51單片機(jī)控制智能小車解析

1、智能小車控制單片機(jī)項(xiàng)目報(bào)告班級(jí)：自動(dòng)化21091姓名：邸維漢劉會(huì)麗石錢坤學(xué)號(hào)：102010330420101032152010103122目錄1、 前言方案設(shè)計(jì)與論證1）控制器模塊選取2）電機(jī)模塊選取3）電機(jī)驅(qū)動(dòng)器模塊選取4）電源模塊選取三、硬件設(shè)計(jì)1）主控系統(tǒng)2）電機(jī)模塊3）電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊4）電源模塊5）按鍵模塊四、軟件設(shè)計(jì)1）直行設(shè)計(jì)2）轉(zhuǎn)彎設(shè)計(jì)3）調(diào)速設(shè)計(jì)五、調(diào)試中存在的問題六、參考文獻(xiàn)一、前言：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?？梢娖溲芯恳饬x很大。本設(shè)計(jì)就是在這樣的背景下

2、提出的，指導(dǎo)教師已經(jīng)有充分的準(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?cè)O(shè)計(jì)的智能電動(dòng)小車該具有圓形運(yùn)行、三角形運(yùn)行、矩形運(yùn)行和三者一起運(yùn)行的功能。都是運(yùn)行一循環(huán)自動(dòng)停車。根據(jù)題目的要求，確定如下方案：在現(xiàn)有玩具電動(dòng)車的基礎(chǔ)上，加了四個(gè)按鍵，實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)車的運(yùn)行軌跡的啟動(dòng)，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(cè)的各種按鍵狀態(tài)實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)車的智能控制。這種方案能實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)車的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)控制，控制靈活、可靠，精度高，可滿足對(duì)系統(tǒng)的各項(xiàng)要求。本設(shè)計(jì)采用STC89C52單片機(jī)。以STC89C52控制核心，利用按鍵的動(dòng)作，控制電動(dòng)小汽車的軌跡。實(shí)現(xiàn)四種運(yùn)行軌跡。STC89C5

3、2是一款八位單片機(jī)，它的易用性和多功能性受到了廣大使用者的好評(píng)。二、方案設(shè)計(jì)與論證1）控制器模塊選取我們采用STC公司的STC89S52單片機(jī)作為主控制器，STC公司的單片機(jī)內(nèi)部資源比起ATME公司的單片機(jī)來要豐富的多，它在5V供電情況下，最多支持80M晶振、且內(nèi)部有512B的RAM數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、片內(nèi)含8k空間的可反復(fù)擦些1000次的Flash只讀存儲(chǔ)器、1K的EEPROM8個(gè)中斷源、4個(gè)優(yōu)先級(jí)、3個(gè)定時(shí)器、32個(gè)IO、片機(jī)自帶看門狗、雙數(shù)據(jù)指針等。但是不兼容Atmel。從方便使用的角度考慮，我們選擇了此方案2）電機(jī)模塊選取采用普通直流電機(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)控制的精確

4、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(dòng)車的速度控制。并且直流電機(jī)相對(duì)于步進(jìn)電機(jī)價(jià)格經(jīng)濟(jì)。3）電機(jī)驅(qū)動(dòng)器模塊選取采用電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片L298NoL298N為單塊集成電路，高電壓，高電流，四通道驅(qū)動(dòng)，可直接的對(duì)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(duì)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(shí)在依照芯片手冊(cè)，用程序輸入對(duì)應(yīng)的碼值，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)應(yīng)的動(dòng)作。4）電源模塊選取在本系統(tǒng)中，需要用到白電源有單片機(jī)的5V,L298N芯片的電源5V和電機(jī)的電源7-15V

5、。所以需要對(duì)電源的提供必須正確和穩(wěn)定可靠。用9V的鋅電源給前、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(dòng)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電源給單片機(jī)使用。三、硬件設(shè)計(jì)另外兩個(gè)前后輪共用另外兩個(gè)前后輪共用小車采用四輪驅(qū)動(dòng)，一側(cè)的前后兩個(gè)車輪共用一個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng),一個(gè)驅(qū)動(dòng)，調(diào)節(jié)左右車輪轉(zhuǎn)速從而達(dá)到控制轉(zhuǎn)向的目的。按鍵模塊電源模塊二系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖GNDPZHiiNVC|-GNDpi。PLIUxFMP01PI2P03PI3PWPhiPMPL5P05PL6P0i6P17P&7RXDP277XDP26175P25IntTP

6、24TOP23TlP22wP21RDPNORST鉉XTALIXTAL2口2ALEDPSENM51PZIILNipOpFP2.7亞.加P2.4P2.7£P2.3P2.6_7LP2.2P2.56P2.IP2.45E»2.0P2.34E?19XL_P2.12蟄P20ALErsrs實(shí)物連接:3.2、 電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊L298N驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)，它靠兩個(gè)引腳控制一個(gè)電機(jī)的運(yùn)動(dòng)。小車采用四輪驅(qū)動(dòng)，小車兩側(cè)的電機(jī)短接起來各接到L298N的一個(gè)輸出端。通過調(diào)制兩邊輪子的轉(zhuǎn)速或正反轉(zhuǎn)來達(dá)到控制小車轉(zhuǎn)向的目的。芯片引腳和功能如圖1,驅(qū)動(dòng)電路如圖2。ENA(B)IN1(IN3)IN2(IN4)電機(jī)運(yùn)行情

7、況HHL正轉(zhuǎn)HLH反轉(zhuǎn)H同IN2(IN4)同IN2(IN4)快速停止LXX停止+5V+12V<Port><Fott2><P&rta><Porti>INIVSSIN2VSIN3IN4OUT!0UT2ENA0UT3EHE0UT4S3EHAGWDJSENBL29EH94_J_吼%下13148l烏DlD8=1EQS06仆將L298N的IN0、1、2、3,接到P1.0至UP1.3上，ENAENB接至UP3.2、P3.3。3.3、 電機(jī)模塊電機(jī)模塊采用4塊電機(jī)同時(shí)驅(qū)動(dòng)，這里將同一側(cè)電機(jī)短接接到L298N的一個(gè)輸出端。電源模塊采用兩片7805電壓穩(wěn)壓5

8、V后給單片機(jī)系統(tǒng)和其他芯片供電供電，但缺點(diǎn)是壓降過大,消耗的功率過大，發(fā)熱量過大。3.4、 按鍵模塊本系統(tǒng)添加4個(gè)按鍵，用來選擇控制小車。并接于本系統(tǒng)添加4個(gè)按鍵，用來選擇控制小車。并接于P2.0到P2.3口上。S1P2.0SW-PBS2P21一一.SW-PBS3P2.2.一SW-PBS4P23:SW-PBGND四、軟件設(shè)計(jì)小車直行設(shè)計(jì):若要求小車直走，這需要給4個(gè)電機(jī)正轉(zhuǎn)命令。根據(jù)L298N芯片手冊(cè)ENA(B)IN1(IN3)IN2(IN4)電機(jī)運(yùn)行情況HHL正轉(zhuǎn)HLH反轉(zhuǎn)H同IN2(IN4)同IN2(IN4)快速停止LXX停止這里將P1=0xfa。4.1、 小車轉(zhuǎn)彎設(shè)計(jì)：若要求小車轉(zhuǎn)彎，需

9、要給一側(cè)電機(jī)正轉(zhuǎn)，一側(cè)電機(jī)反轉(zhuǎn)或者不旋轉(zhuǎn)。這樣將P1=0xf8或者P1=0xf9.4.2、 小車調(diào)速設(shè)計(jì)：若要求車調(diào)速，只需用PWMB控制L298N的ENA和ENB就可以對(duì)小車進(jìn)行調(diào)速。這里我使用定時(shí)器T0的工作模式2自動(dòng)重裝。并賦初值TH0=0xf6;TL0=0xf6;產(chǎn)生高頻脈沖。*UC語言源代碼實(shí)現(xiàn):#include<reg51.h>#defineucharunsignedchar#defineuintunsignedintvoidtrigon(uint,uint,uint,uint,uint,uint);voidround(uint,uint);voidrectangle(

10、uint,uint,uint,uint,uint,uint,uint,uint);voiddelay(uintk);voidPWMA(ucharn);voidPWMB(ucharn);ucharkeys();sbitP3_2=P3A2;sbitP3_3=P3A3;voidmain()ucharkey;TMOD=0x12;EA=1;ET0=1;ET1=1;TH0=0xf6;TL0=0xf6;TH1=(65536-50000)/256;TL1=(65536-50000)%256;TR0=1;TR1=1;P2=0XFF;while(1)(jump=0;key=keys();/c穩(wěn)定運(yùn)行d轉(zhuǎn)向e穩(wěn)定運(yùn)

11、行f轉(zhuǎn)向g穩(wěn)定運(yùn)行h轉(zhuǎn)向if(key=0xfe)/cdefghtrigon(30,5,30,10,30,16);if(key=0xfd)round(13,70);/c穩(wěn)定運(yùn)行d轉(zhuǎn)向e穩(wěn)定運(yùn)行f轉(zhuǎn)向g穩(wěn)定運(yùn)行h轉(zhuǎn)向i穩(wěn)定運(yùn)行j轉(zhuǎn)向if(key=0xfb)/cdefghijrectangle(30,4,30,4,30,4,30,16);if(key=0xf8)(trigon(30,5,30,10,30,16);jump=0;delay(1000);round(13,70);jump=0;delay(1000);rectangle(30,4,30,4,30,4,30,16);)voidtimer0(

12、)interrupt1(num0+;)voidtimer1()interrupt3(num1+;TH1=(65536-50000)/256;TL1=(65536-50000)%256;)voidtrigon(uintc,uintd,uinte,uintf,uintg,uinth)(uintaa,bb,cc,dd,ee;aa=c+d;bb=aa+e;cc=bb+f;dd=cc+g;ee=dd+h;delay(3000);num1=0;num0=0;while(!jump&&key!=0)if(num1<c&&num1>=1)/正轉(zhuǎn)穩(wěn)定運(yùn)行(P1=0xf

13、a;PWMB(70);PWMA(70);)if(num1>c+1)&&num1<=aa)/轉(zhuǎn)向(P1=0xf8;PWMB(50);PWMA(80);)if(num1>(aa+1)&&num1<=bb)/正轉(zhuǎn)穩(wěn)定(P1=0xfa;PWMB(70);PWMA(70);)if(num1>(bb+1)&&num1<=cc)/轉(zhuǎn)向(P1=0xf8;PWMB(60);PWMA(65);)if(num1>(cc+1)&&num1<=dd)/正轉(zhuǎn)穩(wěn)定運(yùn)行(P1=0xfa;PWMB(70);PWMA(70);轉(zhuǎn)向if(num1>(dd+1)&&num1<=ee)(P1=0xf8;PWMB(65);PWMA(35);if(num1>ee)/停止(num1=0;num0=0;P1=0xf0;jump=1;P3_2=0;P3_3=0;key=0;voidPWMA(ucharn)(if(num0<n)P3_2