基于單片機控制的電動玩具車

1、基于單片機控制的電動玩具車學校：臨沂大學學院：機械工程學院專業(yè)：機械設計制造及其自動化學生：莊國華目錄摘要一、電動玩具車的基本構造介紹（一）電動玩具車基本構造簡圖1.伺服機的結構及工作原理2.伺服機的正反轉控制原理（二）直流伺服機的介紹（三） AT89C51單片機的介紹二、電動玩具車的功能說明三、電動玩具車的控制原理介紹（一）控制電路1玩具車控制電路圖2.控制電路中各部分作用（二）控制程序1.控制流程說明2.控制流程圖3.控制程序四、總結參考文獻摘要：本文是利用AT89C51單片機控制直流伺服機，使玩具車實現(xiàn)前進、后退、左轉、右轉。驅動玩具車的電動機采用直流伺服機，伺服電機可控制速度，位置精度

2、準確，體積小、重量輕、省電，扭力大可拉動較大的負荷。整個模型比較簡單，本文將主要介紹該電動玩具車的基本構造及控制原理。關鍵詞：AT89C51單片機 直流伺服機 小車一、電動玩具車的基本構造介紹該玩具小車主要有直流伺服機、AT89C51單片機和玩具車底座構成，利用直流伺服機驅動，單片機控制，來完成玩具車前進、后退、左轉、右轉等功能。（一）電動玩具車基本構造圖（二）直流伺服機的介紹1.伺服機的結構及工作原理該玩具車選用FUTABA S3003伺服機作為驅動器，該伺服機扭力大可拉動較大的負荷，體積小、重量輕、省電。伺服機以5V電源便可以推動，其外部3個引腳如下：黑色：GND 地線紅色：5V電源線白色

3、：控制信號伺服機是一個微型的伺服控制系統(tǒng)，主要結構有伺服控制電路、直流電機、減速齒輪組、電位器，具體的控制原理可以用下圖表示：工作原理是控制電路接收信號源的控制脈沖，并驅動電機轉動；齒輪組將電機的速度成大倍數(shù)縮小，并將電機的輸出扭矩放大響應倍數(shù)，然后輸出；電位器和齒輪組的末級一起轉動，測量伺服機機軸轉動角度；伺服控制電路板將電位器反饋的舵機轉動角度和控制脈沖比較，從而控制伺服機轉動。2.伺服機的正反轉控制原理由于舵機內部有一個基準電路，固定周期脈沖寬度約20ms，寬度1.5ms 的基準信號，有一個比較器，將外加信號與基準信號相比較，判斷出方向和大小，從而產生電機的轉動信號。當送出以下的正脈沖寬

4、度時，可以得到不同的控制效果：正脈沖寬度為0.3ms時，伺服機會反轉；正脈沖寬度為2.5ms時，伺服機會正轉； 正脈沖寬度為1.3ms時，伺服機回到中點。（三）AT89C51單片機的介紹 該玩具車核心硬件采用AT89C51芯片，是一種帶4K字節(jié)FLASH存儲器的低電壓、高性能CMOS 8位微處理器，并且與80C51插座完全兼容的特點，指令也完全一樣，錯誤編程后可以重新編程，直到正確為止，且價格比價低。二、電動玩具車的功能說明該玩具車的控制系統(tǒng)只是一個基本的簡易平臺，也可以根據需要做一些功能擴充，使其更加智能，由于使用伺服機控制，其動作的精度比較高，用途非常的廣泛，比如可用于較窄的人無法進入的管

5、道進行查看，像下水管道，大型工廠的排線管道，軍事上的排除炸彈等。不過該玩具車功能非常簡單，功能說明如下：1玩具車，直接由單片機來控制伺服機動作,控制2組伺服機做獨立的2輪后輪驅動；2.兩個伺服機的控制原理如表：車子動作1伺服機2伺服機前進正轉反轉后退反轉正轉左轉反轉正轉右轉正轉反轉3.玩具車由按鍵控制其前進、后退、左轉、右轉；4.電動玩具車各功實現(xiàn)方式 按鍵K1：前進按鍵K2：后退按鍵K3：左轉按鍵K4：右轉5.玩具車動作時指示燈閃爍三、電動玩具車的控制原理介紹（一）控制電路1玩具車控制電路圖在電源設計上使用4塊5號干電池供電，電壓為6V，而單片機工作電壓為5V，因此在電源的輸入端串接一只二極

6、管做降壓處理。玩具車控制原理電路圖 2.控制電路中各部分作用（1）伺服機的接口伺服機的接口所示如圖2。伺服機接口 為伺服機提供電源。（2）控制按鍵電路 按鍵電路用來控制小車前進、后退、左轉、右轉。（3）電源電路 電源電路 電源電路如圖4所示。為單片機和伺服機提供電源。（4）晶振電路晶振電路為單片機提供脈沖，晶振頻率范圍為1.233HZ。（5）復位電路復位電路使單片機復位。（二）控制程序 1.控制流程說明在主程序循環(huán)中掃描是否有按鍵，如有按鍵則執(zhí)行相對應的功能，若按下K1鍵車體前進，若按下K2鍵車體后退，若按下K3鍵車體左轉，若按下K4鍵車體右轉。所有按鍵動作都是等按鍵放開才開始執(zhí)行車體的動作。

7、由于伺服機的安裝是在左右兩側，必須明確兩伺服機的轉向與車體各個動作方向的關系，控制原理如表：車子動作1伺服機2伺服機前進正轉反轉后退反轉正轉左轉反轉正轉右轉正轉反轉2.控制流程圖控制流程圖3.控制程序（1）控制程序說明程序設計中，伺服機旋轉控制常數(shù)定義如下：dea equ 3； 伺服機正轉時間常數(shù)deb equ 25； 伺服機反轉時間常數(shù)ts equ 18； 脈沖信號個數(shù)前兩個時間常數(shù)為控制信號的實驗經驗值，程序設計中有0.1ms延時時間子程序當做基礎時基計數(shù)，可以產生近似0.3、2.5的脈沖寬度。第三個數(shù)值為每次使伺服機轉動多少步級，當值越大則伺服機轉動的角度越大，越小時伺服機轉動的角度越小

8、，動作約精細。（2）控制子程序說明:DELAY:延遲子程序LED_BL:工作指示閃爍PU_BACK:伺服機1反轉控制PU_FOR:伺服機1正轉控制DEL:0.1ms延遲子程序PUR_BACK:伺服機2反轉控制PUR_FOR:伺服機2正轉控制GO_FOR:車體前進GO_BACK:車體后退GO_LEFT:車體左轉GO_RIGHT:車體右轉（3）完整程序如下：eda equ 3； 伺服機正轉時間常數(shù)deb equ 25； 伺服機反轉時間常數(shù)ts equ 18； 脈沖信號個數(shù)k1 equ p0.3； 按鍵1引腳定義k2 equ p0.4； 按鍵2引腳定義k3 equ p0.5； 按鍵3引腳定義k4 e

9、qu p0.6； 按鍵4引腳定義wled equ p3.7； 工作指示燈引腳定義pul equ p1.7； 伺服機1控制線pur equ p1.6； 伺服機2控制線start:clr pul； 送出低電平至伺服機clr pur；call led_bl； led閃動，表示程序開始執(zhí)行l(wèi)oop:jb k1,x1； 未按下K1鍵則繼續(xù)掃描jnb k1,$； 等按鍵放開來call led_bl；call go_for； 車體前進jmp loop； 繼續(xù)循環(huán)執(zhí)行x1:jb k2,x2； 未按下K2鍵則繼續(xù)掃描jnb k2,$； 等按鍵放開來call led_bl；call go_bac； 車體后退jmp

10、 loop； 繼續(xù)循環(huán)執(zhí)行X2:jb k3,x3； 未按下K3鍵則繼續(xù)掃描Jnb k3,$； 等按鍵放開來call led_bl；call go_left； 車體左轉jmp loop； 繼續(xù)循環(huán)執(zhí)行x3:jb k4,x4； 未按下K4鍵則繼續(xù)掃描jnb k4,$； 等按鍵放開來call led_bl；call go_right； 車體右轉jmp loop； 繼續(xù)循環(huán)執(zhí)行x4:jmp loop； 繼續(xù)循環(huán)執(zhí)行delay: 延時子程序mov r6,#32h d1:mov r7,#64hdjnz r7,$djnz r6,d1djnz r5,delayretled_bl: 工作指示燈閃爍mov r4,

11、#02hl0:cpl wled； 位反向mov r5,#05h； 延遲50mscall delay；djnz r4,l0；setb wled；LED OFFretpu_back:setb pul； 伺服機反轉控制，送出高電平mov r4,#deba1:call deldjnz r4,a1clr pul； 送出低電平call loop1retpu_for:setb pul； 伺服機正傳控制，送出高電平mov r4,#deab1:call deldjnz r4,b1clr pul； 送出低電平call loop2ret del:mov r5,#01h； 0.1秒延時子程序delay1: mov r

12、6,#02hf1:mov r7,#11hdjnz r7,$djnz r6,f1djnz r5,delayretpur_back:setb pur； 伺服機反轉控制，送出高電平mov r4,#debg1:call deldjnz r4,g1clr pur； 送出低電平call loop1retpur_for:setb pur； 伺服機正傳展示，送出高電平mov r4,#deah1:call deldjnz r4,h1clr pur； 送出低電平call loop2retloop1:mov r4,#0c5hl:call deldjnz r4,lretloop2:mov r4,#0afhl1:cal

13、l deldjnz r4,l1retgo_for: 車體前進mov r3,#tsj1:call pu_forcall pur_backdjnz r3,j1retgo_back: 車體后退mov r3,#tss1:call pu_backcall pur_fordjnz r3,s1retgo_right: 車體左轉mov r3,#tsm1:call pu_backcall pur_backdjnz r3,m1retgo_left: 車體右轉mov r3,#tsq1:call pu_forcall pur_fordjnz r3,q1retend四、總結通過本次課程設計，也使我深刻體會到單片機應用廣泛。不僅讓我對學過的單片機知識有了很多的鞏固，同時也對單片機這一門課程產生了更大的興趣。在做課程設計的初期階段，難度很大，沒有頭緒。通過老師的幫助，在圖書館里、網上查閱資料，慢慢有了思路?？偟母惺苡幸韵聨追矫妫?這次課程設計讓自己更加認識到單片機重要性，涉及到生活中的方方面面，玩具車、電磁爐、豆?jié){