自动排爆车设计报告张青花Word下载.docx
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根据题目的要求,确定如下方案:
自行设计并制作了长22cm、宽17.5cm的小车,加装金属检测装置和光电检测器,实现对小车的运行状况的实时测量、检测是否发现可疑铁磁薄片,并将测量数据传送至单片机进行处理,然后由单片机根据所检测的各种数据实现对整个系统的控制,能够达到题目的各项要求。
1.1电动机选择
方案一:
步进电机。
步进电机精度高、惯性小,但是所需电流大、编程也比较复杂,。
方案二:
直流电机。
从调节小车速度方面来看,编程简单、,可用单片机控制占空比对直流电机进行调速,即PWM,这也是本系统特色之一。
为了提高整个过程的执行时间,本设计采用了直流电机驱动。
1.2直流调速系统
静止可控整流器。
简称V-M系统。
可以是单相、三相或更多相数,半波、全波、半控、全控等类型,可实现平滑调速。
V-M系统的缺点是晶闸管的单向导电性,它不允许电流反向,给系统的可逆运行造成困难。
它的另一个缺点是运行条件要求高,维护运行麻烦。
最后,当系统处于低速运行时,系统的功率因数很低,并产生较大的谐波电流危害附近的用电设备。
脉冲调速系统。
简称PWM。
脉冲周期不变,只改变晶闸管的导通时间,即通过改变脉冲宽度来进行直流调速。
与V-M系统相比,PWM调速系统有下列有点:
1.由于PWM的开关频率较高,仅靠电枢电感的滤波作用就可以获得脉动很小的直流电流,电枢电流容易连续,系统的低速运行平稳,调速范围较宽,可达1:
10000左右。
由于电流波形比V-M系统好,在相同的平均电流下,电动机的损耗和发热都较小。
2.同样由于开关频率高,若与快速响应的电机相配合,系统可以获得很宽的频带,因此快速响应性能好,动态抗绕能力强。
3.由于电力电子器件工作在开关状态,住电路损耗较小,装置效率较高。
根据以上综合比较,以及本设计中受控电机的容量和直流电机调速的发展方向,本设计采用了H型双极型可逆PWM变换器进行调速。
1.3无线传输系统
红外光方式。
红外通信只适用于室内静止或慢速移动中的点对点通信,方向性要求高,对于运动中的小汽车传输过程中易产生误码,性能不稳定。
使用无线电遥控装置。
SC2262与SC2272配套使用实现遥控编码和解码的功能。
SC2262完成发射,送出SC2262当前的地址编码和数据位数据。
当SC2272的当前地址与SC2262地址一致时,并接收到2帧以上SC2262发出的串行码,SC2272才开始接收SC2262送来的数据。
距离较远时也能准确接收数据。
所以本设计采用了方案二。
第2章系统设计与论证
2.1系统总体结构设计及说明
单片机系统
单片机最小系统
显示电路
复位
电路
声、光报警
金属探测器
光电传感器
无线传输
晶振电路
电动机控置
图1-1系统总体设计框图
该系统实现了自动排爆车的自动行驶、探测可疑磁铁薄片将其带回起点、还包括计数、报警、光电引导功能、电机控制、无线传输等功能。
使用光电传感器让小车从起点沿着中间的黑线进入危险现场。
当金属探测器发现可疑磁铁薄片时,小车后退一步,用电磁铁吸取可疑磁铁薄片,同时发出断续的声光信号。
在整个过程中,把从起点出发到发现可疑磁铁薄片的时间和将其送回起点的时间,用无线传输设备发送到413单片机上并显示。
以上就是完成这个题目的大体思路和方法。
2.2系统原理图及理论分析与计算
2.2.1
图2-1单片机最小系统
图3449单片机小系统
利用单片机最小系统实验电路板完成传感器与电动机的连接和控制。
选用单片机MSP430F449来控制小车执行过程,用单片机MSP430F413接收449发送的时间信号并显示。
2.2.2电动机驱动
(a)
电机驱动电路如图2-2所示。
小车整体的运行性能,首先取决于它的电池系统和电机驱动系统。
此部分是小车运行的核心部件,起着控制小车所有运行状态的作用。
小车驱动电机利用现成直流电机。
考虑到小车必须能够前进、停止,并能灵活转向,在左右两轮各装一个电机分别进行驱动。
当左轮电机转速高于右轮电机转速时小车向右转,反之则向左转。
为了能控制车轮的转速,采取PWM调速法来改变电机的转速。
左右轮两个电机转速相互配合就可以实现小车的前进、转弯等功能。
(b)
图2-2(a)前电机驱动(b)左右电机驱动
2.2.3金属探测电路
图2-3金属探测电路
利用砸数按3:
1的比例缠的线圈制作金属探测装置,经过多次实验得知,当线圈靠近可以铁磁材料薄片时电路输出4.6V左右,在其它情况下输出0.7V左右。
因此通过其输出电压可以找到铁片大概的位置,然后驱动小车前部分的电机,使电磁铁来回转动的过程中获取铁片。
使完成查找铁片和获取铁片的功能。
由于电压不稳使得Q1起振频率的变化,需要经常调节可调电阻。
为了解决这个问题我们在输入电源前加了5V稳压电路,使系统稳定。
2.2.4无线传输装置
1.发送数据电路
图2-4无线传输(发送)
2.接收数据电路
图2-5无线传输(接收)
系统利用拨码开关来控制地址位和数据位(二进制)信息的设置,再通过单片机运行发码程序进行编码并把地址位和数据位信息变换成一串脉冲信号,最后由无线发射电路发射出去。
具体实现为:
单片机PB0口为发码电路的数据输出口和控制口,当需要发码的时候该口设置为输出口,然后以脉冲的形式,按照相关的通信协议,输出当前所要发出的正确数据。
2.3系统软件设计
2.3.1软件所实现的功能
a.路线跟踪
b.可疑铁磁材料薄片探测,数目存储、显示
c.运行时间显示
d.无线传输
2.3.2软件流程
系统的程序流程框图如图2-6、2-7所示。
图2-6主程序框图
图2-7中断程序框图
第3章测试方法与仪器
3.1测试方法
实验:
显示电路实验、电机控制实验、模拟场地运行实验、金属探测实验、光电接收实验、无线传输实验、综合实验
3.2测试仪器
测试仪器:
电压表,秒表,示波器
3.3测试数据及测试结果分析
测试条件:
在实验室自做场地
测试数据:
铁片放在不同位置时系统执行的时间。
所测数据如表3-1所示。
铁片离圆中心的
距离(cm)
起点到找到铁片的
时间(s)
找到铁片后送到
起点的时间(s)
8
7
10
20
14
16
30
23
17
40
第4章设计总结与创新点讨论
除了完成题目要求的基本项外,还出色地完成声、光报警和无线传输等发挥部分。
此外我们又设计了一套如图8所示的单片机系统自检电路。
当供电电压小于3V时,自动报警,提醒更换电池。
还可实现系统短路自检功能,能保证系统安全运行。
图4-1单片机系统自检
(电池正常供电)>
0.7(电池供电不足)<
0.5
设计总结:
经过为期五天的设计,我们努力完成题目的各项要求,但由于时间有限,未能做到尽善尽美。
放在部分危险地带的铁片还是搜索不到,需要在今后的学习当中更加努力。
这些天感触颇深的是解决问题的方法、技巧。
在这五天中,我们遇到许许多多问题,对待问题要多方法处理,多角度处理。
通过这几天的设计竞赛,我们不但增强了实践能力和协作精神,而且懂得了联系实际的重要性,这对我们以后的学习和工作不无裨益。
当然,我们的设计还存在着一些缺陷,有待于在将来设计中进一步提高,在此恳请各位老师批评指正。
参考文献
[1]《MSP430系列单片机实用C语言程序设计》王德银张晨人民邮电出版社
[2]《单片机应用系统设计》何立民北京航空航天大学出版社
[3]《使用遥控技术手册》苏长赞人民邮电出版社
[4]《电动机的单片机控制》王晓明北京航空航天大学出版社
[5]《MSP430单片机实例精讲》秦龙电子工业出版社
[6]《新编传感器原理应用电路详解》方佩敏电子工业出版社
附录程序清单
/***************************************************
*文件名称:
MSP413C语言定时程序
*文件说明:
用MSP413看门狗定时器作为定时中断源。
***************************************************/
#include<
msp430x44x.h>
/*****************************************************
LCD模块
*****************************************************/
#defineLCD_IN_USE11
/******************************************************
*数据定义七段译码表
constunsignedcharNUM_LCD[18]={
0xd7,0x06,0xe3,0xa7,0x36,//'
0'
~'
4'
0xb5,0xf5,0x07,0xf7,0xb7,//'
5'
~'
9'
0x77,0xf4,0xd1,0xe6,0xf1,//'
A'
E'
0x71,0x00,0x28};
//'
F'
'
全熄'
unsignedcharlcd_Buf[LCD_IN_USE];
//自定义显示缓冲区,用于
//外部设定要显示的数据
unsignedintcont,y0,y1,y2,y3,y4,y5,a,b,k=0,d,i=0,j;
intresults[8],shu[10]={0x00,0x04,0x08,0x0c,0x10,0x14,0x18,0x1c,0x20,0x24},aa,zhi,q,w,e,qw,we,er,p,o,l,c,z,x,v,s,y,asd,n,m,f,TIME;
/*******************************************************
*LCD模块初始化
*******************************************************/
voidinit_LCD(void)
{
chartmpv;
B
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
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