51單片機驅(qū)動智能小車原理圖.doc

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課程設計說明書 制 控 機 算 計 題目： 車 小 跡 循 學生姓名： 王 榮 明 學 號： 200706040123 （系）： 院 電信學院（自動化系） 專 業(yè)： 測控技術與儀器 指導教師： 劉文波、姜麗波 2011 年 日 25 月 2 循跡小車方案書 循跡小車一、課設題目： 二、課設要求： 字型的黑色軌跡一周）“8“（順利走一個 、完成基本設計功能1 、所用時間長短2 、自己發(fā)揮部分（音樂、彩燈、壁障、顯示等）3 劉文波 姜麗波 黃建兵 周強 、指導老師：鄭恩讓4 器件相關參數(shù)。元器件及元號完成方案的大體框架，確定大致 6- 4 月元、 1：三、任務時間表 號完成電路圖繪制 7 月元、2 器件清單元號確定 8 月元、3 進行編程，仿真 10-9 月元、4 器件元號購買 11 月元、5 四、框架圖 e 偏差 控制器 執(zhí)行器 被控對象 + r 給定值 車速和方向 單片機 電機 車小跡循 | 值饋反 光電傳感器 1 圖 循跡小車框架圖 五、小車各模塊電路圖及說明 1 電源部分： 穩(wěn)壓后給支流電機供電，給單片機系統(tǒng)和其他 7805 ，經(jīng)9v 干電池供電，電壓達到 1.5V 節(jié) 6 采用 ：1 方案 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。 的電壓變換后給支流電機 7805 給直流電機供電，經(jīng)過 8.6V 可充電式鋰電池串聯(lián)共 4.2V 節(jié) 2 ：采用2 方案 供電，給單片機系統(tǒng)和其他芯片供電。但由于電壓不太夠，價格昂貴，因此，我們放棄了。 電壓降壓、穩(wěn)壓后給單片機系統(tǒng)和其他芯片供電。蓄電池 12V 蓄電池為直流電機供電，將 :9V：采用3 方案 具有較強的電流驅(qū)動能力以及穩(wěn)定的電壓輸出性能。但蓄電池的體積過于龐大，使用極為不方便，因此 棄了。 供單片 5V 穩(wěn)壓到 7805 直流電，再經(jīng) 9V 交流電轉(zhuǎn)換為 220v 直流電源，由穩(wěn)壓模塊將 9V ：直接采用4 方案 機，電機使用。但其不能用于遠距離，且在運行中要注意電線的干擾。由于用于本次設計演示的標軌道不太大， ：下如圖路電?；輰崫?jīng)最它為因，案方此用采們我以所，分部線源電制控為人以可們我時示演在 電源模塊電路圖 2 圖 、電機驅(qū)動控制部分：2 ，它可同時對兩個電機進行驅(qū)動控制，電路簡單，控制效果好，干擾L298 這部分采用專門的電機控制芯片 小，因此我們采用此方案，電路圖如下 3 圖 電機驅(qū)動控制部分電路圖 的具體參數(shù)如下： L298 管腳排列如下： L298 3 傳感器探測部分： ：用光敏電阻組成光敏探測器。光敏電阻的阻值可以跟隨周圍環(huán)境光線的變化而變化。當光線照射到1 方案 白線上面時，光線發(fā)射強烈，光線照射到黑線上面時，光線發(fā)射較弱。因此光敏電阻在白線和黑線上方時，阻值 但是這種方案受光照影響很大，不能夠 會發(fā)生明顯的變化。將阻值的變化值經(jīng)過比較器就可以輸出高低電平。 穩(wěn)定的工作。因此我們考慮其他更加穩(wěn)定的方案。 ：用紅外發(fā)射管和接收管自己制作光電對管尋跡傳感器。紅外發(fā)射管發(fā)出紅外線，當發(fā)出的紅外線照2 方案 射到白色的平面后反射，若紅外接收管能接收到反射回的光線則檢測出白線繼而輸出低電平，若接收不到發(fā)射管 發(fā)出的光線則檢測出黑線繼而輸出高電平。這樣自己制作組裝的尋跡傳感器基本能夠滿足要求，但是工作不夠穩(wěn) 定，且容易受外界光線的影響，因此我們放棄了這個方案。 是一種一體化反射型光電探測器，其發(fā)射器是一個砷化鎵 RPR220型光電對管。 RPR220 ：用3 方案 二極管，而接收器是一個高靈敏度，硅平面光電三極管。 封裝，其具有如下特點： DIP4 采用 RPR220 塑料透鏡可以提高靈敏度。 內(nèi)置可見光過濾器能減小離散光的影響。 體積小，結(jié)構緊湊。 4 如別分圖理原路電，路電理 調(diào)及測檢管 對電光種兩 了證論并計設們我 圖和 5 ：示所 圖 1 光電對管檢測電路 4 圖 的上端變?yōu)楦?R2起限流電阻的作用，當有光反射回來時，光電對管中的三極管導通， R1所示電路中， 4 飽和導通，三極管集電極輸出低電平。 VT1 電平，此時 截至，其集電極輸出高電平。 VT1當沒有光反射回來時，光電對管中的三極管不導通， 在該電路中起到濾波整形的作用。 VT1 經(jīng)試驗和示波器驗證，該電路工作性能一般，輸出還有雜散干擾波的成分。如果輸出加施密特觸發(fā)器就可以 實現(xiàn)良好的輸出波形。 但是這種電路用電量比較大，給此種傳感器調(diào)理電路供電的電池壓降較快。究其原因，是因為光敏三極管和 導通時的導通電流較大。 VT1 三極管 因此我們考慮用比較器的方案。 5 圖 2 光電對管檢測電路 參數(shù)如下： RPR220 六、總電路原理圖圖： 6 圖 循跡小車電路圖（詳見附頁） 器件清單：元七、 器件元 數(shù)量 電機（帶輪） 2 L 8 9 2 1 L M 9 3 3 2 R P R 0 2 2 4 M 2 3 2 x a 1 S （帶底座） 1 5 c 9 8 tc 1 1 0 4 電容 1 0 1 0 f u 電容 2 1 k 電阻 5 2 k 電阻 5 5 1 0 歐姆 5 1 0 K 電阻 5 5 K .1 電阻 2 1 0 K 電位器 2 個 開關 5 電路板 1 3 3 f p ２ 1 2 Ｍ晶振 １ L d e 1 7 8 0 5 1 K 1 排阻 1 4 二極管 1 4 8 1 0 八、程序流程圖 開始 啟動尋跡程序 線 黑 測 探 否 是否探測到黑線 是 h) itc sw (判斷處理程序 左輪探測到黑線 右輪探測到黑線 左右輪同時探測到黑線 轉(zhuǎn) 左 向 轉(zhuǎn) 右 向 繼續(xù)前進 進 前 續(xù) 繼 結(jié)束 九、循跡小車程序 #include ***************************************Start 第一部分*********************// 管腳位聲明 L298 以下是點擊驅(qū)動芯片IN1=P1^0;// sbit PWM1=P1^1; sbit IN2=P1^2; sbit IN3=P1^3; sbit PWM2=P1^4; sbit IN4=P1^5; sbit 管腳位聲明 RPR220 此處是傳感器RPR1=P1^6;// sbit RPR2=P1^7; sbit 用于定時計數(shù)的兩個全局變量位聲明count1=0;// int count2=0; int ***************************************End 第一部分*********************// ****************************Start 子函數(shù)定義 第二部分*********************// 前進 1 電機//turn1()_forward void { IN1=0; IN2=1; } 后退 1 電機//rutn1()_reverse void { IN1=1; IN2=0; } 前進 2 電機//turn2()_forward void { IN3=0; IN4=1; } 后退 2 電機//rutn2()_reverse void { IN1=1; IN2=0; } 波形的比較基準 PWM 為生成 sd 速度控制函數(shù)，其中參數(shù) 1 電機//sd) ct,int speed1(int void { if(ct<=sd) PWM1=1; else PWM1=0; } 波形的比較基準 PWM 為生成 sd 速度控制函數(shù)，其中參數(shù) 2 電機//sd) ct,int speed2(int void { if(ct<=sd) PWM2=1; else PWM2=0; } *********************End 子函數(shù)定義 第二部分*********************// ********Start 小車直線前進，左轉(zhuǎn)，右轉(zhuǎn)函數(shù)定義 第三部分**********// 小車直線前進函數(shù)//sd2) ct2,int sd1,int ct1,int advance(int void { ;turn1()_forward ;turn2()_forward ;speed1(ct1,sd1) ;speed2(ct2,sd2) } ******************************通過使兩輪一快一慢來實現(xiàn)轉(zhuǎn)向 ，1 以下是方案*************// 小車左轉(zhuǎn)//sd2) ct2,int sd1,int ct1,int turn1(int_left void { ;turn1()_forward ;turn2()_forward ;speed1(ct1,sd1) ;speed2(ct2,sd2) } 小車右轉(zhuǎn)//sd2) ct2,int sd1,int ct1,int turn1(int_right void { ;turn1()_forward ;turn2()_forward ;speed1(ct1,sd1) ;speed2(ct2,sd2) } ************************通過使兩輪一正傳，一反轉(zhuǎn)來實現(xiàn)轉(zhuǎn)向 ，2 以下是方案*************// 小車左轉(zhuǎn)//sd2) ct2,int sd1,int ct1,int turn2(int_left void { ;turn1()_forward ;rutn1()_reverse ;speed1(ct1,sd1) ;speed2(ct2,sd2) } void  turn2(int_right  ct1,int  sd1,int  ct2,int  小車右轉(zhuǎn)//sd2) { ;turn1()_forward ;rutn1()_reverse ;speed1(ct1,sd1) ;speed2(ct2,sd2) } 第三部分**********//  小車直線前進，左轉(zhuǎn)，右轉(zhuǎn)函數(shù)定義  ********End ********************************Start 主函數(shù) 部分 4 第**********// main() { 中斷模式設置TMOD=0x11;// 初始化 1 定時器/256;//1000)-TH0=(65536 %256;1000)-TL0=(65536 EA=1; ET0=1; TR0=1; 初始化 2 定時器/256;//1000)-TH1=(65536 %256;1000)-TL1=(65536 EA=1; ET1=1; TR1=1; while(1) { 未檢測到黑線，小車繼續(xù)前進//if(RPR1==0&&RPR2==0) { ;advance(count1,500,count2,500) } 僅左輪檢測到黑線，小車向左轉(zhuǎn)彎//if(RPR1==1&&RPR2==0) { ;turn1(count1,200,count2,500)_left } 僅右輪檢測到黑線，小車向右轉(zhuǎn)彎//if(RPR1==0&&RPR2==1) { ;turn1(count1,500,count2,200)_right } /*左右輪均檢測黑線，小車繼續(xù)前進*/if(RPR1==1&&RPR2==1) /*字型路線交叉處小車如何前進的問題）"8"（此處用來處理*/ { ;advance(count1,500,count2,500) } } } ********************************End 主函數(shù) 部分 4 第**********// ********************************Start 中斷服務程序 第五部分**********// 1 interrupttime0() void { 1ms 定時/256;//1000)-TH0=(65536 %256;1000)-TL0=(65536 ;++count1 1s 周期是//if(count1>=1000) count1=0; } 3 interrupttime1() void { 1ms 定時/256;//1000)-TH0=(65536 %256;1000)-TL0=(65536 ;++count2 1s 周期是//if(count2>=1000) count2=0; ********************************End 中斷服務程序 第五部分**********}// 十、總結(jié) 語言的編程，讓我對自動控制領 C51 這次課程設計，不僅鍛煉了我單片機硬件設計的能力，也進一步掌握了 的相關理論有了更深刻的認識，同時也看到了教學知識與工業(yè)應用的差距。 語言編寫的，這不但要求設計者具有較強的編程能力，還要對 C 單片機，程序是用 C51 這次運用的處理器是 多年了，計算機現(xiàn)在已成為了一種工具，編程能力強的人不勝枚舉， 60 硬件相當熟悉。從計算機誕生到現(xiàn)在已有 熟悉硬件的同志比比皆是，然而既有較好的編程能力，又能熟悉硬件，并且能基于硬件進行開發(fā)的工程師仍是稀 DSP 位的 16 位的單片機發(fā)展到 8 缺資源，這是以后發(fā)展的一個亮點，也是我們奮斗的一個方向。微控制領域已從 ARM ，大到航空航天，應用領域十分廣泛，MP4 的嵌入式控制技術已經(jīng)成熟，小到 ARM 位的基于 32 器件，而目前 的課程， ARM 之類的處理器已勢在必行。遺憾的是學校沒有開始 ARM 以上的份額，可見學習75% 占據(jù)嵌入式處理器 這就需要我們在學好專業(yè)課的基礎上自行奮斗！不懈努力！ 十一、參考文獻 1. 2005李正軍。計算機控制系統(tǒng)。北京：機械工業(yè)出版社， 2. 2003童詩白，華成英。模擬電子技術基礎。北京：高等教育出版社， 3. 2003高峰編。單片微型計算機原理與接口技術。北京：科學出版社， 4. www.21ic.com中國電子網(wǎng)。 21IC 附頁1：循跡小車原理圖 Ω Ω 循跡小車電路課設桌面