTU“VC一 ccuu-s03 “oaAorru iOQADiyU 8h2u3hvi mIhVl 6XV1、： *ri mj J1VI SVJ W1 %u M% l、, I m i mu tm u irri iu 101 IWVi z i AIYI1Y4

12、 YM UZlVi MlVi MVi *1 tlYl g % vi m ZIV1 va 11 vi st j IIIVI 1|6Y1 MU EATI 1W *A4U 、U m、i* E 1J rvi VJ vi vj f?r i *n! q，1丿 Im au、ti Hi I【IMagzwwUJHNkls 一,i粘tt呻s糕回s來民k來已母澆莊坦菸蟲歌呢，罡口沃炎-UDJ(M雲(yún) CETI) enqHG HOHcm它可以直接把電轉(zhuǎn)化為光LED FOR DEBUGVLrlo3JKLED ID3注EDD3LEDLED2LQ23904CD4066CD4066是四雙向模擬開關(guān)，主要用作模擬或數(shù)字信號(hào)的多路

13、傳輸。引 出端排列與cC4016 致，但具有比較低的導(dǎo)通阻抗。另外，導(dǎo)通阻抗在整個(gè) 輸入信號(hào)范圍內(nèi)基本不變。CD4066由四個(gè)相互獨(dú)立的雙向開關(guān)組成，每個(gè)開 關(guān)有一個(gè)控制信號(hào)，開關(guān)中的p和n器件在控制信號(hào)作用下同時(shí)開關(guān)。這種結(jié) 構(gòu)消除了開關(guān)晶體管閥值電壓隨輸入信號(hào)的變化，因此在整個(gè)工作信號(hào)范圍內(nèi) 導(dǎo)通阻抗比較低。與單通道開關(guān)相比，具有輸入信號(hào)峰值電壓范圍等于電源電 壓以及在輸入信號(hào)范圍內(nèi)導(dǎo)通阻抗比較穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。應(yīng)用:(1) 模擬信號(hào)開關(guān)/多路復(fù)用：信號(hào)選通、調(diào)制器、靜噪控制.解調(diào)器、削 波器、換向開關(guān)(2) 數(shù)字信號(hào)開關(guān)/多路復(fù)用3、傳輸門邏輯實(shí)現(xiàn)4、模擬到數(shù)字及數(shù)模轉(zhuǎn)換5、 數(shù)字控制頻率，阻

14、抗，相位和Analog Signal Gain匚IIL-1山CIIAX2 Cl IAN3 6I II W4 12SCL42TTENIVDDEN2EN3VSSEN4INOUT 1OLTT/IN 1IM 皿 T 2OCT;IN 2INrOUT 30 ITT? IN 3INOLTT 4OLTT/IN 4O.luFSCLOSCL3匚D4：蟲VS2576VS2576系列電壓調(diào)節(jié)器是單片集成電路，提供了所有轉(zhuǎn)換開關(guān)調(diào)節(jié)器的 有效功能，在極好的線路和負(fù)載調(diào)解下具有3A的驅(qū)動(dòng)能力。這種器件適合于 3.3V, 5V, 12V, 15V的固定電壓，和可調(diào)的輸出形式。只需最少數(shù)量的外圍器件，調(diào)節(jié)器就會(huì)被使用，內(nèi)部包

15、含有頻率補(bǔ)償和一 個(gè)固定頻率的振蕩器。VS2576系列提供了一個(gè)髙效的，比較流行的三端線性調(diào)節(jié)器，他從根根 上降低了半導(dǎo)體散熱片的尺寸，在許多情況下不需要散熱?，F(xiàn)在幾個(gè)不同的生產(chǎn)商已經(jīng)生產(chǎn)了由VS2576優(yōu)化制作的標(biāo)準(zhǔn)的電感器系 列，這個(gè)特性大大簡(jiǎn)化了功耗開關(guān)模式的設(shè)計(jì)。其他特性還包括在指定的輸入電壓和輸出負(fù)載條件下，保證4%輸出電壓 的誤差和10%振蕩器頻率的誤差。還包括外圍關(guān)閉電路，典型值為50uA備 用電流。輸出轉(zhuǎn)換還包括在出錯(cuò)條件下，環(huán)路電流限制和出于芯片保護(hù)熱敏關(guān) 閉電路。主要特點(diǎn)：1、3.3V, 5V, 12V, 15V的固定電壓和可調(diào)節(jié)的輸出形式2、可調(diào)節(jié)形式輸岀電壓的范圍在1.

16、23V到37V之間（對(duì)于高壓系列為57V）, 誤差范圍4%3、保證3A的輸出電流4、輸入電壓范圍，對(duì)于高壓系列為40V到60V5、僅僅需要四個(gè)外圍器件6、內(nèi)部振蕩器為52kHz的固定頻率7、TTL關(guān)斷電路能力，低功耗等待模式8、高效C39:穩(wěn)壓器二極管特點(diǎn)：總功耗：1、最大.1.3W； 2、工作電壓范圍：標(biāo)稱3.3 V到75 V （E24范 圍）IN5822: 3.（）安培壘肖特基整流器RED:交流線路頻率分頻器JuF繃用on 二.二琴ZC VYOVCC9FBUT二二 O/NQOZCINP89LPC938FDH (微控制器(MCU)8-bit 微控制器，帶有加速 two-clock 80C51

17、 核心 8 kb 的 3 V byte-erasable 閃 10-bit A/P 轉(zhuǎn)換器該P(yáng)89LPC938是一種單芯片微控制器，低成本封裝，基于一個(gè)高性能的處 理器結(jié)構(gòu)，指令執(zhí)行在2到4個(gè)時(shí)鐘周期的指令，六倍標(biāo)準(zhǔn)80C51器件。許多 系統(tǒng)級(jí)的功能已被納入P89LPC938,從而減少元件數(shù)量，電路板空間。主要特點(diǎn)：1、256-bytc RAM數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和輔助512-bytc片上RAM2、CCU提供PWM,輸入捕捉，輸出比較功能3、準(zhǔn)確度的內(nèi)部RC振蕩器時(shí)不需要外部振蕩器的操作組件。該RC振蕩器選 項(xiàng)可選，并&皿可調(diào)4、8-input復(fù)l()-bit的A/D轉(zhuǎn)換器.兩個(gè)可選擇的模擬比較器輸入和

18、參考源 功能：1、一個(gè)髙性能80C51 CPU提供111 ns指令周期222 ns所有除乘法和除法指令 時(shí)，在18 MHzo執(zhí)行，這是六倍的標(biāo)準(zhǔn)80C51性能運(yùn)行在相同的時(shí)鐘頻率較 低的時(shí)鐘頻率相同的性能結(jié)杲，降低功耗EMI。2、串行Flash ICP允許簡(jiǎn)單的生產(chǎn)與商用EPROM編碼程序員。閃光安全bits 防止讀數(shù)敏感的應(yīng)用程序。3、串行Flash 1SP允許編碼，而該設(shè)備是安裝在最終應(yīng)用。4、在應(yīng)用中的Fbsh程序存儲(chǔ)器的編程.這允許改變代碼在程序運(yùn)行。5、看門狗有獨(dú)立的片內(nèi)振蕩器，無(wú)需外部元件?？撮T狗預(yù)分頻器有8種選擇MCUXL LED l20LED：19CH AX I10VCCJCH

19、Z5iA313CHAX414CV.Wi15CHAX616CHAX7aiAXS23RESET ICP6SDAIISCI12XIMgxoun9Y316bW3CMPREF.KB15VDDMbCMPI KB16W.7TI/KBPPHIKHPC.iriX2BK3II.AD-PI60CBro：CIK2K3l：ADHP：2MOS1PC.3CIXIBXBI1ADAD“miCAP2.OICB.ADO-?I3RSTPLGTXD?13IX7GSDAPl.l/RXDPI2MSCLP 汀 XTALlnmi2CLKOUTVSS1：62126ADO24AD：22/ AD5:曲】AD5R35TXD2ON?R36RXDC*ON

20、P 般RXD2ON? R45TXDJONPMCU:TXD2 RXL)2ARM:TXD0 RXDOAMS1084-3.3可調(diào)和固定的電壓調(diào)節(jié)器AMS1084系列旨在提供5A輸岀電流和操作到IV input-vo-output差距。該裝置的漏失電壓為保證在最大輸出的最大1.5V當(dāng)前, 減少在低負(fù)載電流。片上微調(diào)調(diào)節(jié)參考電壓1%.電流限制也修剪，超負(fù)荷的壓 力下最小同時(shí)在條件穩(wěn)壓器和電源電路。該AMS1084設(shè)備的引腳與老式三端穩(wěn)壓器兼容，并在3鉛TO-220包裝，3提供和2鉛TO-263 (塑膠DD)和TO-252 (D PAK)包裝。特征：1、三端可調(diào)或固定 1.5V, 2.5V, 2.85V,

21、 3.0V, 3.3V, 3.5V 和 5.0V2、電流輸岀5A3、操作低至IV漏失4、線路調(diào)整：0.015%5、負(fù)載調(diào)整率：0.1%6、TO-220, TO-263 和 TO-252 封裝應(yīng)用：1、高效率線性穩(wěn)壓器2、用于開關(guān)電源的后穩(wěn)壓器3、微處理器供應(yīng)4、電池充電器5、恒流穩(wěn)壓器6、筆記本電腦/個(gè)人電腦耗材CORE雙核芯片，即在一枚芯片上封裝入兩個(gè)處理器。VCC5衛(wèi)UFr C47HEADER5X25X2的接插件，用于接線。SPI_INFCLK :VCC3:TXD1:In590DSPI OUTGNDrxdTHEADER 5X2復(fù)位電路復(fù)位電路是必不可少的一部分，復(fù)位電路的第一功能是上電復(fù)位

22、。一般微 機(jī)電路正常工作需要供電電源為5V5%,即4.755.25V。由于微機(jī)電路是時(shí) 序數(shù)字電路，它需要穩(wěn)定的時(shí)鐘信號(hào)，因此在電源上電時(shí)，只有當(dāng)VCC超過 4.75V低于5.25V以及晶體振蕩器穩(wěn)定工作時(shí)，復(fù)位信號(hào)才被撤除，微機(jī)電路 開始正常工作。單片機(jī)復(fù)位電路主要有四種類型：（1）微分型復(fù)位電路；（2）積分型復(fù)位 電路；（3）比較器型復(fù)位電路；（4）看門狗型復(fù)位電路。復(fù)位電路工作原理：VCC上電時(shí)，C充電，在10K電阻上出現(xiàn)電壓，使 得單片機(jī)復(fù)位；幾個(gè)毫秒后，C充滿，10K電阻上電流降為0,電壓也為（）, 使得單片機(jī)進(jìn)入工作狀態(tài)。VCC3I0K刁匸DllIX4I48行 RESETrs二 05110uF 7D121X4148DS1232LPS該DS1232LP/LPS芯片低