protel99SECAD設(shè)計分解

1、電子線路CA大作業(yè)專業(yè)班級：測控技術(shù)與儀器1302班學號：120132527姓名：周慧棟1 .電子線路CAM作業(yè)選題意義22 .設(shè)計要求23 .設(shè)計具體步驟33.1 電源子電路設(shè)計步驟33.2 電機驅(qū)動子電路設(shè)計步驟43.3 傳感器系統(tǒng)子電路設(shè)計步驟53.4 主控系統(tǒng)子電路設(shè)計步驟84 .總結(jié)11101 .電子線路CAD±作業(yè)選題意義基于單片機的智能電動小車作為實現(xiàn)無人駕駛小汽車的方案之一，以其智能、靈活、便攜、智能等優(yōu)點滿足了玩具小汽車發(fā)展的需要。本文設(shè)計的智能電動小車控制系統(tǒng)有自動循跡的功能，能滿足按預設(shè)軌道行走并完成給定任務(wù)的要求，單片機是實現(xiàn)電動智能小車控制系統(tǒng)的核心，具軟硬

2、件設(shè)計是實現(xiàn)循跡功能的基本要求和關(guān)鍵環(huán)節(jié)。當生產(chǎn)現(xiàn)場環(huán)境惡劣時，人工不能完成的任務(wù)如物料運輸和裝卸等，可采用智能尋跡小車完成相應(yīng)的任務(wù)。基于生產(chǎn)現(xiàn)場和日常生活的實際需要，研究和開發(fā)智能小車尋跡系統(tǒng)具有十分重要的意義。該項目的研究可以應(yīng)用于機車頭燈自動尋跡、工廠自動化、倉庫管理、智能玩具和民用服務(wù)等領(lǐng)域，可提高勞動生產(chǎn)效率，改善勞動環(huán)境。智能作為現(xiàn)代社會的新產(chǎn)物，是以后的發(fā)展方向，他可以按照預先設(shè)定的模式在一個特定的環(huán)境里自動的運作，無需人為管理，便可以完成預期所要達到的或是更高的目標。本設(shè)計主要體現(xiàn)多功能小車的智能模式，設(shè)計中的理論方案、分析方法及特色與創(chuàng)新點等可以為自動運輸機器人、采礦勘探機

3、器人、家用自動清潔機器人等自動半自動機器人的設(shè)計與普及有一定的參考意義。同時小車可以作為玩具的發(fā)展對象，為中國玩具市場技術(shù)含量的缺乏進行一定的彌補，實現(xiàn)經(jīng)濟收益，形成商業(yè)價值。2 .設(shè)計要求以AT89C51單片機為核心的控制電路，采用模塊化的設(shè)計方案，運用光電傳感器、金屬探測傳感器、超聲波傳感器組成不同的檢測電路，實現(xiàn)小車在行駛中自動尋跡、探測預埋金屬鐵片、躲避障礙物、測量里程等問題。并將測量數(shù)據(jù)傳送至單片機進行處理，然后由單片機根據(jù)所檢測的各種數(shù)據(jù)實現(xiàn)對電動小車的智能控制。根據(jù)要求，確定如下方案：在現(xiàn)有玩具電動車的基礎(chǔ)上，加裝光電檢測器，實現(xiàn)對電動車的速度、位置、運行狀況的實時測量，并將測量

4、數(shù)據(jù)傳送至單片機進行處理，然后由單片機根據(jù)所檢測的各種數(shù)據(jù)實現(xiàn)對電動車的智能控制。這種方案能實現(xiàn)對電動車的運動狀態(tài)進行實時控制，控制靈活、可靠，精度高，可滿足對系統(tǒng)的各項要求。3具體設(shè)計步驟3.1電源部分子電路設(shè)計步驟(1)方案1:采用9V蓄電池為直流電機供電，將9V電壓降壓、穩(wěn)壓后給單片機系統(tǒng)和其他芯片供電。蓄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。雖然蓄電池的體積過于龐大，在小型電動車上使用極為不方便。方案2:采用9V南孚干電池直接個電機驅(qū)動芯片L298N供電，并將9V經(jīng)過7805穩(wěn)壓及電容濾波后給單片機供電。由于方案2的質(zhì)量小，且電池價格便宜，實用性強，足夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)功能，因此我

5、們選用方案2。直接采用9V直流電源由穩(wěn)壓模塊將220V交流電轉(zhuǎn)換成9V直流電再經(jīng)7805穩(wěn)壓模塊到5V供單片機電機使用，如圖1。圖1(2)繪圖所用元件庫及元件MiscellaneousDevices元件庫：電容CAP極性電容ELECTRO發(fā)光二極管LED電阻RES開關(guān)SW-PB元件VOLTREG標號為J8的元件為新建元件，新建步驟如下:在原理圖繪制界面，點擊Edit,再點擊菜單欄Tools工具選項，點擊第一項NewComponent新建元件選項，即打開新建元件界面，然后利用畫線工具進行元件繪制。繪制完成后點擊File下的SaveCopyAs將新建元件保存，然后點擊左側(cè)的Place放置元件。3.

6、2 電機驅(qū)動控制部分(1)方案一:采用繼電器對電動機的開或關(guān)進行控制，通過開關(guān)的切換對小車的速度進行調(diào)整.此方案的優(yōu)點是電路較為簡單，缺點是繼電器白響應(yīng)時間慢，易損壞，壽命較短，可靠性不高。萬案一：采用電阻網(wǎng)絡(luò)或數(shù)字電位器調(diào)節(jié)電動機的分壓，從而達到分壓的目的。但電阻網(wǎng)絡(luò)只能實現(xiàn)有級調(diào)速，而數(shù)字電阻的元器件價格比較昂貴。更主要的問題在于一般的電動機電阻很小，但電流很大，分壓不僅回降低效率，而且實現(xiàn)很困難。方案二:采用功率三極管作為功率放大器的輸出控制直流電機。線性型驅(qū)動的電路結(jié)構(gòu)和原理簡單，加速能力強，采用由達林頓管組成的H型橋式電路(如圖2.1)。用單片機控制達林頓管使之工作在占空比可調(diào)的開關(guān)

7、狀態(tài)下，精確調(diào)整電動機轉(zhuǎn)速。這種電路由于工作在管子的飽和截止模式下，效率非常高，H型橋式電路保證了簡單的實現(xiàn)轉(zhuǎn)速和方向的控制，電子管的開關(guān)速度很快，穩(wěn)定性也極強，是一種廣泛采用的PWMS速技術(shù)?，F(xiàn)市面上有很多此種芯片，選用L298芯片。這部分采用專用的電機控制芯片L298,它可同時對兩個電機驅(qū)動控制電路簡單控制效果好電路干擾小，電路圖如圖2陽玉 OLT4 0KENB IN5 1三號5V)成4OLT1SENA(2)所用元件庫及元件MiscellaneousDevices元件庫：電機MOTORSERVO二極管DIODE圖中標號D10的芯片L298為新建元件新建步驟如下：由于新建元件為16引腳，因元

8、件HEADER16的弓唧也為15個，所以在它的基礎(chǔ)上新建修改，在MiscellaneousDevices元件庫找到該原件后選中然后單擊Edit新建元件界面打開，然后在原有的基礎(chǔ)上修改，修改完成之后，點擊File下的SaveCopyAs進行保存，然后再通過點擊Place放置元件。管腳排列如下圖4。CURRENTSENSINGBOUTPUT4OUTPUT3INPUT4ENABLEBINPUT3LOGICSUPPLYVOLTAGEv:=閉口INPUT2ENABLEAINPUT!SUPPLYVOLTAGEVsOUTPUT2OUTPUT1CURREYSENSINGA3.3 傳感器探測部分方案一：用光敏電

9、阻組成光敏探測器。光敏電阻的阻值可以跟隨周圍環(huán)境光線的變化而變化。當光線照射到白線上面時光線發(fā)射強烈光線照射到黑線上面時光線發(fā)射較弱因此光敏電阻在白線和黑線上方時，阻值會發(fā)生明顯的變化，將阻值的變化值經(jīng)過比較器就可以輸出高低電平。方案二：用紅外發(fā)射管和接收管自己制作光電對管尋跡傳感器，紅外發(fā)射管發(fā)出紅外線，當發(fā)出的紅外線照射到白色平面后反射，若紅外接收管能接收到反射回的光線則檢測出白線繼而輸出低電平，若接收不到發(fā)射管發(fā)出的光線，則檢測出黑線輸出高電平。方案三用RP220光電又t管，RP220一種一體化反射型光電探測器，其發(fā)射器是一個神化錢二極管，而接收管是一個高靈敏度，硅平面光電三極管。傳感器

10、部分如圖5,6vac圖6(2)所用元件庫及元件MiscellaneousDevices元件庫：電阻Res三極管NPN運算放大器CA082T編號為RPR353勺元件為新建元件，新建步驟如下：在元件CON4勺基礎(chǔ)上進行新建，選中該元件，然后單擊Edit打開編輯元件界面，在原有元件的基礎(chǔ)上進行新建，新建完成之后，點擊File下的SaveCopyAs行保存，然后再通過點擊Place放置元件。3.4 主控系統(tǒng)部分(1)根據(jù)設(shè)計要求，此設(shè)計屬于多輸入量的復雜程序控制問題。據(jù)此，擬定了以下兩種方案，具體如下：萬案一：選用一片CPLD(如EPM7128LC84-15作為系統(tǒng)的核心部件，實現(xiàn)控制與處理的功能。C

11、PLD具有速度快、編程容易、資源豐富、開發(fā)周期短等優(yōu)點，可利用VHD印言進行編寫開發(fā)。但CPLDfcg制上較單片機有較大的劣勢。同時，CPLD的處理速度非常快，而小車的行進速度不可能太高，那么對系統(tǒng)處理信息的要求也就不會太高，在這一點上，MCUB已經(jīng)可以勝任了。若采用該方案，必將在控制上遇到許許多多不必要增加的難題。為此，我們不采用該種方案，進而提出了第二種設(shè)想。萬案一：采用單片機作為整個系統(tǒng)的核心，用其控制行進中的小車，以實現(xiàn)其既定的性能指標。充分分析我們的系統(tǒng)，其關(guān)鍵在于實現(xiàn)小車的自動控制，而在這一點上，單片機就顯現(xiàn)出來它的優(yōu)勢一一控制簡單、方便、快捷。這樣一來，單片機就可以充分發(fā)揮其資源

12、豐富、有較為強大的控制功能及可位尋址操作功能、價格低廉等優(yōu)點。因此，這種方案是一種較為理想的方案。因此選用89C51作為控制芯片。如圖7,8.一c Q 1 2 3 4 5 6 7 一AECC7 6 5 4 3/4 1 0 七讓也讓業(yè)業(yè)"立業(yè)一Ej工E2,2.2.2.2sz2.工 p p p ppp p pA噂 p p p p p p p PrTNPNPMrfvM-7一136工511Pl JOPl,PL.2 ?1.3 ?1.4PL5Pl,5Pl.7R5TRXD?.3 nmpj.i r<TC P3.2 3TC ?3 4 T1 P15WKP3 689<?=1圖8(2)所用元件庫及元件串口DB9晶振CRYSTAL電阻RES開關(guān)SW-PB電容CAP元件MAX232F口89C51為編輯元件，編輯步驟如下：在原理圖繪制界面，點擊Edit,再點擊菜單欄Tools工具選項，點擊第一項NewComponent新建元件選項，即打開新建元件界面，然后利用畫線工具進行元件繪制。繪制完成后點擊File下的SaveCopyAs將新建元件保存，然后點擊左側(cè)的Place放置元件。4總結(jié)通過本次設(shè)計，我不但鞏固了課本上的知識，對單片機有了更為深入的了解，對一個課題如何畫流程圖，編程序等，有了一定的認識。在本次設(shè)