单片机自动来回小车Word格式文档下载.docx
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3.一、系统整体电路图…………………………………………………………………….6
3.二、系统各模块设计介绍……………………………………………………………..7
3.2.一、单片机操纵模块………………………………………………………………….7
3.2.二、外部传感器模块………………………………………………………………….8
3.2.3、电机驱动模块……………………………………………………………………8
3.2.4、LCD液晶显示模块………………………………………………….9
4、统软件设计…………………………………………………………………………….10
4.1系统软件设计框图…………………………………………………………………10
4.2系统软件设计代码…………………………………………………………………12
五、设计数据测量……………………………………………………………………………19
一、设计任务
设计并制作一个能自动来回于起跑线与终点线间的小汽车。
许诺用玩具汽车改装,但不能用人工遥控(包括有线和无线遥控)。
跑道宽度0.5m,表面贴有白纸,双侧有挡板,挡板与地面垂直,其高度不低于20cm。
在跑道的B、C、D、E、F、G各点处画有2cm宽的黑线,各段的长度如图1所示。
1.1大体要求
1)车辆从起跑线动身(动身前,车体不得超出起跑线),抵达终点线后停留10秒,然后自动返回起跑线(许诺倒车返回)。
来回一次的时刻应力求最短(从合上汽车电源开关开始计时)。
2)抵达终点线和返回起跑线时,停车位置离起跑线和终点线误差应最小(以车辆中心点与终点线或起跑线中心线之间距离作为误差的测量值)。
3)D~E间为限速区,车辆来回均要求以低速通过,通过时刻不得少于4秒,但不许诺在限速区内停车。
1.2发挥部份
1)自动记录、显示一次来回时刻(记录显示装置要求安装在车上)。
2)自动记录、显示行驶距离(记录显示装置要求安装在车上)。
3)其它特色与创新。
二、方案论证与选择
2.一、系统整体框图
选定自动来回小车的题目后,咱们决定购买一台符合尺寸要求的玩具小车,直接利用上面的直流电机的方式实现要求,由此节省自行安装和调试小车动力部份的时刻。
依照设计任务要求,最终确信的系统设计框图如下:
系统分为单片机操纵模块、外部传感器模块、电机驱动模块、电源模块和LCD液晶显示模块。
2.二、各模块硬件选择
2.2.一、操纵模块
操纵模块负责接收传感器,操纵液晶显示模块和PWM操纵输出。
主流方案是采纳FPGA芯片或单片机。
采纳可编程逻辑器件FPGA作为操纵器。
FPGA能够实现各类复杂的逻辑功能、规模大、密度高、体积小、稳固性高、IO资源丰硕、易于进行功能扩展。
还能够采纳Atmel公司的AT89S52单片机作为主操纵器AT89S52是一个低功耗,高性能的51内核的CMOS8位单片机,片内含8k空间的可反复擦些1000次的Flash只读存储器,具有256
bytes的随机存取数据存储器(RAM),32个IO口,2个16位可编程按时计数器。
考虑到本系统不需要复杂的逻辑功能,对数据的处置速度的要求也不是超级高。
且从利用及经济的角度考虑咱们选择较为成熟的方案2。
2.2.二、外部传感器模块
那个地址有三个地址需要用到传感器,别离是检测黑线,检测车速,检测障碍物,咱们别离用TCRT5000检测黑线与检测障碍物,用霍尔元件检测车速。
TCRT5000具有紧凑的结构发光灯和检测器安排在同一方向上,利用红外光谱发射对象存在另一个对象上,操作的波长大约是950毫米,调理电路简单,工作性能稳固;
利用霍尔效应,在车轮的内侧装上二条细磁铁,把霍耳传感器一样装在车轮的内侧,测量霍尔传感器的输出就能够够明白车轮转过的圈数,工作原理比较简单易懂。
2.2.3、电机驱动模块
那个地址咱们有两种方案,一种是采纳分立元件组成驱动电路;
另一种是采纳专用芯片L298N。
尽管分立元件组成电机驱动电路,结构简单,价钱低廉,在实际应用中应用普遍。
可是这种电路工作性能不够稳固;
而L298N是一个具有高电压大电流的全桥驱动芯片,它相应频率高,一片L298N能够别离操纵两个直流电机,而且还带有操纵使能端。
用该芯片作为电机驱动,操作方便,稳固性好,性能优良。
因此最后决定选用专用芯片L298N作为电机驱动模块。
2.2.4、电源模块
电源模块作历时把外部电压降为5V,供给单片机和传感器利用。
2.2.五、显示模块
那个地址咱们有两种方案,一种是采纳LCD1602液晶屏;
另一种是采纳8位数码管进行显示。
采纳LCD1602液晶屏,该液晶屏能够两行显示数字、字母,显示清楚;
采纳8位数码管进行显示,数码管只能显示数字。
考虑到咱们需要指示当前数值是小车行驶时刻仍是距离,因此决定采纳能显示更多内容的LCD作为显示模块的要紧硬件。
3、系统硬件设计与实现
3.一、系统整体电路图
89C52单片机
P0接LCD液晶显示屏的7到14数据端口
P2口别离接电机驱动模块的A1,A2,B1,B2,C1,C2,D1,D2
P1口的P10接LCD液晶显示屏的数据命令选择端,P11接LCD液晶显示屏的读写选择端,P12接LCD液晶显示屏的使能端;
P13到P16别离接电机驱动模块的电机a的使能操纵端pwma,电机b的使能操纵端pwmb,电机c的使能操纵端pwmc,电机d的使能操纵端pwmd;
P17接寻迹传感器的OUT端,用来检测黑线;
INT0接左侧壁障模块的输出端。
INT1接右边壁障模块的输出端。
T0端接霍尔元件的输出端,设置T0为计数模块,依照计数值算前途程。
3.二、系统各模块设计介绍
3.2.一、单片机操纵模块
模块电路图如下:
单片机在系统中起操纵中心的作用,其内部代码见软件设计部份。
3.2.二、外部传感器模块(寻迹电路)
一、没有检测到黑线,那么H4发光到白纸,光发射到H4同意端,H4接收端导通,那么2脚比较器反相端T1接地=0;
3脚比较器同相端为3v,同相端大雨反相端out1输出为1。
二、检测到黑线,那么H4发光到黑线,完全被吸收,同意端没有收到任何信号,因为H4截止,那么2脚比较器反相端T1=VCC.=5v,3脚比较器同相端为3v,反相端大于同相端out1输出为0.
3、调试方式:
黑色物体遮挡传感器检测T1脚电压转变是不是正常,调剂电位器R13,使得3脚电压介于T1电压的最大和最小之间。
3.2.3、电机驱动模块
电机驱动模块利用电池组供电。
单片机的两个端口输出“10”和“01”别离驱动小车向前和向后动,另外一个端口输出PWM波形,通过波形的占空比来操纵直流电机的转速。
L298N是SGS公司的产品,内部一样包括4通道逻辑驱动电路。
能够方便的驱动两个直流电机,或一个两相步进电机。
L298N可同意标准TTL逻辑电平信号VSS,VSS可接4.5~7V电压。
4脚VS接电源电压,VS电压范围VIH为+2.5~46V。
输出电流可达2.5A,可驱动电感性负载。
1脚和15脚下管的发射极别离单独引出以便接入电流采样电阻,形成电流传感信号。
L298可驱动2个电动机,OUT1,OUT2和OUT3,OUT4之间可别离接电动机,本实验装置咱们选用驱动一台电动机。
5,7,10,12脚接输入操纵电平,操纵电机的正反转。
EnA,EnB接操纵使能端,操纵电机的停转。
3.2.4、LCD液晶显示模块
LCD1602为工业字符型液晶,能够同时显示16*02即32个字符。
1602液晶模块内部的字符发生存储器(CGROM)已经存储了160个不同的点阵字符图形,这些字符有:
阿拉伯数字、英文字母的大小写、经常使用的符号、和日文化名等,每一个字符都有一个固定的代码,只要在数据端输入相应的ASCII码,即可在LCD上显示相应字符。
4、系统软件设计
4.1系统软件设计框图
4.2系统软件设计代码
#include<
reg52.h>
#defineucharunsignedchar
#defineuintunsignedint
ucharcodetable[]={"
DISTANCE:
.m"
};
//显示距离,单位:
米
ucharcodetable1[]={"
TIME:
s"
//显示运行时刻,单位:
秒
uintcodetable_pwm[]={5,17,17,6,17,10,0,5,10,17,6,17,10,0};
//每一个区间的PWM值
sbitlcdrs=P1^0;
//数据命令选择端
sbitlcdrw=P1^1;
//读写选择端
sbitlcde=P1^2;
//使能端
sbitpwma=P1^3;
//电机a的使能操纵端
sbitpwmb=P1^4;
//电机b的使能操纵端
sbitpwmc=P1^5;
//电机c的使能操纵端
sbitpwmd=P1^6;
//电机d的使能操纵端
sbitrpr=P1^7;
//寻线传感器输入端信号
ucharnum;
uintfx=0;
//小车行进方向,0为前进,1为后退
uintt=0;
//时刻系数
uintn=0;
//黑线的个数
uintpwm_date;
//pwm值
floata1,b1;
inta0,a2,a3,a4,b0,b2,b3;
voiddelay(uintm)//延迟n(ms)
{
inti,j;
for(i=m;
i>
0;
i--)
for(j=110;
j>
j--);
}
voidwrite_com(ucharcom)//写命令
lcdrs=0;
P0=com;
delay(5);
lcde=1;
//使能信号端输入高脉冲
lcde=0;
}
voidwrite_date(uchardate)//写数据
{
lcdrs=1;
P0=date;
voidlcd_init()//lcd初始化
lcdrw=0;
write_com(0x38);
//设置16X2显示,5X7点阵,8位数据接口
write_com(0x0c);
//设置开显示,不显示光标
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- 单片机 自动 来回 小车