智能小車項(xiàng)目報(bào)告

1、宜賓職業(yè)技術(shù)學(xué)院小車智能功能的實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目設(shè)計(jì)報(bào)告項(xiàng)目設(shè)計(jì)題目：小車智能功能的實(shí)現(xiàn)系部：電子信息與控制工程系班級(jí)：電 子 11201 班組號(hào)：第 四 組小組成員：陳鼎 徐成凝毛池貴 浦東指導(dǎo)教師： 羅德雄二0一三年十一月二十五日目錄 TOC o 1-5 h z 引言3一、方案論證4二、小車車體設(shè)計(jì) 7三、硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)81、單片機(jī)最小系統(tǒng) 82、電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路9四、軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)10 HYPERLINK l bookmark24 o Current Document 五、系統(tǒng)的制作、仿真與調(diào)試 14六、總結(jié)14引言當(dāng)今世界，傳感器技術(shù)和自動(dòng)控制技術(shù)正在飛速發(fā)展，機(jī)械、電氣和電子信息 已經(jīng)不再明顯分家，自

2、動(dòng)控制在工業(yè)領(lǐng)域中的地位已經(jīng)越來越重要，“智能”這個(gè) 詞現(xiàn)在也已經(jīng)成為了熱門詞匯?，F(xiàn)在國(guó)外的自動(dòng)控制盒傳感器技術(shù)已經(jīng)達(dá)到了很高 水平，特別是日本，比如日本本田制作的機(jī)器人，其仿人雙足行走已經(jīng)做的十分逼 真，而且具有一定的學(xué)習(xí)能力。作為機(jī)械行業(yè)的代表產(chǎn)品一汽車，具與電子信息產(chǎn)業(yè)的融合速度也顯著提高， 呈現(xiàn)出兩個(gè)明顯的特點(diǎn)：一是電子裝置占汽車整車的價(jià)值量比例逐步提高，汽車將 由以機(jī)械產(chǎn)品為主向高級(jí)的機(jī)電一體化方向發(fā)展，汽車電子產(chǎn)業(yè)也很有可能成為依 托整車制造業(yè)和用車提高配置而快速成為新的增長(zhǎng)點(diǎn)；二是汽車開始向電子化、多 媒體化和智能化方向發(fā)展，使其不僅作為一種代步工具、同時(shí)能具有交通、娛樂、 辦公

3、和通訊等多種功能。為了適應(yīng)機(jī)電一體化的發(fā)展在汽車智能化方向的發(fā)展要求，提出簡(jiǎn)易智能小車 的構(gòu)想，目的在于：通過獨(dú)立設(shè)計(jì)并制作一輛具有簡(jiǎn)單智能化的簡(jiǎn)易小車，獲得項(xiàng) 目整體設(shè)計(jì)的能力，并掌握多通道多樣化傳感器綜合控制的方法，此項(xiàng)目設(shè)計(jì)是在 以自己做的小車為基礎(chǔ)上，采用 AT89C52I片機(jī)作為控制核心，實(shí)現(xiàn)智能小車功能 一、方案論證總體方案設(shè)計(jì)：根據(jù)題目，我們?cè)O(shè)計(jì)了以下方案并進(jìn)行了綜合的比較論證，智能電動(dòng)小車系統(tǒng) 由主控模塊、電源模塊、超聲波傳感器模塊、電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、顯示模塊、蜂鳴模塊 構(gòu)成。主控制器模塊采用凌陽公司的16位單片機(jī)，它是16位控制器，具有體積小、驅(qū)動(dòng)能力高、 集成度高、易擴(kuò)展、可靠

4、性高、功耗低、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、中斷處理能力強(qiáng)等特點(diǎn)。處理 速度高，尤其適用于語音處理和識(shí)別等領(lǐng)域。但是當(dāng)凌陽單片機(jī)應(yīng)用語音處理和辨 識(shí)時(shí)，由于其占用的CP磔源較多而使得凌陽單片機(jī)同時(shí)處理其它任務(wù)的速度和能 力降低。本系統(tǒng)主要是進(jìn)行尋跡運(yùn)行的檢測(cè)以及電機(jī)的控制。如果單純的使用凌陽單片 機(jī)，在語音播報(bào)的同時(shí)小車的控制容易出現(xiàn)不穩(wěn)定的情況。從系統(tǒng)的穩(wěn)定性和編程 的簡(jiǎn)潔性考慮，我們放棄了單純使用凌陽單片機(jī)而考慮其它的方案。采用Atmel公司的AT89S52I片機(jī)作為主控制器。AT89S52g一個(gè)低功耗，高性 能CMOS前單片機(jī)，片內(nèi)含 4k Bytes ISP(In-system programmable)

5、的可反復(fù)擦寫1000次的Flash只讀程序存儲(chǔ)器，器件采用 ATME公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技 術(shù)制造，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51旨令系統(tǒng)及80C52引腳結(jié)構(gòu)，芯片內(nèi)集成了通用8位中央 處理器和ISP Flash存儲(chǔ)單元，功能強(qiáng)大的微型計(jì)算機(jī)的 AT89S52可為許多嵌入式 控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高性價(jià)比的解決方案。AT89S52具有如下特點(diǎn)：40個(gè)引腳，4k Bytes Flash 片內(nèi)程序存儲(chǔ)器，128 bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ) 器（RAM, 32個(gè)外部雙向輸入/輸出（I/O） 口，5個(gè)中斷優(yōu)先級(jí)2層中斷嵌套中斷， 2個(gè)16位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器,2個(gè)全雙工串行通信口，看門狗（WDT電路，片內(nèi)時(shí) 鐘

6、振蕩器。由于89S52單片機(jī)的資源已經(jīng)可以滿足設(shè)計(jì)需要，且 51單片機(jī)價(jià)格上有優(yōu)勢(shì)。 從方便實(shí)用不浪費(fèi)資源的角度考慮，我們選擇了方案二。電源模塊由于本系統(tǒng)需要電池供電，我們考慮了如下集中方案為系統(tǒng)供電。此模塊借用網(wǎng)絡(luò)資料。萬案一：采用10節(jié)干電池供電，電壓達(dá)到15V,經(jīng)7812穩(wěn)壓后給直流電機(jī)供電，然后將 12V電壓再次降壓、穩(wěn)壓后給單片機(jī)系統(tǒng)和其他芯片供電。但干電池電量有限，使 用大量的干電池給系統(tǒng)調(diào)試帶來很大的不便，因此，我們放棄了這種方案。萬案一：采用3節(jié)可充電式鋰電池串聯(lián)共給直流電機(jī)供電，經(jīng)過 7812的電壓變換后給支 流電機(jī)供電，然后將12V電壓再次降壓、穩(wěn)壓后給單片機(jī)系統(tǒng)和其他芯片

7、供電。鋰 電池的電量比較足，并且可以充電，重復(fù)利用，因此，這種方案比較可行。但鋰電 池的價(jià)格過于昂貴，使用鋰電池會(huì)大大超出我們的預(yù)算，因此，我們放棄了這種方 案。萬案二：采用1塊充電鋰電池為直流電機(jī)供電，將 12V電壓降壓、穩(wěn)壓后給單片機(jī)系統(tǒng) 和其他芯片供電。充電電池具有較強(qiáng)的電流驅(qū)動(dòng)能力以及穩(wěn)定的電壓輸出性能。雖 然充電電池的體積過于龐大，在小型電動(dòng)車上使用極為不方便，但由于我們的車體 設(shè)計(jì)時(shí)留出了足夠的空間，并且充電電池的價(jià)格比較低。因此我們選擇了此方案。方案四：調(diào)試時(shí)直接用開關(guān)電源，調(diào)到12V進(jìn)行調(diào)試。綜上考慮，我們選擇了方案四。3、超聲波傳感器模塊萬案一：采用簡(jiǎn)易光電傳感器結(jié)合外圍電路

8、探測(cè)，但實(shí)際效果并不理想，對(duì)行駛過程中 的穩(wěn)定性要求很高，且誤測(cè)幾率較大，易受光線環(huán)境和路面介質(zhì)影響。在使用過程極易出現(xiàn)問題，而且容易因?yàn)樵摬考斐烧麄€(gè)系統(tǒng)的不穩(wěn)定。故最終未采用該方 案。采用超聲波傳感器，根據(jù)時(shí)間差可以精確地測(cè)量前方障礙物的距離，精度高， 價(jià)格合理，可以通過調(diào)整軟件算法，改變小車的避障精度。并且可以控制小車與前 方障礙物的距離大小來使小車做出反應(yīng)，智能化高。通過比較，我們選取第二種方案來實(shí)現(xiàn)循跡。電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊采用專用芯片L298M乍為電機(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

9、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。對(duì)于直流電機(jī)用分立元件構(gòu)成驅(qū)動(dòng)電路。由分立元件構(gòu)成電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路，結(jié)構(gòu) 簡(jiǎn)單，價(jià)格低廉，在實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)用廣泛。但是這種電路工作性能不夠穩(wěn)定。因此，我們選用了方案一。顯示模塊方案一：使用液晶顯示屏顯示時(shí)間。液晶顯示屏（LCD優(yōu)點(diǎn)是：低耗電量、無 輻射危險(xiǎn)，平面直角顯示以及影象穩(wěn)定不閃爍等優(yōu)勢(shì)，可視面積大，畫面效果好， 分辨率高，抗干擾能力強(qiáng)等。缺點(diǎn)是：液晶顯示屏是以點(diǎn)陣的模式顯示各種符號(hào)， 需要利用控制芯片創(chuàng)建字符庫(kù)。編程工作量大，控制器的資源占用較多，在使用 時(shí)，不能有靜電干擾，否則易燒壞液晶的顯示芯片，不易維護(hù)，其成本也偏高。并 且本系統(tǒng)只需要

10、顯示時(shí)間，信息量比較少，因此并不適于選用液晶顯示屏。方案二：使用數(shù)碼管顯示行駛時(shí)間。數(shù)碼管具備數(shù)字接口，顯示清晰，價(jià)格較 低，作為時(shí)間顯示的器件性價(jià)比非常高，方便易行。決定采用數(shù)碼管顯示行駛時(shí)間。6、蜂鳴模塊方案一采用普通發(fā)光二極管和蜂鳴器分別發(fā)出聲光報(bào)警，該方案雖能達(dá)到 題目要求，但是蜂鳴器發(fā)出聲音刺耳，而且受到其他指示燈的影響，發(fā)光二極管報(bào) 警也不夠突出。方案二 采用超高亮發(fā)光二極管和語音芯片ISD1730組成聲光報(bào)警，該方案避 免了方案一所有缺點(diǎn)。語音芯片聲音清晰，超高發(fā)亮的發(fā)光二極管作用非常明顯。所以我們選擇了方案二。二、小車車體設(shè)計(jì)三、硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)1、單片機(jī)最小系統(tǒng)采用Atmel公司

11、的AT89S51單片機(jī)，不用燒寫器而只用用口或者并口下載線就 可以往單片機(jī)中下載程序。我們?cè)陂_發(fā)過程中使用開發(fā)版，方便程序的調(diào)試和整機(jī)的測(cè)試，待系統(tǒng)調(diào)試完 成后，將單片機(jī)從開發(fā)板安裝在小車底座板上方便及時(shí)調(diào)試。積木式連接還方便拆 卸以便于其他項(xiàng)目的開發(fā)與調(diào)試。時(shí)鐘電路系統(tǒng)的時(shí)鐘電路設(shè)計(jì)是采用的內(nèi)部方式，即利用芯片內(nèi)部的振蕩電路。AT89單片機(jī)內(nèi)部有一個(gè)用于構(gòu)成振蕩器的高增益反相放大器。引腳XTAL1和XTAL2分別是此放大器的輸入端和輸出端。這個(gè)放大器與作為反饋元件的片外晶體諧振器一起構(gòu) 成一個(gè)自激振蕩器。外接晶體諧振器以及電容 C1和C2構(gòu)成并聯(lián)諧振電路，接在放 大器的反饋回路中。對(duì)外接電容

12、的值雖然沒有嚴(yán)格的要求，但電容的大小會(huì)影響震 蕩器頻率的高低、震蕩器的穩(wěn)定性、起振的快速性和溫度的穩(wěn)定性。因此，此系統(tǒng) 電路的晶體振蕩器的值為12MHz電容應(yīng)盡可能的選擇陶瓷電容，電容值約為 22 pF。更好地保證震蕩器穩(wěn)定和可靠地工作。復(fù)位電路復(fù)位是由外部的復(fù)位電路來實(shí)現(xiàn)的。片內(nèi)復(fù)位電路是復(fù)位引腳RST通過一個(gè)斯密特觸發(fā)器與復(fù)位電路相連，斯密特觸發(fā)器用來抑制噪聲，它的輸出在每個(gè)機(jī)器周期的S5Pz由復(fù)位電路采樣一次。復(fù)位電路通常采用上電自動(dòng)復(fù)位和按鈕復(fù)位兩種 方式，此電路系統(tǒng)采用的是上電與按鈕復(fù)位電路，如圖所示。當(dāng)時(shí)鐘頻率選用 6MHz 時(shí)，C取 22pF, Rs約為 200Q , Rk約為

13、1K。2、電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路由于單片機(jī)輸出的信號(hào)不僅點(diǎn)壓偏低，而且負(fù)載能力不夠，不能用來直接驅(qū)動(dòng) 電機(jī)L29朋區(qū)動(dòng)芯片是性能優(yōu)越的小型直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片之一。它可被用來驅(qū)動(dòng)二個(gè) 直流電機(jī)。在46V勺電壓下，可以提供2A勺驅(qū)動(dòng)電流。L298還有過熱自動(dòng)關(guān)斷功 能，并有反饋電流檢測(cè)功能，符合電機(jī)驅(qū)動(dòng)的需要。因此需要使用驅(qū)動(dòng)芯片L298,單片機(jī)輸出的信號(hào)，經(jīng)過L29狽現(xiàn)功率的放大，從而驅(qū)動(dòng)電機(jī)工作。L298芯片是一 種高壓，大電流雙全橋式驅(qū)動(dòng)器，其設(shè)計(jì)是為接受標(biāo)準(zhǔn)TT出輯電平信號(hào)和驅(qū)動(dòng)電感負(fù)載的。電路原理圖如下圖所示：四、軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)小車程序設(shè)計(jì)如下：#include#include uchar unsig

14、ned char#include uint unsigned intsbit moto1=P2A2;sbit moto2=P2A3;sbit moto3=P2A4;sbit moto4=P2A5;sbit k0=P3A0; / 暫停 開始sbit k1=P3A1; / 向前 向后sbit k2=P3A2;/向右轉(zhuǎn)sbit k3=P3A3;/向左轉(zhuǎn)sbit k4=P3A4;/加速sbit k5=P3A5;/減速sbit speak=P3A7;sbit ENA=P2A6;sbit ENB=P2A7;uintt,temp;uintcount;void delay(uint z)uintx,y;for

15、(x=z;x0;x-)for(y=110;y0;y-);voidint() TMOD=0 x01; /工作模式選擇/中斷設(shè)置TH0=(65536-1000)/256; / 裝初值TLO=(65536-1000)%256; /12MZ 晶振，10msP1=1;TR0=1;ET0=1;EA=0;count=20;void kg()while(k0=0&EA=1) / 暫停 delay(5);if(k0=0&EA=1)EA=0;moto1=moto2=moto3=moto4=0;P1=1;while(k0=0&EA=0) / 開始 DELAY(5);IF(K0=0&EA=0)EA=1; P1=0;m

16、oto1=1;moto3=1;moto2=0;moto4=0;)while(k1=0&moto1=0) / 前進(jìn) delay(5);if(k1=0&moto1=0)moto1=1;moto3=1;moto2=0;moto4=0;P1=0;while(k2=0) / 右轉(zhuǎn)delay(5);if(k2=0)moto1=1;moto2=0;moto3=0;moto4=1;P1=0;while(K3=0) / 左轉(zhuǎn) delay(5);if(k=3)moto=0;moto2=1;moto3=1;moto4=0;P1=0;if(k4=0)delay(5);if(k4=0)(count+=10;if(cou

17、nt=100)(count=100;)while(!k4); /等待鍵松開)void main(void) int();while(1)kg();)void PWM()interrupt1 / 定時(shí)器1pwni永沖波的輸出TH0=(65536-1000)/256;TL0=(65536-1000)%256;t+;if(t=100) t=0; /一共分成 100 份if(tcount) ENA=1;ENB=1; /電機(jī)導(dǎo)通階段else ENA=0;ENB=0;/電機(jī)關(guān)閉階段五、系統(tǒng)的制作、仿真與調(diào)試六、總結(jié)通過這幾周的項(xiàng)目設(shè)計(jì)，我們對(duì)一些專業(yè)知識(shí)和單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)有了更深 的了解，同時(shí)也嘗試著去

18、應(yīng)用自己的所掌握的知識(shí)。本次電子課程設(shè)計(jì)主要是對(duì)已 學(xué)習(xí)的單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)，單片機(jī)程序流程圖的綜合應(yīng)用，同時(shí)加上電路等知識(shí)，設(shè)計(jì)完成了利用軟件的檢測(cè)程序運(yùn)行調(diào)試。經(jīng)過幾天的奮戰(zhàn) ，我們感受很深。我們第四組四個(gè)人分工合作，一塊兒討論設(shè)計(jì)了這個(gè)項(xiàng)目的實(shí)施步驟。在討論中發(fā)現(xiàn) 不足。設(shè)計(jì)過程中深感自己在培養(yǎng)動(dòng)手能力這方面欠缺很大。同時(shí)，這次我們積極 的通過上網(wǎng)查資料，查閱單片機(jī)方面書籍等資源。在我們這一組同學(xué)的共同努力 下，我們圓滿完成了從項(xiàng)目設(shè)計(jì)，PPT演示文稿，單片機(jī)程序設(shè)計(jì)等環(huán)節(jié)。這個(gè)項(xiàng) 目設(shè)計(jì)作為一次鍛煉，培養(yǎng)了我們或多或少善于動(dòng)手，樂于動(dòng)手的習(xí)慣。單片機(jī)應(yīng)用課程設(shè)計(jì)不僅給我們提供了一個(gè)很好的展現(xiàn)自己所學(xué)知識(shí)的平臺(tái)，又是對(duì)自己所學(xué)知識(shí)的一次考核、檢驗(yàn)。我們運(yùn)用各自在各方