基于單片機智能小車課件

基于單片機的無線遙控小車答辯PPT

基于單片機的無線遙控小車答辯PPT智能小車的現(xiàn)狀及意義智能化作為現(xiàn)代社會的新產物，是以后的發(fā)展方向，它可以按照預先設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。選擇智能循跡小車作為設計是因為智能車可以應用于科學研究、地質勘探、危險搜索、智能救援等，其在交通運輸中也有重要作用。智能車輛又稱為輪式移動機器人，是移動機器人的一種，是一個集環(huán)境感知、運算控制、自動駕駛等多種功能于一體的綜合系統(tǒng)。如果將智能控制技術引用到現(xiàn)實生活中，可以使我們的未來生活變得更加方便，智能。本課題所設計的智能循跡小車由驅動模塊，循跡模塊，測速模塊，顯示模塊等組成，能沿著黑線自動行駛。智能小車的現(xiàn)狀及意義

本次設計的無線遙控小車主要由兩部分組成，其中第一部分為單片機控制模塊，第二部分為無線遙控模塊。主要實現(xiàn)了以下幾個功能:本次設計的無線遙控小車主要由兩部分組成，其中第一部分為單片總體設計

本次設計以AT89C52單片機為控制核心對小車進行智能控制其中第一部分為智能小車部分，這一部分主要包含以下幾個模塊：顯示模塊、尋光模塊、電機驅動模塊、循跡避障模塊、測速模塊、AT89C52控制模塊、紅外接收模塊；第二部分為無線遙控部分主要由遙控鍵盤、編碼芯片、編碼調制、紅外發(fā)射這四部分組成。其總體設計框圖由兩部分組成，如下圖所示：總體設計本次設計以AT89C52單片機為控制核心對小紅外遙控部分紅外遙控的組成：

紅外遙控系統(tǒng)一般由兩大部分組成：一個為紅外發(fā)射部分，一個為紅外接收部分。其中發(fā)射部分主要由按鍵鍵盤、編碼調制、LED紅外發(fā)送器構成，它最重要的部分就是應用編碼芯片對按鍵信息進行編碼和發(fā)送；接收部分由光電轉換放大器、解調、解碼電路構成，其最重要的部分是對接收到的編碼進行解調。紅外遙控實現(xiàn)原理:

紅外遙控實現(xiàn)的原理主要是怎樣用程序去分析位1與位0，位1與位0的主要區(qū)別是經過低電平脈沖后高電平的脈寬不一樣。用脈寬0.565ms,間隔1.685ms,周期2.25ms的脈沖信號表示位1，用脈寬0.565ms,間隔0.56ms,周期1.125ms的脈沖信號表示位0。紅外遙控部分紅外遙控的組成：紅外遙控實現(xiàn)原理:紅外遙控

解碼的關鍵也是如何用程序去分析位0和位1，位0與位1的共同點是均是以0.565ms的低電平開始，不同的是高電平的寬度不同，其中1為1.68ms,0為0.565ms，需要根據高電平區(qū)別位0與位1，從0.56ms后開始延時，延時0.56ms后若讀到低電平則為位0，反之為位1，但這樣做并不可靠，因為延時時間太短，為了確保正確讀到位0和位1，必須加長延時時間，但又不能超過1.12ms,因此取二者平均值即（1.12ms+0.56ms）/2=0.84ms。解碼的關鍵也是如何用程序去分析位0和位1，位0與位1上圖為紅外發(fā)射電路，D2是紅外發(fā)射二極管，D1是按鍵指示燈。當有按鍵按下，D1會亮，此時HT6221編碼芯片會完成對按鍵信息進行脈沖編碼，并調制成38khz的脈沖信號，經紅外發(fā)射二極管D2發(fā)射出去。上圖為紅外發(fā)射電路，D2是紅外發(fā)射二極管，D1是按鍵按照上圖接法S1-S6對應的數據碼分別為0x00;0x02;0x04;0x01;0x03;0x05。按照上圖接法S1-S6對應的數據碼分別為0x00;0x02紅外接收部分

本設計我們采用紅外接收頭1838來解調HT6221編碼芯片的編碼，紅外接收頭U2由3個引腳組成，包括供電引腳(VCC)、接地引腳(GND)、解調信號的輸出引腳(DOUT)。其中C6為濾波電容，解調信號的輸出引腳直接與AT89C52單片機外部中斷0，P3.2接口相連。紅外接收部分本設計我們采用紅外接收頭1838來解調紅外解碼軟件分析如上圖所示，為HS1838的接受到的紅外碼。在沒有信號輸入時，HS1838輸出高電平，有信號輸入時，接收到紅外碼時首先輸出9ms的低電平，再輸出4.5ms的引導碼，接著輸出數據。數據0是0.56ms的低電平和0.56ms的高電平，數據1是0.56ms的低電平和1.68ms的高電平?？梢?和1的區(qū)別在于高電平持續(xù)時間的長短不同，根據這個區(qū)別我們就可以見別出0和1了。但是在解碼之前需要判斷引導碼，如果引導碼不正確就不解碼，所謂判斷引導碼，就是看看是否有9ms的低電平和4.5ms的高電平。紅外解碼軟件分析如上圖所示，為HS1838的接受到的

紅外碼的組成32位組成是：前16位是用戶碼(在這里沒什么用)，然后是8位數據碼(操作碼)和8位數據碼的反碼，這里只要把8位數據碼讀出來就可以了，其余的可以不用。紅外碼的組成32位組成是：前16位是用戶碼(在這里智能小車部分單片機控制模塊

本次設計以AT89C52單片機為控制核心對小車進行智能控制，AT89C52是一種低功耗、高性能CMOS的8位微控制器，使用Atmel公司高密度非易失性存儲器技術制造，與工業(yè)80C51產品指令和引腳完全兼容。片內置通用8位中央處理器和Flash存儲單元，在電子行業(yè)應用非常廣泛。其單片機最小系統(tǒng)由AT89C52單片機、時鐘電路、復位電路組成。本次設計的單片機主控模塊的原理圖以及管腳分配如以下的圖表所示：智能小車部分單片機控制模塊單片機控制模塊單片機控制模塊單片機引腳分配表單片機引腳分配表電源模塊

電源是一種為用電設備提供能量的裝置，其性能的好壞會直接影響到整個系統(tǒng)的穩(wěn)定性與可靠性因此電源的好壞非常重要。在整個智能車系統(tǒng)中，不同芯片與器件所需要提供的電壓是不同的，在這里我采用雙電源供電的方式，使用4節(jié)1.2V可充電電池為直流電機供電，將9V可充電方塊電源通過三端穩(wěn)壓器LM7805降至5V，為AT89C52單片機和LCD1602顯示芯片供電，以提高整個小車系統(tǒng)可靠性與穩(wěn)定性。電源模塊電源是一種為用電設備提供能量驅動模塊電路的分析

本次設計的無線遙控小車采用前置前驅的方式，其前輪為主動輪，將兩個直流電機分別裝在小車前輪的左右兩側用專用電機驅動芯片L298N來驅動直流電機從而達到控制小車轉向的目的。L298N是一個內部有兩個H橋的驅動芯片，這樣電機的運轉只需要用三個信號控制：兩個方向信號和一個使能信號。驅動模塊電路的分析本次設計的無線遙控小車采用前置前驅H橋簡介

如上圖所示為一對三極管Q2和Q3導通的情況，電流將從右至左流過電機。當三極管Q2和Q3導通時，電流將從右至左流過電機，從而驅動電機沿另一方向轉動（電機周圍的箭頭表示為逆時針方向）。H橋簡介 如上圖所示為一對三極管Q2和Q3導通的情況小車運動的方向左輪左電機電機驅動電路右電機右輪單片機萬向滑輪前方MG1MG2左電機P2.3P2.2IN4

IN300不轉01正轉10反轉11不轉右電機P2.1P2.0IN2

IN100不轉01正轉10反轉11不轉單片機通過電機驅動電路控制小車運行方法P2.3P2.2P2.1P2.00101前進1010后退1101左轉彎0111右轉彎小車運動的方向左左電機右右單片機萬向滑輪前方MG1MG2左電循跡模塊分析

本次設計中我們使用紅外探測法使小車完成循跡這一功能的。U4是由紅外光敏三極管和發(fā)光二極管組成的紅外反射式光耦，其中紅外發(fā)光二極管用來發(fā)射紅外線，紅外光敏三極管用來接收被反射回來的紅外線。U5為電壓比較器，它的作用是將傳感器檢測到的模擬信號，轉化成相應的高低電平傳入單片機，當3腳電平大于2腳的電平時，輸出端1腳輸出為高電平，反之輸出為低電平。循跡模塊分析本次設計中我們使用紅外探測法使小車完成循

本次設計的智能小車是沿黑線行駛的，由于黑紙和白色紙質地板對光線的反射系數不同，因此可以通過反射光的強弱來使小車沿著黑線行駛。其具體工作過程如下：小車沿白色紙質地板行駛，安裝在小車下的紅外發(fā)光二極管發(fā)射紅外線信號，遇到白線時，紅外線會被反射回來，被光敏三極管吸收，光敏三極管將會被導通，比較器輸出低電平；遇到黑線時，紅外線信號被黑色吸收，不會反射回來光敏三極管處于截止狀態(tài)，比較器輸出高電平。將檢測到的信號送到單片機I/O口，當I/O口檢測到高電平的信號時，表明紅外線信號被黑色吸收，小車正在沿黑線行駛，沒有偏離軌道；當I/O口檢測到低電平的信號時，表明紅外線被反射回來，被光敏三極管吸收，小車檢測到了白色，已偏離了軌跡，需要調用循跡子程序來糾正軌跡。左邊檢測到白色時小車右轉、右邊檢測到白色時小車左轉、兩邊都檢測到白色時小車會自動停車、兩邊都檢測不到白線時，表明小車正在沿著預定軌跡行駛，沒有偏離軌跡。智能小車的避障也是通過這一原理實現(xiàn)的，不同的是避障電路安裝位置不同，避障電路安裝在小車的車頭，當有障礙物時紅外線會被反射回來，比較器輸出低電平，無障礙物時，無紅外線反射回來，比較器輸出低電平，左邊檢測到障礙物時小車右轉、右邊檢測到障礙物時小車左轉、兩邊都檢測到障礙物時小車會自動停車、兩邊都檢測不到障礙物時，小車會按原定路線繼續(xù)向前行駛。這里就不再做詳細的介紹了。本次設計的智能小車是沿黑線行駛的，由于黑紙和白循跡電路軟件分析左輪左電機電機驅動電路右輪單片機萬向滑輪前方MG1MG2右電機P1.5P1.6P1.7單片機通過電機驅動電路控制小車運行方法P2.3P2.2P2.1P2.0P1.7P1.6P1.50101前進1011010后退1101左轉彎0111右轉彎程序設計(如果中間探測頭P01測到黑線，則小車前進)if(P1==0x05){P2=0X05}循跡電路軟件分析左左電機右單片機萬向滑輪前方MG1MG2右P左輪左電機電機驅動電路右輪單片機萬向滑輪MG1MG2右電機P1.5P1.6P1.7單片機通過電機驅動電路控制小車運行方法P2.3P2.2P2.1P2.0P1.7P1.6P1.50101前進1010后退1101左轉彎0111右轉彎0

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1程序設計(如果右邊探測頭P1.7測到黑線，小車右轉彎)if(P1==0x03){P2=0X07}左左電機右單片機萬向滑輪MG1MG2右P1.5P1.6P1.左輪左電機電機驅動電路單片機萬向滑輪MG1MG2右電機P1.7P1.5P1.6單片機通過電機驅動電路控制小車運行方法P2.3P2.2P2.1P2.0P1.7

P1.6P1.50101前進1010后退1101左轉彎0111右轉彎001其余的以此類推，這里就不做詳細介紹程序設計(如果兩個探測頭同探測到黑線，小車右轉彎)if(P1==0x01){P2=0X07}左左電機單片機萬向滑輪MG1MG2右P1.7P1.5P1.6循跡電路軟件流程圖尋光與避障的軟件設計原理與此相類似這里就不做詳細介紹循跡電路軟件流程圖尋光與避障的軟件設計原理與此相類似這里就不尋光模塊的分析

本次設計采用由光敏二極管、LM393電壓比較器和若干電阻組成的電路與AT89C52單片機引腳P2.5相連來完成小車尋光這一功能的。智能小車的尋光是利用光敏二極管具有單向導電性這一原理實現(xiàn)的，光敏二極管是一種用PN結單向導電性的結型光電信息轉換器件，在其工作時需對其加上反向電壓。當無光照時光敏二極管處于截止狀態(tài)，其反向漏電流很小；當有光照時光敏二極管處于導通狀態(tài)，其飽和反向漏電流大大增加。尋光模塊的分析本次設計采用由光敏二極管、LM393電

將3只光敏二極管分別裝在小車頭部的左側、右側和中間。當無光照時光敏二極管處于截止狀態(tài)，相當于電阻無窮大，此時比較器LM393引腳3端的分壓值很大，接近于電源電壓+5V，比LM393電壓比較器引腳2端的電壓值要大，此時比較器輸出高電平，反之當有光照時，光敏二極管處于導通狀態(tài)，相當于電阻值大大減小，此時比較器LM393引腳3端的分壓值較小，較LM393引腳2端的電壓值要小，此時比較器輸出低電平。將輸出的高低電平傳入單片機，單片機根據電平的高低變化，調取相應的尋光子程序完成尋光功能。其中可調電阻用于調節(jié)對比電壓，也就是調節(jié)光線對比度，將對比電壓調小此時光的敏感度較為強烈，需要較強的光源才能使小車沿著光源方向前進，電壓調大時光敏感度沒有那么強烈。左邊檢測到光源時小車左轉、右邊檢測到光源時小車右轉、前方檢測到光源小車會向光源駛去。將3只光敏二極管分別裝在小車頭部的左側、右側和中間。當測速模塊的分析

本次設計中我們使用直射式光電傳感器對小車進行測速，其測速電路由直射式光電傳感器、施密特觸發(fā)器、紅外發(fā)光管、光敏三極管等器件構成。其中施密特觸發(fā)器充當了一個開關的作用；當輸入電壓達到某一個值時，其輸出端會由高電平跳轉到低電平，反之當輸入電壓降至某一值時，其輸出端會從低電平跳轉到高電平，根據電平的變化，輸出端會輸出連續(xù)的脈沖序列，從而實現(xiàn)測速這一功能。測速模塊的分析本次設計中我們使用直射式

本次智能小車的測速是通過在固定時間內，統(tǒng)計輸出