基于單片機的簡易智能電動車課程設(shè)計報告

1、 PAGE25 / NUMPAGES25單片機應(yīng)用技術(shù)課 程 設(shè) 計 報 告題 目：基于單片機的簡易智能電動車設(shè)計 課 程 設(shè) 計 任 務(wù) 書設(shè)計名稱： 基于單片機的簡易智能電動車設(shè)計設(shè)計要求：制作一個簡易的智能電動車，它能實現(xiàn)的功能是：從起跑線出發(fā)，沿引導(dǎo)線到達(dá) B 點。在此期間檢測到鋪設(shè)在白紙下的薄鐵片，并同時發(fā)出聲光指示信息，實時存儲、顯示在“直道區(qū)”檢測到的薄鐵片數(shù)目。電動車到達(dá) B 點以后進(jìn)入“彎道區(qū)”，沿圓弧引導(dǎo)線到達(dá) C 點，能夠檢測 C 點下正方形薄鐵片，并在 C 點處停車 5 秒，停車期間發(fā)出斷續(xù)的聲光信息。之后繼續(xù)行駛，在光源的引導(dǎo)下，利用超聲傳感器傳來的信號通過障礙區(qū)進(jìn)入

2、停車區(qū)并到達(dá)車庫。最后，電動車完成上述任務(wù)后能夠立即停車，全程行駛時間小于 90 秒。并附加其他功能 。基于單片機的智能電動車設(shè)計摘 要智能作為現(xiàn)代的新發(fā)明，是以后的發(fā)展方向，他可以按照預(yù)先設(shè)定的模式在一個環(huán)境里自動的運作，不需要人為的管理，可應(yīng)用于科學(xué)勘探等等的用途。智能電動車就是其中的一個體現(xiàn)。本設(shè)計以單片機作為主控芯片，控制兩個步進(jìn)電機的正反轉(zhuǎn)，實現(xiàn)了小車的不同方向運動。利用紅外對管做成的紅外傳感器來檢測路面信息，完成了小車的巡線功能。避障與尋光均采用紅外對管來實現(xiàn)。采用LCD1602液晶顯示屏來顯示時間與路程等信息。關(guān)鍵詞:巡線 避障 尋光 顯示AbstractThe new smar

3、t as a modern invention, is the future direction of development, he can follow the pattern set in advance in an environment where the operation automatically, without human management, etc. can be applied to the use of scientific exploration. Smart electric car is one of expression.The design of a m

4、icrocontroller as the master chip, the two stepper motor reversing control and achieve the cars different direction. Using Infrared Emitting Diode made of infrared sensors to detect road surface information, completed the cars transmission line functions. Obstacle avoidance and infrared search light

5、 tubes are used to achieve. By LCD1602 LCD to display information such as time and distance.Keyword: Search online Avoid object Search light Show Information目 錄TOC o 1-3 h z uHYPERLINK l _Toc228037455一 總體概括5HYPERLINK l _Toc228037456二 方案的論證與比較5HYPERLINK l _Toc2280374572.1 主控芯片的選擇5HYPERLINK l _Toc2280

6、374582.2 智能巡線設(shè)備的選擇5HYPERLINK l _Toc2280374592.3 顯示設(shè)備的選擇6HYPERLINK l _Toc2280374602.4 聲光信號設(shè)備的選擇6HYPERLINK l _Toc228037461三 電路設(shè)計6HYPERLINK l _Toc2280374623.1單元電路設(shè)計6HYPERLINK l _Toc2280374633.1.1 尋光電路的設(shè)計6HYPERLINK l _Toc2280374643.1.2 紅外檢測電路設(shè)計7HYPERLINK l _Toc2280374653.1.3 金屬探測電路的設(shè)計8HYPERLINK l _Toc22

7、80374663.2 電機驅(qū)動電路設(shè)計9HYPERLINK l _Toc228037467四 軟件設(shè)計10HYPERLINK l _Toc2280374684.1主程序流程圖10HYPERLINK l _Toc228037470五 調(diào)試結(jié)果11HYPERLINK l _Toc228037471六 參考文獻(xiàn)12HYPERLINK l _Toc228037472七 附錄13八 總結(jié)與體會23第一章 總體概括具體的系統(tǒng)方框圖如下所示：圖1 系統(tǒng)框圖第二章 方案的論證與比較2.1 主控芯片的選擇方案一：采用單個單片機作為主控芯片。由于AT89S52具有32個I/O口，能滿足小車各部分對I/O口的需求，

8、另外只用一個單片機可以很好的控制小車。方案二：采用雙單片機作為主控芯片。利用兩塊AT89S52分別對小車的各部分進(jìn)行監(jiān)測和控制，雖然減輕了單個單片機的負(fù)擔(dān)，提高了系統(tǒng)的工作效率，但是存在很多的I/O的資源浪費，并且兩個單片機不容易控制，所以不采用該方案。使用方案一2.2 智能巡線設(shè)備的選擇方案一：采用普通發(fā)光二極管與光敏電阻組成的發(fā)射接收方案。該方案在實際使用時，容易受到外界光源的干擾，有時甚至檢測不到。主要是因為可見光的反射效果跟地表的平坦程度、地表材料的反射情況都有直接關(guān)系。雖然可采取超高亮度發(fā)光二極管降低一定的干擾，但這又增加額外的功率損耗。方案二：采用反射式紅外對管，雖然易受環(huán)境的影響

9、，識別的可靠程度不高，但是由于其結(jié)構(gòu)簡單，體積小巧，易于安裝，完全能用多個該傳感器構(gòu)成高精度的控制輻射網(wǎng)絡(luò)提高識別的可靠性、準(zhǔn)確性，考慮到實際應(yīng)用環(huán)境，因此我們采用方案二。2.3 顯示設(shè)備的選擇方案一：采用傳統(tǒng)數(shù)碼管作為顯示設(shè)備。傳統(tǒng)數(shù)碼管具有低能耗、低損耗、低壓、長壽命、耐老化、防曬、防潮、防火、防高（低）溫的特點；對外界環(huán)境要求低，易于維護；同時其精度比較高，精確可靠，操作簡單，程序編寫容易，資源占用少。本設(shè)計要求顯示的容較多，如果利用傳統(tǒng)數(shù)碼管來顯示，則需要好幾塊數(shù)碼管，這樣占用單片機很多的I/O口，并且不夠美觀，也不易區(qū)分各塊數(shù)碼管顯示的是什么容。所以，該方案不被采用。方案二：采用液晶

10、顯示屏（LCD）顯示時間和路程。液晶顯示器具有功耗低、無輻射危險、平面直角顯示以與影像穩(wěn)定等，可視面積大，畫面效果好，也可以顯示漢字，分辨率高，抗干擾能力強，顯示容多等特點。因此，只要用一塊液晶顯示器就可以顯示設(shè)計要求的全部容。此外，液晶顯示器與單片機連接電路較簡單，且占用的I/O口較少?；谝陨戏治觯覀儾捎迷摲桨?，用LCD1602進(jìn)行顯示。2.4 聲光信號設(shè)備的選擇本設(shè)計要求小車在直道上檢測到金屬時發(fā)出聲光指示信息，在發(fā)聲方面，我們使用蜂鳴器代替揚聲器，因為揚聲器功耗比較大，體積也較大，而本設(shè)計對聲音信號要求不高，所以我們使用功耗與體積都較小的蜂鳴器。在發(fā)光方面，我們選擇普通的發(fā)光二極管。

11、第三章 電路設(shè)計3.1單元電路設(shè)計3.1.1 尋光電路的設(shè)計該單元電路主要是實現(xiàn)小車尋光入庫，考慮到光源是放在車庫里，而且光源離地面有一定的高度，為了使小車能夠精確駛?cè)霂熘?，我們采用三個光敏傳感器。用金屬支架將三個光敏傳感器固定在車的中間部分，并使光敏傳感器盡可能與光源保持水平，這三個傳感器組成一個120度的扇形，相鄰兩個之間的角度為60度。其中一路如圖所示：圖2 尋光電路圖其他兩個電路與此電路一樣。接收管未接收到光源發(fā)出的紅外光時，接收管不導(dǎo)通，正向輸入的電壓大于基準(zhǔn)電壓，通過電壓比較器進(jìn)行比較輸出高電平，接收管接收到光源發(fā)出的紅外光后，接收管導(dǎo)通，正向輸入的電壓將會小于基準(zhǔn)電壓，通過電壓比

12、較器進(jìn)行比較輸出低電平。單片機可直接對接收到的信號進(jìn)行判斷是否檢測到光源，并通過對檢測到的信號進(jìn)行處理來決定小車的運動方向。3.1.2 紅外檢測電路設(shè)計該設(shè)計采用紅外對管構(gòu)成的紅外傳感器，具體電路如圖所示：圖3 紅外對管電路我們在小車的前端底部安裝三對一樣的紅外對管，用來檢測地面信號，每個紅外對管都有一個發(fā)射管和一個接收管，發(fā)射管發(fā)射紅外線到地面，如果遇到黑線則光信號會被吸收，否則會被反射回來。檢測到黑線接收管不導(dǎo)通，輸出高電平，否則輸出低電平。單片機根據(jù)接收到的高低電平來決定小車如何行駛。另外在小車的正前端安裝一對紅外對管，用來檢測前方是否有障礙物。探測原理與檢測地面的原理一樣，當(dāng)小車前端的

13、紅外對管發(fā)射出的紅外光線被反射回來時，說明前方有障礙物，此時小車會進(jìn)行相應(yīng)的反應(yīng)。3.1.3 金屬探測電路的設(shè)計此部分電路的功能是檢測軌道上的鋁錢幣，在此我們使用的金屬傳感器是電感接近式開關(guān)。該傳感器由LC高頻振蕩器和放大處理電路組成，利用金屬物體在接近這個能產(chǎn)生電磁場的振蕩感應(yīng)頭時，使物體部產(chǎn)生渦流。這個渦流反作用于接近開關(guān)，使接近開關(guān)振蕩能力衰減，部電路的參數(shù)發(fā)生變化，由此識別出有無金屬物體接近，進(jìn)而控制開關(guān)的通或斷。其工作原理圖如下所示：圖4 接近式開關(guān)原理圖當(dāng)小車遇到鋁錢幣時，控制開關(guān)將會發(fā)生變化，輸出電壓為零伏，否則輸出的是1.12V。由于兩者都屬于低電平，在此我們再次使用電壓比較器

14、，使兩種不同情況下，分別輸出高低電平，并將其傳給單片機。單片機根據(jù)接收到的信號判斷是否有鋁錢幣。3.2 電機驅(qū)動電路設(shè)計本設(shè)計使用的步進(jìn)電機是四項六線式，用L297和L298N驅(qū)動芯片驅(qū)動，其中一個的驅(qū)動電路如圖所示（另外一個于此一樣）：單片機AT89S52通過I/O口向L297的17和18腳發(fā)送驅(qū)動控制信號，從而控制步進(jìn)電機的速度與正反轉(zhuǎn)。圖5 .步進(jìn)電機驅(qū)動電路第四章 軟件設(shè)計主程序流程圖 圖6第五章 調(diào)試結(jié)果5.1小車?yán)眉t外對管能夠成功進(jìn)行巡線、避障：小車的電機驅(qū)動脈沖在 1500 左右，小車可以在躲避障礙物時候，準(zhǔn)確的轉(zhuǎn)外實現(xiàn)延時并且尋光功能。：小車的電機驅(qū)動脈沖在 1500左右，是

15、小車的性能達(dá)到最優(yōu)，正在巡線轉(zhuǎn)彎的車體抖動達(dá)到最小值。：小車的避障的紅外對管與地面的距離在4cm以與角度在85左右，能夠準(zhǔn)確實現(xiàn)避障，且車體轉(zhuǎn)彎達(dá)到905.2小車?yán)眉t外對管尋光進(jìn)入車庫：當(dāng)小車駛出障礙區(qū)，加以脈沖在1800左右，可以使其在尋光過程中，避免車身旋轉(zhuǎn)角度過大。：小車的尋光的紅外對管（車身左側(cè)）與地面的距離在6cm以與角度在95左右，能夠準(zhǔn)確實現(xiàn)尋光，和車身180度旋轉(zhuǎn)，倒入車庫5.3小車的顯示模塊：小車的總路程、總時間、被檢測的金屬數(shù)目以與被檢測金屬與其實位置的距離，適時顯示小車行駛的路程和時間第六章 參考文獻(xiàn)1 戴佳 戴衛(wèi)恒. 51單片機C語言應(yīng)用程序設(shè)計實例精講M ：電子工業(yè)

16、2005. 2 全國大學(xué)生電子設(shè)計競賽組委會. 全國大學(xué)生電子設(shè)計競賽獲獎作品匯編M ：理工大學(xué) 2008. 3 黃智偉. 全國大學(xué)生電子設(shè)計競賽制作實訓(xùn)M ：航空航天大學(xué)2005. 4 黃智偉. 全國大學(xué)生電子設(shè)計競賽系統(tǒng)設(shè)計M ：航空航天大學(xué)2006. 5 廣林. 常用電子元器件設(shè)別/檢測/選用一讀通M ：電子工業(yè)2008.6 康華光. 電子技術(shù)基礎(chǔ) 模擬部分（第五版）M ：高等教育2004.7 AT89S51 Preliminary ，Atmlel Comporation 2001.8 AT89S52 ，Atmlel Comporation 2001.9葉紫. MCS51 單片機應(yīng)用教程

17、M ：清華大學(xué)2004.10毅剛. 單片機原理與應(yīng)用 M ：高等教育2004.第七章 附錄程序：#includexiaoche.h#includelcd1602.h/unsigned int s=10;/unsignedint s2,i2=1,j2=1,k2=1;unsigned int jj=0;unsigned int kk=0;unsigned int d5=0;voidDelay(unsignedint t)/延時1 while(t-);void go(void)/直行cwright=1;cwleft=1;m=2; step_mode=0;void back()/后直行m=2;cwri

18、ght=0;cwleft=0; step_mode=0;void tleft() /左拐/cwleft=0;/cwright=1;m=0; step_mode=0;voidtleft_1(void) m=4; cwleft=0; cwright=1; step_mode=0; void tright()/右拐/cwleft=1;/cwright=0; m=1; step_mode=0;voidtright_1(void) m=5; cwleft=1; cwright=0; step_mode=0; void searchline (void) /巡線+金屬探測 unsignedint s=10

19、; unsignedint i,j,k,z;kk=1; while(1) i=s_L; j=s_M; k=s_R;z=js; s=z*8+i*4+j*2+k;switch(s)case 7:shengguang();break;case 5:shengguang();break;case 2:go();shengguang();break; case 4:tright();shengguang();break; case 6:tright();shengguang();break; case 1:tleft();shengguang();break; case 3:tleft(); sheng

20、guang();break;/case 0:go();shengguang();break;case 15:case 13:case 10:go();break; case 12:tright();break; case 14:tright();break; case 9:tleft();break; case 11:tleft(); break;case 8:go();break;if(s=0)Stop_0(5); break; /go();shengguang();/if(s=8)break;Display();/if(ii=1)a=d0;/if(ii=2)d2=a;/if(ii=3)d3

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23、voidDisplay1() Lcd_Init();Lcd_DisplayString(0,0,Time:);Lcd_DisplayOneChar(7,0,s);Lcd_DisplayString(9,0,Num:);Lcd_DisplayString(0,1,D1 :);Lcd_DisplayString(7,1,cm);Lcd_DisplayOneChar(13,0,ii+0 x30);Lcd_DisplayOneChar(6,0,second%10+0 x30);Lcd_DisplayOneChar(5,0,second/10+0 x30);Lcd_DisplayOneChar(4,1,

24、d1/100+0 x30);Lcd_DisplayOneChar(5,1,d1%100/10+0 x30);Lcd_DisplayOneChar(6,1,d1%10+0 x30); voidDisplay2() Lcd_Init();Lcd_DisplayString(0,0,Time:);Lcd_DisplayOneChar(7,0,s);Lcd_DisplayString(9,0,Num:);Lcd_DisplayString(0,1,D2 :);Lcd_DisplayString(7,1,cm);Lcd_DisplayOneChar(13,0,ii+0 x30);Lcd_DisplayO

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26、ayString(0,1,D3 :);Lcd_DisplayString(7,1,cm);Lcd_DisplayOneChar(13,0,ii+0 x30);Lcd_DisplayOneChar(6,0,second%10+0 x30);Lcd_DisplayOneChar(5,0,second/10+0 x30);Lcd_DisplayOneChar(4,1,d3/100+0 x30);Lcd_DisplayOneChar(5,1,d3%100/10+0 x30);Lcd_DisplayOneChar(6,1,d3%10+0 x30); voidDisplay4() Lcd_Init();L

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28、nedint s2,i2=1,j2=1,k2=1;/step_intset();Lcd_Init();Lcd_DisplayString(0,0,Time:);Lcd_DisplayOneChar(7,0,s);Lcd_DisplayString(9,0,Num:);Lcd_DisplayString(0,1,Dis:);Lcd_DisplayString(7,1,cm);/unsignedint s2=1,i2=1,j2=1,k2=1; init();searchline();go();Display();kk=0;while(forest);jj=1;stop();Display();De

29、lay1ms(500);back();Display();Delay1ms(60);tleft_1();Display();Delay1ms(390); stop();Display(); Delay1ms(200);go();Display();Delay1ms(2000);tright_1();Display();Delay1ms(370);go();Display();Delay1ms(1000);go();Display(); /Delay1ms(2000);/ Delay1ms(1500);while(!forest);go();Display();while(forest);/stop();Display();/Delay1ms(300);tright_1();Display();Delay1ms(360);jj=0;/go();Display();/Delay1ms(100); go();Display();while(right);jj=1;stop();Delay1ms(500);go();Display();Delay1ms(900);tleft_1();Dis