電子設(shè)計(jì)大賽智能小車設(shè)計(jì)報(bào)告

PAGE簡(jiǎn)易智能電動(dòng)車學(xué)校：遼寧工程技術(shù)大學(xué)小組成員：日期：2011年8月4日PAGEi摘要本設(shè)計(jì)以STC89C52單片機(jī)為控制核心。經(jīng)光敏電阻和紅外對(duì)射完成循跡，尋光以及躲避障礙物，測(cè)距的檢測(cè)，經(jīng)比較器LM393進(jìn)入單片機(jī)。單片機(jī)通過(guò)內(nèi)部程序完成對(duì)小車的控制。關(guān)鍵字：控制；檢測(cè)；紅外對(duì)射；智能小車；TheabstractThisdesigntoSTC89C52microcontrollerascontrolcore.ThephotoconductiveresistanceandinfraredDuiShecompletefollowmark,lightandevadesobstaclesforthedetectionofcomparison,theLM393intothemicrocontroller.Theinternalprocessofsinglechipthroughcompletecontrolofthecar.Keyword:control;Detection;InfraredDuiShe;Intelligentcar;目錄1方案論證與比較 12各模塊的選擇方案 12.1電源模塊選擇方案 12.2系統(tǒng)控制模塊方案 22.3紅外對(duì)射模塊方案 22.4恒流源模塊 22.5比較器轉(zhuǎn)換模塊 23系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 33.1電源電路設(shè)計(jì) 33.2恒流源電路設(shè)計(jì) 43.3電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊 53.4循跡檢測(cè)設(shè)計(jì) 53.5測(cè)距檢測(cè)設(shè)計(jì) 63.6避障檢測(cè)設(shè)計(jì) 74系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 75系統(tǒng)調(diào)試 96結(jié)論 107參考文獻(xiàn) 11PAGE4第4頁(yè)共11頁(yè)1方案論證與比較方案一：用一片STC89C52單片機(jī)作為核心，控制整個(gè)小車，并在紅外循跡，紅外尋光，紅外避障等模塊。方案二：用兩片STC89C52單片機(jī)作為主控芯片，其中一片控制紅外循跡，紅外尋光，紅外避障等模塊檢測(cè)，另一片檢測(cè)紅外測(cè)距模塊。在符合開關(guān)燈時(shí)間、明暗程度和交通狀況時(shí)，燈打開，并且第一片單片機(jī)能單獨(dú)控制每盞燈。以上兩種都能完成題目要求，但是第二種方案能使兩片單片機(jī)分別工作，避免了一片單片機(jī)工作程序太大而容量不足的缺點(diǎn)，且能達(dá)到節(jié)能的效果，故選擇第二種方案。2各模塊的選擇方案2.1電源模塊選擇方案方案一：采用電池作為電源直接輸入直流后，用多個(gè)穩(wěn)壓器穩(wěn)壓得到理想的不同幅值直流電源。這種方法獲取電源方便，且電源輸出電流能力大。缺點(diǎn)是：直流電流放電受到自身影響大，放電時(shí)間受限不能長(zhǎng)時(shí)間工作，而且價(jià)格昂貴，不符合節(jié)能的實(shí)際電路特征要求。方案二：采用變壓器將220V電壓變壓后，經(jīng)整流橋整流濾波，再經(jīng)三端穩(wěn)壓器穩(wěn)壓后等到直流電源。這種電路實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單靈活，且能輸出多種直流電源，滿足了電路的要求。鑒于以上分析，本設(shè)計(jì)采用第二種方案。2.2系統(tǒng)控制模塊方案選擇STC89C52單片機(jī)進(jìn)行系統(tǒng)的控制。該單片機(jī)具有IAP功能，支持在線下載，且內(nèi)部集成了EEPROM，STC98C52是我們比較熟悉的一種常用的單片機(jī)，指令系統(tǒng)和AT89C52兼容，價(jià)格便宜，較容易購(gòu)買。2.3紅外對(duì)射模塊方案方案一：應(yīng)用軟件中的中斷和定時(shí)器來(lái)設(shè)計(jì)軟件控制，但是編寫這種程序復(fù)雜且精度較低，調(diào)試很困難，占用資源也較多，斷電后時(shí)鐘會(huì)停止運(yùn)行，供電后時(shí)間顯示出現(xiàn)錯(cuò)誤。方案二：采用紅外對(duì)射檢測(cè)，電路簡(jiǎn)單，精度高，只要將檢測(cè)到的高低電平數(shù)據(jù)讀取送到單片機(jī)即可，占用資源少，供電后時(shí)間顯示不會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤。鑒于以上的比較分析，采用第二種方案。2.4恒流源模塊有運(yùn)算放大器LM324和大功率三極管構(gòu)成的恒流電路，將將電流轉(zhuǎn)換成電壓參數(shù)進(jìn)行控制，具有控制方便，線性好的特點(diǎn)，使用的元件也都是很普遍的，易于實(shí)現(xiàn)，經(jīng)實(shí)驗(yàn)，效果非常好，是本系統(tǒng)的一大特點(diǎn)。2.5比較器轉(zhuǎn)換模塊采用多個(gè)LM393進(jìn)行D/A轉(zhuǎn)換，這種芯片輸出電壓可以達(dá)到基準(zhǔn)電壓的兩倍，并且轉(zhuǎn)換速度快，低功耗，性價(jià)比非常高，能滿足獨(dú)立控制的要求。3系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)如圖3.1.1所示系統(tǒng)主要包含電源設(shè)計(jì)、恒流源設(shè)計(jì)、D/A轉(zhuǎn)換、路面檢測(cè)設(shè)計(jì)，光源檢測(cè)設(shè)計(jì)，顯示模塊設(shè)計(jì)，電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)和金屬檢測(cè)設(shè)計(jì)。圖3.1.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)3.1電源電路設(shè)計(jì)如圖3.1.2所示，220V交流電壓源經(jīng)過(guò)變壓器變壓、橋式整流、濾波、三端穩(wěn)壓后，輸出+12V，-12V，和+5V，-5V穩(wěn)壓供給系統(tǒng)電路。圖3.1.2電源電路3.2恒流源電路設(shè)計(jì)電路由三部分組成：集成運(yùn)算放大器、緩沖電路和取樣電路，如圖3.2.1所示。此恒流源電路帶負(fù)載能力非常強(qiáng)，且線性很好了。有TLC5615D/A轉(zhuǎn)換器輸出的電壓經(jīng)過(guò)電阻和分壓后在輸入到集成運(yùn)算放大器的3號(hào)引腳，由集成運(yùn)放特性可知，,流過(guò)電阻的電流/,即流過(guò)LED的電流/。此恒流源電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但性能非常優(yōu)秀。圖3.2.1恒流源電路3.3電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊采用專用芯片L298N作為電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片。L298N是一個(gè)具有高電壓大電流的全橋驅(qū)動(dòng)芯片，它相應(yīng)頻率高，一片L298N可以分別控制兩個(gè)直流電機(jī)，而且還帶有控制使能端。用該芯片作為電機(jī)驅(qū)動(dòng)，操作方便，穩(wěn)定性好，性能優(yōu)良。L2983.4循跡檢測(cè)設(shè)計(jì)用光敏電阻組成光敏探測(cè)器。光敏電阻的阻值可以跟隨周圍環(huán)境光線的變化而變化。當(dāng)光線照射到白線上面時(shí)，光線發(fā)射強(qiáng)烈，光線照射到黑線上面時(shí)，光線發(fā)射較弱。因此光敏電阻在白線和黑線上方時(shí)，阻值會(huì)發(fā)生明顯的變化。將阻值的變化值經(jīng)過(guò)比較器就可以輸出高低電平。圖3.6.1紅外反射光電傳感器循跡檢測(cè)電路3.5測(cè)距檢測(cè)設(shè)計(jì)采用紅外透射光電傳感器進(jìn)行交通狀況的檢測(cè)，在小車車軸上安裝一碼盤，小車行駛過(guò)程中，碼盤不斷阻擋紅外透射光電傳感器，從而產(chǎn)生高低電平并傳送到單片機(jī)上，經(jīng)過(guò)軟件控制達(dá)到對(duì)路程的檢測(cè)。3.6避障檢測(cè)設(shè)計(jì)如圖3.7.1所示，小車下端引出紅外對(duì)射管通過(guò)電壓比較器引回單片機(jī)，通過(guò)高低電平來(lái)檢測(cè)燈是否出跑道。圖3.7.1避障檢測(cè)電路4系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)框圖如4.1.1所示：系統(tǒng)進(jìn)入初始化后進(jìn)入主程序并分為以下幾種模式：循跡，尋光以及躲避障礙物，測(cè)距模式。圖4.1.1系統(tǒng)軟件框圖圖4.1.2循跡模式圖4.1.3測(cè)距模式圖4.1.4尋光模式圖4.1.5避障模式5系統(tǒng)調(diào)試整體焊接完畢以后，先對(duì)硬件進(jìn)行檢查，連接有無(wú)錯(cuò)誤，再逐步對(duì)各個(gè)模塊進(jìn)行調(diào)試。首先對(duì)主控單元進(jìn)行調(diào)試，載入按鍵程序、時(shí)鐘和液晶模塊程序。按鍵加不能正常運(yùn)行，查看連接電路，發(fā)現(xiàn)有一條連線沒(méi)有焊接。接著液晶顯示出現(xiàn)問(wèn)題，每次關(guān)掉電源，液晶上的時(shí)間秒、分和月總是變化，沒(méi)有按照預(yù)想會(huì)掉電后仍正常運(yùn)行，進(jìn)過(guò)多次測(cè)試，仍不正常。在其他單片機(jī)上測(cè)試此程序正常，于是進(jìn)行了硬件的檢查，最后確定為硬件問(wèn)題。經(jīng)過(guò)查找是杜邦線接觸問(wèn)題，用焊錫焊接杜邦線后重新測(cè)試，顯示正常，調(diào)節(jié)也正常。其次對(duì)路燈開關(guān)進(jìn)行調(diào)節(jié)，電源打開燈亮，但是電源關(guān)掉以后燈不滅，經(jīng)過(guò)多次電壓測(cè)量發(fā)現(xiàn)控制燈的電源不在芯片主電源上，改過(guò)線路之后，燈亮正常。然后對(duì)紅外對(duì)射進(jìn)行測(cè)試，擋住光時(shí)，燈沒(méi)有亮，查找原因是電壓沒(méi)有進(jìn)入單片機(jī)。于是對(duì)紅外對(duì)射管進(jìn)行測(cè)試，黑管上的電壓不正常，經(jīng)過(guò)換管和焊接和多次調(diào)試，顯示正常。對(duì)故障檢測(cè)進(jìn)行測(cè)試，反饋低電平不能正常接收。通過(guò)添加電壓比較器，顯示正常。最后進(jìn)行整體調(diào)試6結(jié)論本設(shè)計(jì)以STC89C52單片機(jī)為控制核心，含有多功能數(shù)字時(shí)鐘控制、環(huán)境尋光檢測(cè)、交通循跡檢測(cè)、路程測(cè)距檢測(cè)、紅外避障報(bào)警系統(tǒng)等主要功能。本系統(tǒng)用兩片STC89C52單片機(jī)進(jìn)行通信，通過(guò)無(wú)線傳輸信息控制可移動(dòng)聲源運(yùn)動(dòng)，本系統(tǒng)的特點(diǎn)是設(shè)置誤差校正，有效的提高了系統(tǒng)的精度和穩(wěn)定性。通過(guò)測(cè)試，系統(tǒng)性能穩(wěn)定，優(yōu)良，功耗低，性價(jià)比高，基本達(dá)到了