51單片機控制智能小車(3)

1、51單片機控制智能小車(畢業(yè)論文) 目 錄前言方案設(shè)計與論證控制器模塊選取電機模塊選取電機驅(qū)動器模塊選取電源模塊選取硬件設(shè)計主控系統(tǒng)電機模塊電機驅(qū)動模塊電源模塊按鍵模塊軟件設(shè)計直行設(shè)計轉(zhuǎn)彎設(shè)計調(diào)試中存在的問題參考文獻一、前言: 隨著汽車工業(yè)的迅速發(fā)展,關(guān)于汽車的研究也就越來越受人關(guān)注。全國電子大賽和省內(nèi)電子大賽幾乎每次都有智能小車這方面的題目,全國各高校也都很重視該題目的研究?？梢娖溲芯恳饬x很大。本設(shè)計就是在這樣的背景下提出的,指導(dǎo)教師已經(jīng)有充分的準備。本題目是結(jié)合科研項目而確定的設(shè)計類課題。我們設(shè)計的智能電動小車該具有圓形運行、三角形運行、矩形運行和三者一起運行的功能。都是運行一循環(huán)自動停車

2、。 根據(jù)題目的要求,確定如下方案:在現(xiàn)有玩具電動車的基礎(chǔ)上,加了四個按鍵,實現(xiàn)對電動車的運行軌跡的啟動,并將按鍵的狀態(tài)傳送至單片機進行處理,然后由單片機根據(jù)所檢測的各種按鍵狀態(tài)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。本設(shè)計采用STC89C52單片機。以STC89C52為控制核心,利用按鍵的動作,控制電動小汽車的軌跡。實現(xiàn)四種運行軌跡。STC89C52是一款八位單片機,它的易用性和多功能性受到了廣大使用者的好評。 二、方案設(shè)計與論證控制器模塊選取 我們采用STC公司的STC89S52單片機作為主控制器,STC公司的單

3、片機內(nèi)部資源比起ATMEL公司的單片機來要豐富的多,它在5V供電情況下,最多支持80M晶振、且內(nèi)部有512B的RAM數(shù)據(jù)存儲器、片內(nèi)含8k空間的可反復(fù)擦些1000次的Flash只讀存儲器、1K的EEPROM、8個中斷源、4個優(yōu)先級、3個定時器、32個IO口、片機自帶看門狗、雙數(shù)據(jù)指針等。但是不兼容Atmel。 從方便使用的角度考慮,我們選擇了此方案電機模塊選取 采用普通直流電機。直流電機運轉(zhuǎn)平穩(wěn),精度有一定的保證。直流電機控制的精確度雖然沒有步進電機那樣高,但完全可以滿足本題目的要求。通過單片機的PWM輸出同樣可以控制直流電機的旋轉(zhuǎn)速度,實現(xiàn)電動車的速度控制。并且直流電機相對于步進電機價格經(jīng)濟

4、。電機驅(qū)動器模塊選取 采用電機驅(qū)動芯片L298N。L298N為單塊集成電路,高電壓,高電流,四通道驅(qū)動,可直接的對電機進行控制,無須隔離電路。通過單片機的I/O輸入改變芯片控制端的電平,即可以對電機進行正反轉(zhuǎn),停止的操作,非常方便,亦能滿足直流減速電機的大電流要求。調(diào)試時在依照芯片手冊,用程序輸入對應(yīng)的碼值,能夠?qū)崿F(xiàn)對應(yīng)的動作。電源模塊選取 在本系統(tǒng)中,需要用到的電源有單片機的5V,L298N芯片的電源5V和電機的電源7-15V。所以需要對電源的提供必須正確和穩(wěn)定可靠。用9V的鋅電源給前、后輪電機供電,然后使用7805穩(wěn)壓管來把高電壓穩(wěn)成5V分別給單片機和電機驅(qū)動芯片供電。因此為了方便,這里我

5、們采用12V電源給電機供電,再用7805轉(zhuǎn)換成5V電源給單片機使用。三、硬件設(shè)計 小車采用四輪驅(qū)動,一側(cè)的前后兩個車輪共用一個電機驅(qū)動,另外兩個前后輪共用一個驅(qū)動,調(diào)節(jié)左右車輪轉(zhuǎn)速從而達到控制轉(zhuǎn)向的目的。 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖3.2、電機驅(qū)動模塊 L298N驅(qū)動直流電機,它靠兩個引腳控制一個電機的運動。小車采用四輪驅(qū)動,小車兩側(cè)的電機短接起來各接到L298N的一個輸出端。通過調(diào)制兩邊輪子的轉(zhuǎn)速或正反轉(zhuǎn)來達到控制小車轉(zhuǎn)向的目的。芯片引腳和功能如圖1,驅(qū)動電路如圖2。 EN A(B)IN1(IN3)IN2(IN4)電機運行情況 HHL正轉(zhuǎn) H L H 反轉(zhuǎn) H 同IN2(IN4) 同IN2(IN4) 快速

6、停止 L X X 停止 四個按鍵接到P1.0P1.3.3.3、電機模塊電機模塊采用2塊電機同時驅(qū)動,分別接到L298N的兩個輸出端。3.4、電源模塊采用一片HT7550電壓穩(wěn)壓5V后給單片機系統(tǒng)和其他芯片供電。該電源模塊的功能是把6伏鋅錳干電池通過HT7550轉(zhuǎn)換為5伏電壓,向單片機、邏輯芯片供電?？紤]到如果用電池組同時向電機和芯片供電時,由于驅(qū)動電機所需電流較大,容易影響對芯片的供電,因此我們決定電池組單獨對驅(qū)動電機供電,四節(jié)1.5V的南孚電池對其供電。按鍵模塊 四、軟件設(shè)計4.1、小車直行設(shè)計:若要求小車直走,這需要給4個電機正轉(zhuǎn)命令。根據(jù)L298N芯片手冊EN A(B)IN1(IN3)I

7、N2(IN4)電機運行情況 HHL正轉(zhuǎn) H L H 反轉(zhuǎn) H 同IN2(IN4) 同IN2(IN4) 快速停止 L X X 停止4.2、小車轉(zhuǎn)彎設(shè)計:若要求小車轉(zhuǎn)彎,需要給一側(cè)電機正轉(zhuǎn),一側(cè)電機反轉(zhuǎn)或者不旋轉(zhuǎn)。4.3、小車調(diào)速設(shè)計:若要求車調(diào)速,只需用PWM來控制L298N的ENA和ENB就可以對小車進行調(diào)速。這里我使用定時器T0的工作模式2自動重裝。并賦初值TH00xf6;TL00xf6;產(chǎn)生高頻脈沖。C語言源代碼實現(xiàn):#include sbit IN1P25; sbit IN2P24; sbit IN3P23; sbit IN4P22; sbit ENAP21; sbit ENBP20;

8、sbit key1P10;sbit key2P11;sbit key3P12;sbit key4P13;void delayunsigned int z; void delay_usunsigned int aa;void delay2svoid/誤差 0usunsigned char a,b,c,n; forc167;c0;c-forb39;b0;b- fora152;a0;a-; forn1;n0;n-;void yuanwhile1unsigned int i;IN11;IN20;IN31;IN40;fori0;i400;i+delay3;ENAENA;void juxingwhile1

9、unsigned int i;IN11;IN20;IN31;IN40;fori0;i200;i+delay1; ENAENA;ENBENB;delay2s;IN11;IN20;IN30;IN40;fori0;i40;i+delay10;ENAENA;IN11;IN20;IN31;IN40;fori0;i200;i+delay1; ENAENA;ENBENB;delay2s;IN11;IN20;IN30;IN40;fori0;i40;i+delay10;ENAENA;IN11;IN20;IN31;IN40; fori0;i200;i+delay1; ENAENA;ENBENB;delay2s;I

10、N11;IN20;IN30;IN40;fori0;i40;i+delay10;ENAENA;IN11;IN20;IN31;IN40;fori0;i200;i+delay1; ENAENA;ENBENB;delay2s;IN11;IN20;IN30;IN40;fori0;i40;i+delay10;ENAENA;IN10;IN20;IN30;IN40; void sanjiaowhile1unsigned int i;IN11;IN20;IN31;IN40;fori0;i200;i+delay1; ENAENA;ENBENB;delay2s;IN11;IN20;IN30;IN40;fori0;i

11、70;i+delay10;ENAENA;IN11;IN20;IN31;IN40;fori0;i200;i+delay1; ENAENA;ENBENB;delay2s;IN11;IN20;IN30;IN40;fori0;i70;i+delay10;ENAENA;IN11;IN20;IN31;IN40;fori0;i200;i+delay1; ENAENA;ENBENB;delay2s;IN11;IN20;IN30;IN40;fori0;i70;i+delay10;ENAENA;IN10;IN20;IN30;IN40; void delayunsigned int z unsigned int x

12、,y; forxz;x0;x-fory110;y0;y-; void delay_usunsigned int aa whileaa-; void main while1 ifkey10delay10;ifkey10yuan;while!key1;ifkey20delay10;ifkey20juxing;while!key2;ifkey30delay10;ifkey30sanjiao;while!key3;ifkey40delay10;ifkey40while1IN11;IN20;IN30;IN40;調(diào)試中出現(xiàn)的問題轉(zhuǎn)向時間需要慢慢調(diào),時間長,旋轉(zhuǎn)弧度大;時間短,旋轉(zhuǎn)弧度小。直行時,由于每個電機的性能不一樣,導(dǎo)致兩側(cè)占空比一樣時,小車會存在轉(zhuǎn)彎,這樣需要微調(diào)占空比。出現(xiàn)單片機供電不足的現(xiàn)象,需要增加電量。六.所需元件元器件清單名稱數(shù)量底盤主板亞格力底板1PCB板1車輪2綠色緊鎖座1減速電機2STC89C