能智小車設(shè)計電子設(shè)計大賽報告-畢業(yè)設(shè)計

全國大學生電子設(shè)計大賽報告智能小車設(shè)計摘要：智能小車的研究、開發(fā)和應用涉及傳感技術(shù)、電氣技術(shù)、電氣控制技術(shù)、智能控制等學科，智能控制技術(shù)是一門跨科學的綜合性技術(shù)，當代研究十分活躍，應用日益廣泛的領(lǐng)域。智能作為現(xiàn)代社會的新產(chǎn)物，是以后的發(fā)展方向，它可以按照預先設(shè)定的模塊在一個特定的環(huán)境里自動的運行，可運用于科學勘探等用途，無需人為的管理，便可以完成預期所要達到的或更高的目標。本設(shè)計采用C8051F410單片機為控制核心，設(shè)計了一輛智能小車并對其功能進行測試，利用單片機實現(xiàn)小車的啟停和轉(zhuǎn)彎；利用超聲波傳感器檢測道路上的障礙，實現(xiàn)了小車的避障功能、避免撞到障礙物、行車時間和壁障距離的數(shù)碼顯示三大功能。整個系統(tǒng)的電路結(jié)構(gòu)簡單，可靠性能高，測試結(jié)果均能滿足個環(huán)境要求。關(guān)鍵詞：L298N循跡避障測距測速c8051f410Abstract:theresearch,developmentandapplicationofintelligentcarinvolvedinsensingtechnology,electricaltechnology,electricalcontroltechnologyandintelligentcontroldiscipline,intelligentcontroltechnologyisacrosssciencecomprehensivetechnology,thecontemporaryresearchisveryactive,areappliedwidely.Smartasanewproductofmodernsociety,isthefuturedevelopmentdirection,itcanbeinaccordancewiththepre-setmoduleautomaticallyruninaspecificenvironment,canbeusedinscientificexplorationpurposes,withouthumanmanagement,canaccomplishexpectedtoachievegoalsorhigher.ThisdesignUSESC8051F410thesinglechipprocessorasthecore,todesignasmartcarandtotestitsfunctionality,usingsingle-chipmicrocomputerrealizecarstopandturn;Usingultrasonicsensorstodetectroadobstacles,thecaroftheultrasoniccontrol,toavoidhittingobstacles,drivingtimeandmileageofthedigitaldisplaythethreefunctions.Thecircuitofthewholesystemhassimplestructure,reliableperformanceishigh,thetestresultsKeywords:L298trackingobstacleavoidancevelocitymeasurement目錄1引言…………………………12方案論證與分析……………12.1車體方案論證與分析…………………12.2微控制器的論證與分析………………12.3電機驅(qū)動模塊論證與分析……………12.4循跡模塊論證與分析…………………22.5避障測距模塊論證與分析……………22.6測速模塊論證與分析…………………32.7顯示模塊論證與分析…………………33系統(tǒng)設(shè)計……………………33.1系統(tǒng)總體設(shè)計…………33.2車體部分設(shè)計…………43.3微控制器模塊設(shè)計……………………43.4電機驅(qū)動模塊設(shè)計……………………53.4.1L298N介紹……………………53.4.2電機驅(qū)動電路…………………63.4.3L298N電機驅(qū)動芯片引腳說明………………63.5循跡模塊模塊設(shè)計………………………73.6避障測距模塊設(shè)計……………………73.7測速模塊設(shè)計…………83.8LCD顯示模塊設(shè)計……………………94軟件設(shè)計……………………94.1軟件調(diào)試平臺…………94.2系統(tǒng)軟件設(shè)計………………………114.2.1循跡程序流程圖……………114.2.2避障程序流程圖……………125系統(tǒng)調(diào)試…………………125.1系統(tǒng)的性能指標………………………125.1.1電機驅(qū)動參數(shù)…………………125.1.2超聲波測距模塊………………135.2測試工具…………145.3測試過程……………146設(shè)計總結(jié)…………………157參考文獻…………………158附錄………………………158.1控制及顯示原理圖…………………158.2控制部分PCB圖…………………168.3總程序…………………17⑵使用方法：控制口發(fā)一個10US以上的高電平,就可以在接收口等待高電平輸出.一有輸出就可以開定時器計時,當此口變?yōu)榈碗娖綍r就可以讀定時器的值,此時就為此次測距的時間,可算出距離.如此不斷的周期測,就可以達到移動測量的效果。5.1.3測速模塊計算用紅外對管傳感器進行測速，經(jīng)實際測得輪子圓周為20.5cm，電機的碼盤為20個孔，在一定時間測得通過圓孔的個數(shù)然后再乘以0.025就知道小車行駛的路程。d=（C*0.025/500）*2（cm/s）C為每500ms內(nèi)的計數(shù)值0.025是車輪的周長（20.5cm）和碼盤圓孔的個數(shù)（20個）的比值5.2測試工具：儀器名稱用途電腦調(diào)試及下載程序數(shù)字萬用表測量各種電路工作情況直流穩(wěn)壓電源提供系統(tǒng)工作電壓5.3測試過程由于智能小車屬于移動性高精度實時控制領(lǐng)域，因此各模塊必須具有精度高、傳感器綜合控制、智能控制等性能要求，所以測試時將整個系統(tǒng)分為傳感器測試模塊，電機測試模塊，程序測試，總體測試。傳感器測試：作品采用了九對紅外對管用于信息檢測，三只用于檢測黑線，二只用于檢測障礙小車，測試過程中我們用白紙黑膠帶模擬測試，用其他物品模擬障礙物，調(diào)整程序來調(diào)整需要的測試范圍。超聲波檢測參數(shù)：工作電流檢測角度檢測距離理論值2ma<15度2——450cm實際值2.85ma<13度2——415cm避障模塊檢測參數(shù)：工作電流檢測角度檢測距離理論值2ma<352——30cm實際值2.9ma<302——26cm循跡模塊的檢測距離測得為0—3cmPWM調(diào)速測試：通過單片機產(chǎn)生PWM波形來控制LN298驅(qū)動模塊的使能端進行控制小車速度，中間用按鍵來控制小車的速度，調(diào)節(jié)到塞題要求。測距測試：用超聲波來進行測量小車與障礙物的距離，聲速根據(jù)溫度、環(huán)境的不同而變化，在一般情況下聲速是340M/S。電機模塊測試：我們通過程序，給電機下載不同的指令，觀察電機是否按照設(shè)定的方試轉(zhuǎn)動。程序測試：通過與傳感器模塊，電機模塊一起協(xié)同測試。整體測試：當所有的模塊測試沒有問題后，我們協(xié)力按照大賽要求制作了跑道，通過跑道進一步進行精確測試，認真編寫程序，通過分析、修改數(shù)據(jù)參數(shù)，根據(jù)環(huán)境溫度及光照的變化來調(diào)節(jié)傳感器靈敏度以實現(xiàn)設(shè)計要求。在軌道上也多次調(diào)節(jié)小車運動彎度，最終成功完成題目要求。6設(shè)計總結(jié)經(jīng)過的奮戰(zhàn)，智能小車終于能按照設(shè)計要求在預定軌道實現(xiàn)了全部功能。感覺小車設(shè)計的關(guān)鍵點不在控制程序的算法，而在于小車的環(huán)境溫度，小車最容易受到電壓波動、光照、贓物等東西的影響。只要給小車的工作環(huán)境能好，在調(diào)程序這樣設(shè)計起來受外界影響就小。在整個過程中，我們不僅在通力合作中體會到了團結(jié)的重要性。還將理論與實踐結(jié)合了起來，培養(yǎng)了一定的科研能力，拓寬了知識面。展望未來，智能車技術(shù)必將在更廣闊的領(lǐng)域廣泛應用。本智能小車系統(tǒng)最誘人的前景就是可用于未來的智能汽車上了。當駕駛員因疏忽或打瞌睡時這樣的智能汽車的設(shè)計就能體現(xiàn)出它的作用。在設(shè)計過程中，由于電機的反復運轉(zhuǎn)引起電壓不穩(wěn)定，導致小車未按照規(guī)定的賽道奔跑，出現(xiàn)亂跑現(xiàn)象，經(jīng)過穩(wěn)壓芯片從而使電壓恢復正常。7參考文獻[1]郭惠，吳迅.單片機C語言程序設(shè)計完全自學手冊[M].電子工業(yè)出版社,2008.10：1-200.[2]王東鋒，王會良，董冠強.單片機C語言應用100例[M].電子工業(yè)出版社,2009.3：145-300.[3]韓毅，楊天.基于HCS12單片機的智能尋跡模型車的設(shè)計與實現(xiàn)[J].學術(shù)期刊，2008，29（18）：1535-1955.[4]王曉明.電動機的單片機控制[J].學術(shù)期刊，2002，13（15）：1322-1755.[5]YamatoI,etal1NewconversionsystemforUPSusinghighfre2quencylink[J]1IEEEPESC,1988:210-320.[6]YamatoI,etal1HighfrequencylinkDC/ACconverterforUPSwithanewvoltageclamper[J]1IEEEPESC,1990:52-105.8附錄8.1控制及顯示原理圖8.2控制部分PCB圖8.1總程序#include"C8051F410.h"#include"410.h"#include"CH452.h"typedefunsignedcharuchar;typedefunsignedintuint;sfr16TMR3RL=0X92;sfr16TMR3=0X94;sbitLeft_0=P2^0;//左輪電機sbitLeft_1=P2^1;sbitRight_0=P2^2; //右輪電機sbitRight_1=P2^3;sbitTrack_Left=P1^0;//左邊循跡傳感器sbitTrack_Right=P1^1;//右邊循跡傳感器sbitTrack_Middle=P1^2;//右邊循跡傳感器sbitTrig=P0^1;//產(chǎn)生脈沖引腳sbitEcho=P0^0;//回波引腳ucharCount;ucharJishu;ucharoutcomeH,outcomeL;uintdistance_data;ucharLeiji;uintAbc;bitStop_flag_0=0;bitStop_flag_1=0;bitGo=1;bitsucceed_flag;voidDeley_Ms(uinti){ unsignedint j; do{ for(j=0;j!=1000;j++) {;} }while(--i);}//延時20USvoiddelay_us(){chara=50;while(a--);}//////////定時器0////////////////voidtimeset(unsignedintadt){unsignedlonginttt;tt=65535-(12250000/12/1000)*adt;TMR3RL=tt;TMR3=tt;}/////////////前進//////////////////voidCar_Forward(){Left_0=0;Left_1=1;Right_0=0;Right_1=1;}/////////////后退//////////////////voidCar_Back(){Left_0=1;Left_1=0;Right_0=1;Right_1=0;}/////////////左轉(zhuǎn)//////////////////voidCar_Left(){Left_0=1;Left_1=0;Right_0=0;Right_1=1;}/////////////右轉(zhuǎn)//////////////////voidCar_Right(){Left_0=0;Left_1=1;Right_0=1;Right_1=0;}/////////////停止//////////////////voidCar_Stop(){Left_0=0;Left_1=0;Right_0=0;Right_1=0;}//////////////////////壁障程序//////////////////voidCounterguard(){uintw; Trig=1;delayus();Trig=0;//產(chǎn)生一個20us的脈沖，在Trig引腳 for(w=0;w<1000;w++){if(Echo==1) gotoaa;//等待Echo回波引腳變高電平 }gotobb;aa:succeed_flag=0;//清測量成功標志 EX0=1;//打開外部中斷 TH1=0;//定時器1清零TL1=0;//定時器1清零TR1=1;//啟動定時器1 while(TH1<30);//等待測量的結(jié)果，周期65.535毫秒（可用中斷實現(xiàn)）bb: TR1=0;//關(guān)閉定時器1EX0=0;//關(guān)閉外部中斷if(succeed_flag==1) { distance_data=outcomeH*0x100+outcomeL;//測量結(jié)果的高8位distance_data=(uint)((float)distance_data*0.97*0.034)/2; //0.97定時器校準到us，0.34是聲速，結(jié)果是xx.x厘米} }/*********************************************/voidmain(){ucharspeed;Init_Device();//器件初始化CH452_Init(); //CH452初始化timeset(50);//定時50毫秒，用來判斷終點EA=1;EX1=1; ET0=1;TR0=1;IT1=1;Car_Stop();Deley_Ms(100);while(1){ Counterguard(); if((distance_data>6)&&(distance_data<30)&&(Go==1))//如果距離小于15壁障 { Deley_Ms(2);Counterguard(); if((distance_data>5)&&(distance_data<20)&&(Go==1)) {Car_Left();PCA0CPH0=30;PCA0CPH1=30;//這里向左轉(zhuǎn)45度 Deley_Ms(300); PCA0CPH0=55;PCA0CPH1=55; } }if((Track_Left==1)&&(Track_Right==1)&&(Go==1)) { Car_Forward(); } if((Track_Left==1)&&(Track_Right==0)&&(Go==1)) { TMR3CN=0x04;EIE1=0x80;Stop_flag_0=1; if(Stop_flag_0==1) {Car_Stop(); Go=0;} else { Car_Right(); PCA0CPH0=30;PCA0CPH1=30;//這里轉(zhuǎn)45度 Deley_Ms(300); PCA0CPH0=55;PCA0CPH1=55; } } if((Track_Left==0)&&(Track_Right==1)&&(Go==1)) {TMR3CN=0x04;EIE1=0x80;Stop_flag_1=1; if(Stop_flag_0==1) {Car_Stop(); Go=0;} else { Car_Left(); PCA0CPH0=30;PCA0CPH1=30;//這里轉(zhuǎn)45度 Deley_Ms(300); PCA0CPH0=55;PCA0CPH1=55; } }if(Track_Middle==0) { Car_Stop(); Go=0; } if(Leiji>=10) { Abc/=10;speed=(uchar)((float)Abc*0.41);Display_Left(speed); Display_Right((uchar)distance_data);Jishu=0; Lei