智能小車項目報告

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上宜賓職業(yè)技術(shù)學(xué)院小車智能功能的實現(xiàn)項目設(shè)計報告項目設(shè)計題目：小車智能功能的實現(xiàn) 系 部：電子信息與控制工程系班 級：電 子 11201 班 組 號： 第 四 組 小 組 成 員： 陳鼎 徐成焱 毛池貴 浦東 指 導(dǎo) 教 師： 羅 德 雄 二一三年十一月二十五日目錄引言.3一、方案論證.4二、小車車體設(shè)計.7三、硬件系統(tǒng)設(shè)計.81、單片機最小系統(tǒng).82、電機驅(qū)動電路.9四、軟件系統(tǒng)設(shè)計.10五、 系統(tǒng)的制作、仿真與調(diào)試.14六、 總結(jié).14引言當(dāng)今世界，傳感器技術(shù)和自動控制技術(shù)正在飛速發(fā)展，機械、電氣和電子信息已經(jīng)不再明顯分家，自動控制在工業(yè)領(lǐng)域中的地位已經(jīng)越來越重要，

2、“智能”這個詞現(xiàn)在也已經(jīng)成為了熱門詞匯?，F(xiàn)在國外的自動控制盒傳感器技術(shù)已經(jīng)達到了很高水平，特別是日本，比如日本本田制作的機器人，其仿人雙足行走已經(jīng)做的十分逼真，而且具有一定的學(xué)習(xí)能力。作為機械行業(yè)的代表產(chǎn)品汽車，其與電子信息產(chǎn)業(yè)的融合速度也顯著提高，呈現(xiàn)出兩個明顯的特點：一是電子裝置占汽車整車的價值量比例逐步提高，汽車將由以機械產(chǎn)品為主向高級的機電一體化方向發(fā)展，汽車電子產(chǎn)業(yè)也很有可能成為依托整車制造業(yè)和用車提高配置而快速成為新的增長點；二是汽車開始向電子化、多媒體化和智能化方向發(fā)展，使其不僅作為一種代步工具、同時能具有交通、娛樂、辦公和通訊等多種功能。為了適應(yīng)機電一體化的發(fā)展在汽車智能化方向

3、的發(fā)展要求，提出簡易智能小車的構(gòu)想，目的在于：通過獨立設(shè)計并制作一輛具有簡單智能化的簡易小車，獲得項目整體設(shè)計的能力，并掌握多通道多樣化傳感器綜合控制的方法，此項目設(shè)計是在以自己做的小車為基礎(chǔ)上，采用AT89C52單片機作為控制核心，實現(xiàn)智能小車功能。一、方案論證總體方案設(shè)計： 根據(jù)題目，我們設(shè)計了以下方案并進行了綜合的比較論證，智能電動小車系統(tǒng)由主控模塊、電源模塊、超聲波傳感器模塊、電機驅(qū)動模塊、顯示模塊、蜂鳴模塊構(gòu)成。1、 主控制器模塊方案一：采用凌陽公司的16位單片機，它是16位控制器，具有體積小、驅(qū)動能力高、集成度高、易擴展、可靠性高、功耗低、結(jié)構(gòu)簡單、中斷處理能力強等特點。處理速度高

4、，尤其適用于語音處理和識別等領(lǐng)域。但是當(dāng)凌陽單片機應(yīng)用語音處理和辨識時，由于其占用的CPU資源較多而使得凌陽單片機同時處理其它任務(wù)的速度和能力降低。本系統(tǒng)主要是進行尋跡運行的檢測以及電機的控制。如果單純的使用凌陽單片機，在語音播報的同時小車的控制容易出現(xiàn)不穩(wěn)定的情況。從系統(tǒng)的穩(wěn)定性和編程的簡潔性考慮，我們放棄了單純使用凌陽單片機而考慮其它的方案。方案二：采用Atmel公司的AT89S52單片機作為主控制器。AT89S52是一個低功耗，高性能CMOS 8位單片機，片內(nèi)含4k Bytes ISP(In-system programmable)的可反復(fù)擦寫1000次的Flash只讀程序存儲器，器件采

5、用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)制造，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)及80C52引腳結(jié)構(gòu)，芯片內(nèi)集成了通用8位中央處理器和ISP Flash存儲單元，功能強大的微型計算機的AT89S52可為許多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高性價比的解決方案。AT89S52具有如下特點：40個引腳，4k Bytes Flash片內(nèi)程序存儲器，128 bytes的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器（RAM），32個外部雙向輸入/輸出（I/O）口，5個中斷優(yōu)先級2層中斷嵌套中斷，2個16位可編程定時計數(shù)器,2個全雙工串行通信口，看門狗（WDT）電路，片內(nèi)時鐘振蕩器。由于89S52單片機的資源已經(jīng)可以滿足設(shè)計需要，且51單片機價格

6、上有優(yōu)勢。從方便實用不浪費資源的角度考慮，我們選擇了方案二。2、 電源模塊由于本系統(tǒng)需要電池供電，我們考慮了如下集中方案為系統(tǒng)供電。此模塊借用網(wǎng)絡(luò)資料。方案一： 采用10節(jié)1.5V干電池供電，電壓達到15V，經(jīng)7812穩(wěn)壓后給直流電機供電，然后將12V電壓再次降壓、穩(wěn)壓后給單片機系統(tǒng)和其他芯片供電。但干電池電量有限，使用大量的干電池給系統(tǒng)調(diào)試帶來很大的不便，因此，我們放棄了這種方案。方案二：采用3節(jié)4.2V可充電式鋰電池串聯(lián)共12.6V給直流電機供電，經(jīng)過7812的電壓變換后給支流電機供電，然后將12V電壓再次降壓、穩(wěn)壓后給單片機系統(tǒng)和其他芯片供電。鋰電池的電量比較足，并且可以充電，重復(fù)利用，

7、因此，這種方案比較可行。但鋰電池的價格過于昂貴，使用鋰電池會大大超出我們的預(yù)算，因此，我們放棄了這種方案。方案三：采用1塊充電鋰電池為直流電機供電，將12V電壓降壓、穩(wěn)壓后給單片機系統(tǒng)和其他芯片供電。充電電池具有較強的電流驅(qū)動能力以及穩(wěn)定的電壓輸出性能。雖然充電電池的體積過于龐大，在小型電動車上使用極為不方便，但由于我們的車體設(shè)計時留出了足夠的空間，并且充電電池的價格比較低。因此我們選擇了此方案。方案四：調(diào)試時直接用開關(guān)電源，調(diào)到12V進行調(diào)試。綜上考慮，我們選擇了方案四。3、超聲波傳感器模塊方案一：采用簡易光電傳感器結(jié)合外圍電路探測，但實際效果并不理想，對行駛過程中的穩(wěn)定性要求很高，且誤測幾

8、率較大，易受光線環(huán)境和路面介質(zhì)影響。在使用過程極易出現(xiàn)問題，而且容易因為該部件造成整個系統(tǒng)的不穩(wěn)定。故最終未采用該方案。方案二：采用超聲波傳感器，根據(jù)時間差可以精確地測量前方障礙物的距離，精度高，價格合理，可以通過調(diào)整軟件算法，改變小車的避障精度。并且可以控制小車與前方障礙物的距離大小來使小車做出反應(yīng)，智能化高。通過比較，我們選取第二種方案來實現(xiàn)循跡。 4、 電機驅(qū)動模塊方案一：采用專用芯片L298N作為電機驅(qū)動芯片。L298N是一個具有高電壓大電流的全橋驅(qū)動芯片，它相應(yīng)頻率高，一片L298N可以分別控制兩個直流電機，而且還帶有控制使能端。用該芯片作為電機驅(qū)動，操作方便，穩(wěn)定性好，性能優(yōu)良。方

9、案二：對于直流電機用分立元件構(gòu)成驅(qū)動電路。由分立元件構(gòu)成電機驅(qū)動電路，結(jié)構(gòu)簡單，價格低廉，在實際應(yīng)用中應(yīng)用廣泛。但是這種電路工作性能不夠穩(wěn)定。因此，我們選用了方案一 。5、 顯示模塊方案一：使用液晶顯示屏顯示時間。液晶顯示屏（LCD）優(yōu)點是：低耗電量、無輻射危險，平面直角顯示以及影象穩(wěn)定不閃爍等優(yōu)勢，可視面積大，畫面效果好，分辨率高，抗干擾能力強等。缺點是：液晶顯示屏是以點陣的模式顯示各種符號，需要利用控制芯片創(chuàng)建字符庫。編程工作量大，控制器的資源占用較多，在使用時，不能有靜電干擾，否則易燒壞液晶的顯示芯片，不易維護，其成本也偏高。并且本系統(tǒng)只需要顯示時間，信息量比較少，因此并不適于選用液晶顯

10、示屏。方案二：使用數(shù)碼管顯示行駛時間。數(shù)碼管具備數(shù)字接口，顯示清晰，價格較低，作為時間顯示的器件性價比非常高，方便易行。決定采用數(shù)碼管顯示行駛時間。6、 蜂鳴模塊 方案一 采用普通發(fā)光二極管和蜂鳴器分別發(fā)出聲光報警，該方案雖能達到題目要求，但是蜂鳴器發(fā)出聲音刺耳，而且受到其他指示燈的影響，發(fā)光二極管報警也不夠突出。方案二 采用超高亮發(fā)光二極管和語音芯片ISD1730組成聲光報警，該方案避免了方案一所有缺點。語音芯片聲音清晰，超高發(fā)亮的發(fā)光二極管作用非常明顯。所以我們選擇了方案二。二、小車車體設(shè)計三、硬件系統(tǒng)設(shè)計 1、單片機最小系統(tǒng)采用Atmel公司的AT89S51單片機，不用燒寫器而只用串口或

11、者并口下載線就可以往單片機中下載程序。我們在開發(fā)過程中使用開發(fā)版，方便程序的調(diào)試和整機的測試，待系統(tǒng)調(diào)試完成后，將單片機從開發(fā)板安裝在小車底座板上方便及時調(diào)試。積木式連接還方便拆卸以便于其他項目的開發(fā)與調(diào)試。單片機最小系統(tǒng)圖時鐘電路系統(tǒng)的時鐘電路設(shè)計是采用的內(nèi)部方式，即利用芯片內(nèi)部的振蕩電路。AT89單片機內(nèi)部有一個用于構(gòu)成振蕩器的高增益反相放大器。引腳XTAL1和XTAL2分別是此放大器的輸入端和輸出端。這個放大器與作為反饋元件的片外晶體諧振器一起構(gòu)成一個自激振蕩器。外接晶體諧振器以及電容C1和C2構(gòu)成并聯(lián)諧振電路，接在放大器的反饋回路中。對外接電容的值雖然沒有嚴(yán)格的要求，但電容的大小會影響

12、震蕩器頻率的高低、震蕩器的穩(wěn)定性、起振的快速性和溫度的穩(wěn)定性。因此，此系統(tǒng)電路的晶體振蕩器的值為12MHz，電容應(yīng)盡可能的選擇陶瓷電容，電容值約為22F。更好地保證震蕩器穩(wěn)定和可靠地工作。復(fù)位電路復(fù)位是由外部的復(fù)位電路來實現(xiàn)的。片內(nèi)復(fù)位電路是復(fù)位引腳RST通過一個斯密特觸發(fā)器與復(fù)位電路相連，斯密特觸發(fā)器用來抑制噪聲，它的輸出在每個機器周期的S5P2，由復(fù)位電路采樣一次。復(fù)位電路通常采用上電自動復(fù)位和按鈕復(fù)位兩種方式，此電路系統(tǒng)采用的是上電與按鈕復(fù)位電路，如圖所示。當(dāng)時鐘頻率選用6MHz時，C取22F，Rs約為200，Rk約為1K。2、電機驅(qū)動電路由于單片機輸出的信號不僅點壓偏低，而且負(fù)載能力不

13、夠，不能用來直接驅(qū)動電機L298驅(qū)動芯片是性能優(yōu)越的小型直流電機驅(qū)動芯片之一。它可被用來驅(qū)動二個直流電機。在46V的電壓下，可以提供2A的驅(qū)動電流。L298還有過熱自動關(guān)斷功能，并有反饋電流檢測功能，符合電機驅(qū)動的需要。因此需要使用驅(qū)動芯片L298，單片機輸出的信號，經(jīng)過L298實現(xiàn)功率的放大，從而驅(qū)動電機工作。L298芯片是一種高壓，大電流雙全橋式驅(qū)動器，其設(shè)計是為接受標(biāo)準(zhǔn)TTL邏輯電平信號和驅(qū)動電感負(fù)載的。電路原理圖如下圖所示：四、軟件系統(tǒng)設(shè)計小車程序設(shè)計如下：#include#include uchar unsigned char#include uint unsigned intsbi

14、t moto1=P22;sbit moto2=P23;sbit moto3=P24;sbit moto4=P25;sbit k0=P30; / 暫停 開始sbit k1=P31; / 向前 向后sbit k2=P32; / 向右轉(zhuǎn)sbit k3=P33; / 向左轉(zhuǎn)sbit k4=P34; / 加速sbit k5=P35; / 減速sbit speak=P37;sbit ENA=P26;sbit ENB=P27;uintt,temp;uintcount;void delay(uint z)uintx,y;for(x=z;x0;x-)for(y=110;y0;y-);voidint() TMOD

15、=0x01; /工作模式選擇 /中斷設(shè)置 TH0=(65536-1000)/256; /裝初值 TLO=(65536-1000)%256; /12MZ晶振，10ms P1=1; TR0=1; ET0=1; EA=0;count=20;void kg()while(k0=0&EA=1) /暫停 delay(5);if(k0=0&EA=1) EA=0;moto1=moto2=moto3=moto4=0;P1=1; while(k0=0&EA=0) /開始 DELAY(5); IF(K0=0&EA=0) EA=1; P1=0; moto1=1;moto3=1;moto2=0;moto4=0; whi

16、le(k1=0&moto1=0) /前進 delay(5); if(k1=0&moto1=0) moto1=1; moto3=1; moto2=0; moto4=0; P1=0; while(k2=0) /右轉(zhuǎn) delay(5); if(k2=0) moto1=1; moto2=0; moto3=0; moto4=1; P1=0; while(K3=0) /左轉(zhuǎn) delay(5);if(k=3)moto=0;moto2=1;moto3=1;moto4=0;P1=0;if(k4=0) delay(5); if(k4=0) count+=10;if(count=100) count=100; wh

17、ile(!k4); /等待鍵松開 void main(void) int();while(1) kg(); void PWM()interrupt1 /定時器1pwm脈沖波的輸出TH0=(65536-1000)/256;TL0=(65536-1000)%256;t+;if(t=100) t=0; /一共分成100份if(tcount) ENA=1;ENB=1; /電機導(dǎo)通階段else ENA=0;ENB=0; /電機關(guān)閉階段五、系統(tǒng)的制作、仿真與調(diào)試六、總結(jié)通過這幾周的項目設(shè)計，我們對一些專業(yè)知識和單片機應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計有了更深的了解，同時也嘗試著去應(yīng)用自己的所掌握的知識。本次電子課程設(shè)計主要是對

18、已學(xué)習(xí)的單片機應(yīng)用技術(shù)，單片機程序流程圖的綜合應(yīng)用，同時加上電路等知識，設(shè)計完成了利用軟件的檢測程序運行調(diào)試。經(jīng)過幾天的奮戰(zhàn),我們感受很深。 我們第四組四個人分工合作，一塊兒討論設(shè)計了這個項目的實施步驟。在討論中發(fā)現(xiàn)不足。設(shè)計過程中深感自己在培養(yǎng)動手能力這方面欠缺很大。同時，這次我們積極的通過上網(wǎng)查資料，查閱單片機方面書籍等資源。在我們這一組同學(xué)的共同努力下，我們圓滿完成了從項目設(shè)計，PPT演示文稿，單片機程序設(shè)計等環(huán)節(jié)。這個項目設(shè)計作為一次鍛煉，培養(yǎng)了我們或多或少善于動手，樂于動手的習(xí)慣。 單片機應(yīng)用課程設(shè)計不僅給我們提供了一個很好的展現(xiàn)自己所學(xué)知識的平臺,又是對自己所學(xué)知識的一次考核、檢驗。 我們運用各自在各方面的優(yōu)勢