單片機(jī)原理與應(yīng)項(xiàng)目——多功能小車(chē)ppt課件

1、單片機(jī)與嵌入系統(tǒng)單片機(jī)與嵌入系統(tǒng)2019 /02電氣與自動(dòng)化多功能小車(chē)多功能小車(chē)功能規(guī)格 實(shí)現(xiàn)自動(dòng)躲避妨礙物，不至于撞墻 實(shí)現(xiàn)整個(gè)行程路程和耗時(shí)顯示 實(shí)現(xiàn)整個(gè)行程路程和耗時(shí)播報(bào)多功能小車(chē) 系統(tǒng)演示視頻控制要求：1 1電動(dòng)車(chē)從起跑線(xiàn)出發(fā)，沿引導(dǎo)線(xiàn)到達(dá)電動(dòng)車(chē)從起跑線(xiàn)出發(fā)，沿引導(dǎo)線(xiàn)到達(dá)B B點(diǎn)。在點(diǎn)。在“直道區(qū)直道區(qū)鋪設(shè)的白紙下沿引導(dǎo)線(xiàn)埋有鋪設(shè)的白紙下沿引導(dǎo)線(xiàn)埋有1313塊寬度為塊寬度為15cm15cm、長(zhǎng)度不等的、長(zhǎng)度不等的薄鐵片。電動(dòng)車(chē)檢測(cè)到薄鐵片時(shí)需立刻發(fā)出聲光指示信息，并薄鐵片。電動(dòng)車(chē)檢測(cè)到薄鐵片時(shí)需立刻發(fā)出聲光指示信息，并實(shí)時(shí)存儲(chǔ)、顯示在實(shí)時(shí)存儲(chǔ)、顯示在“直道區(qū)檢測(cè)到的薄鐵片數(shù)目。直道區(qū)檢

2、測(cè)到的薄鐵片數(shù)目。 2 2電動(dòng)車(chē)到達(dá)電動(dòng)車(chē)到達(dá)B B點(diǎn)以后進(jìn)入點(diǎn)以后進(jìn)入“彎道區(qū)，沿圓弧引導(dǎo)線(xiàn)到彎道區(qū)，沿圓弧引導(dǎo)線(xiàn)到達(dá)達(dá)C C點(diǎn)。點(diǎn)。C C點(diǎn)下埋有邊長(zhǎng)為點(diǎn)下埋有邊長(zhǎng)為15cm15cm的正方形薄鐵片，要求電動(dòng)車(chē)到的正方形薄鐵片，要求電動(dòng)車(chē)到達(dá)達(dá)C C點(diǎn)檢測(cè)到薄鐵片后在點(diǎn)檢測(cè)到薄鐵片后在C C點(diǎn)處停車(chē)點(diǎn)處停車(chē)5 5秒，停車(chē)期間發(fā)出斷續(xù)的秒，停車(chē)期間發(fā)出斷續(xù)的聲光信息。聲光信息。 3 3電動(dòng)車(chē)在光源的引導(dǎo)下，經(jīng)過(guò)妨礙區(qū)進(jìn)入停車(chē)區(qū)并到電動(dòng)車(chē)在光源的引導(dǎo)下，經(jīng)過(guò)妨礙區(qū)進(jìn)入停車(chē)區(qū)并到達(dá)車(chē)庫(kù)。電動(dòng)車(chē)必需在兩個(gè)妨礙物之間經(jīng)過(guò)且不得與其接觸。達(dá)車(chē)庫(kù)。電動(dòng)車(chē)必需在兩個(gè)妨礙物之間經(jīng)過(guò)且不得與其接觸。 方案簡(jiǎn)述根

3、據(jù)義務(wù)的要求，可采用如下方案：在現(xiàn)有玩根據(jù)義務(wù)的要求，可采用如下方案：在現(xiàn)有玩具電動(dòng)車(chē)的根底上，加裝光電、紅外線(xiàn)、超聲波具電動(dòng)車(chē)的根底上，加裝光電、紅外線(xiàn)、超聲波傳感器及金屬探測(cè)器，實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)車(chē)的速度、位傳感器及金屬探測(cè)器，實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)車(chē)的速度、位置、運(yùn)轉(zhuǎn)情況的實(shí)時(shí)丈量，并將丈量數(shù)據(jù)傳送至置、運(yùn)轉(zhuǎn)情況的實(shí)時(shí)丈量，并將丈量數(shù)據(jù)傳送至單片機(jī)進(jìn)展處置，然后由單片機(jī)根據(jù)所檢測(cè)的各單片機(jī)進(jìn)展處置，然后由單片機(jī)根據(jù)所檢測(cè)的各種數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)車(chē)的智能控制。種數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)車(chē)的智能控制。 這種方案能實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)車(chē)的運(yùn)動(dòng)形狀進(jìn)展實(shí)時(shí)控制，控制這種方案能實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)車(chē)的運(yùn)動(dòng)形狀進(jìn)展實(shí)時(shí)控制，控制靈敏、可靠，精度高，可滿(mǎn)

4、足對(duì)系統(tǒng)的各項(xiàng)要求。采用靈敏、可靠，精度高，可滿(mǎn)足對(duì)系統(tǒng)的各項(xiàng)要求。采用Atmel公司的公司的ATmaga32L單片機(jī)作為主控制器。單片機(jī)作為主控制器。ATmaga32L是一個(gè)低功耗，高性能的是一個(gè)低功耗，高性能的8位單片機(jī)，片內(nèi)含位單片機(jī)，片內(nèi)含32k空間的可反復(fù)擦些空間的可反復(fù)擦些100,000次的次的Flash只讀存儲(chǔ)器，具只讀存儲(chǔ)器，具有有2Kbytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器RAM，32個(gè)個(gè)IO口，口，2個(gè)個(gè)8位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器，位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器，1個(gè)個(gè)16位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器，位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器，四通道四通道PWM，內(nèi)置，內(nèi)置8路路10 位位ADC。且。且maga系

5、列的單片機(jī)系列的單片機(jī)可以在線(xiàn)編程、調(diào)試，方便地實(shí)現(xiàn)程序的下載與整機(jī)的調(diào)可以在線(xiàn)編程、調(diào)試，方便地實(shí)現(xiàn)程序的下載與整機(jī)的調(diào)試。利用超聲波傳感器檢測(cè)道路上的妨礙，控制電動(dòng)小汽試。利用超聲波傳感器檢測(cè)道路上的妨礙，控制電動(dòng)小汽車(chē)的自動(dòng)避障，快慢速行駛，以及自動(dòng)停車(chē)，并可以自動(dòng)車(chē)的自動(dòng)避障，快慢速行駛，以及自動(dòng)停車(chē)，并可以自動(dòng)記錄時(shí)間、里程和速度，自動(dòng)尋跡和尋光功能。記錄時(shí)間、里程和速度，自動(dòng)尋跡和尋光功能。方案實(shí)施方案實(shí)施1 1 電源模塊電源模塊 采用采用12V12V蓄電池為直流電機(jī)供電，將蓄電池為直流電機(jī)供電，將12V12V電壓降壓、穩(wěn)電壓降壓、穩(wěn)壓后給單片機(jī)系統(tǒng)和其他芯片供電。采用壓后給單片機(jī)

6、系統(tǒng)和其他芯片供電。采用25762576將電壓將電壓穩(wěn)至穩(wěn)至5V5V。25762576的輸出電流最大可至的輸出電流最大可至3A3A，蓄電池具有較，蓄電池具有較強(qiáng)的電流驅(qū)動(dòng)才干以及穩(wěn)定的電壓輸出性能。強(qiáng)的電流驅(qū)動(dòng)才干以及穩(wěn)定的電壓輸出性能。 2 2 尋跡傳感器模塊尋跡傳感器模塊 用用RPR220RPR220型光電對(duì)管。型光電對(duì)管。RPR220RPR220是一種一體化反射型光電是一種一體化反射型光電探測(cè)器，其發(fā)射器是一個(gè)砷化鎵紅外發(fā)光二極管，而接探測(cè)器，其發(fā)射器是一個(gè)砷化鎵紅外發(fā)光二極管，而接納器是一個(gè)高靈敏度，硅平面光電三極管。納器是一個(gè)高靈敏度，硅平面光電三極管。 方案實(shí)施方案實(shí)施3 3 電機(jī)

7、模塊電機(jī)模塊 采用直流減速電機(jī)。直流減速電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)力矩大，體采用直流減速電機(jī)。直流減速電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)力矩大，體積小，分量輕，裝配簡(jiǎn)單，運(yùn)用方便。由于其內(nèi)部積小，分量輕，裝配簡(jiǎn)單，運(yùn)用方便。由于其內(nèi)部由高速電動(dòng)機(jī)提供原始動(dòng)力，帶動(dòng)變速減速齒由高速電動(dòng)機(jī)提供原始動(dòng)力，帶動(dòng)變速減速齒輪組，可以產(chǎn)生較大扭力。輪組，可以產(chǎn)生較大扭力。4 4 電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊 采用公用芯片采用公用芯片L298NL298N作為電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片。作為電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片。L298NL298N是一個(gè)是一個(gè)具有高電壓大電流的全橋驅(qū)動(dòng)芯片，一片具有高電壓大電流的全橋驅(qū)動(dòng)芯片，一片L298NL298N可以分可以分別控制兩個(gè)直流電機(jī)，而且還帶有控

8、制使能端。用該別控制兩個(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。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。 方案實(shí)施方案實(shí)施穩(wěn)壓電源 模塊主控芯片Maga32LL298減速電機(jī)電壓比較器光電對(duì)管組系統(tǒng)構(gòu)造框圖單元電路設(shè)計(jì)單元電路設(shè)計(jì)1 1、微控制器模塊的設(shè)計(jì)、微控制器模塊的設(shè)計(jì)采用Atmel公司的ATmaga32L單片機(jī)，不用燒寫(xiě)器而只用串口或者并口就可以往單片機(jī)中下載程序。 在圖3中，可調(diào)電阻R3可以調(diào)理比較器的門(mén)限電壓，經(jīng)示波器察看，輸出波形相當(dāng)規(guī)那么，可以直接夠單片機(jī)查詢(xún)運(yùn)用。 2 2、光電對(duì)管電路的設(shè)計(jì)、光電對(duì)管電路的設(shè)計(jì)單元電路設(shè)計(jì)單

9、元電路設(shè)計(jì) 3 3、尋跡光電對(duì)管的安裝、尋跡光電對(duì)管的安裝 僅用7對(duì)光電傳感器就能完成設(shè)計(jì)要求，中間四對(duì)傳感器用來(lái)校正小車(chē)的尋跡道路，保證小車(chē)運(yùn)轉(zhuǎn)的直線(xiàn)性。兩側(cè)的傳感器用來(lái)檢測(cè)小車(chē)過(guò)線(xiàn)，可以實(shí)現(xiàn)小車(chē)的轉(zhuǎn)彎和小車(chē)走過(guò)的方格的計(jì)數(shù)。當(dāng)車(chē)體中間經(jīng)過(guò)白線(xiàn)時(shí)，小車(chē)在相應(yīng)的坐標(biāo)方向上加一計(jì)數(shù)。車(chē)輪處的傳感器記錄小車(chē)的運(yùn)轉(zhuǎn)速度和里程數(shù)。傳感器的安裝位置如圖 單元電路設(shè)計(jì)單元電路設(shè)計(jì) 4 4、電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)、電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)采用電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片L298N作為電機(jī)驅(qū)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)如圖 L298N的5、7、10、12四個(gè)引腳接到單片機(jī)上，經(jīng)過(guò)對(duì)單片機(jī)的編程就可以實(shí)現(xiàn)兩個(gè)直流電機(jī)的PWM調(diào)速以及正反轉(zhuǎn)等功能。

10、單元電路設(shè)計(jì)單元電路設(shè)計(jì) 4 4、顯示電路的設(shè)計(jì)、顯示電路的設(shè)計(jì)用兩片4位八段數(shù)碼管gem4561ae作顯示器,并具有雙重功能,在小車(chē)不行駛時(shí)其中一片顯示年月,另一片顯示時(shí)分； 當(dāng)小車(chē)行駛時(shí),分別顯示時(shí)間和行駛間隔。 gem4561aeled31led42a3b4gnd5c6d7e8f9g10dp11d012d113d214d315vcc161775vss18led119led220EM78P458680680680680680680680901490149014901410k10k10k10kafbgcdpde6.8kVCCa1a2a4a3abcdefgdpa1a2a3a4Text路程計(jì)數(shù)的設(shè)計(jì)路程計(jì)數(shù)的設(shè)計(jì) 經(jīng)過(guò)檢測(cè)車(chē)輪轉(zhuǎn)過(guò)的轉(zhuǎn)數(shù)乘上車(chē)輪的周長(zhǎng)來(lái)計(jì)算路程，霍爾元件就是 一種很好的可用于車(chē)輪轉(zhuǎn)數(shù)計(jì)數(shù)的元件。在普通轉(zhuǎn)盤(pán)計(jì)數(shù)的儀表中加裝霍爾元件和磁鐵，即可構(gòu)成基于磁電轉(zhuǎn) 換技術(shù)的傳感器。軟件實(shí)現(xiàn)軟件實(shí)現(xiàn) 在進(jìn)展軟件設(shè)計(jì)時(shí)，通常把整個(gè)過(guò)程分成假設(shè)干個(gè)部分，每一部分叫做一個(gè)模塊。所謂“模塊，本質(zhì)上就是所完成一定功能，相對(duì)獨(dú)立的程序段，這種程序設(shè)計(jì)方法叫模塊程序設(shè)計(jì)法。模塊程序設(shè)計(jì)法的主要優(yōu)點(diǎn)是：?jiǎn)蝹€(gè)模塊比起一個(gè)完好的程序易編寫(xiě)及調(diào)試；模塊可以共存，一個(gè)模塊可以被多個(gè)義務(wù)在不同條件下調(diào)用；模塊程序允許設(shè)計(jì)者分割義務(wù)和利用已有程序，為設(shè)計(jì)者提供方便。本系統(tǒng)軟件采用模塊化構(gòu)造，由主程