智能小车运动控制系统Word格式.docx
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通过本课程设计可培养和提高学生的科研素质、工程意识和创新精神。
真正实现了理论和实际动手能力相结合的教学改革要求。
2、课程设计的要求
1、加强对电子电路的理解,学会查寻资料、方案比较,以及设计计算等环节,进一步调高分析解决实际问题的能力。
2、独立开展电路实验,锻炼综合应用所学电子技术知识,分析、解决电子电路问题的实际本领,真正实现由知识向技能的转化。
3、独立书写课程设计报告,报告应能正确反映设计思路和原理,反映安装、调试中解决各路问题。
3、课程设计进度安排
序号
设计进程内容
地点
时间/天
1
方案设计
自定
1.5
2
电路设计
实验室
3
电路仿真
2.5
4
装配图设计
5
电路制作
6
总结鉴定
2.1各器件模块说明…………………………………………………......5
2.2系统控制框图…………………………………………………...….…6
3.2PWM模块程序设计及仿真波形…………………………...…..9
3.3运动控制模块程序设计及仿真波形………………...……10
4、最终成果………………………………………………………………..........13
1.任务及要求
任务:
(1)小车可完成启动、停止控制;
(2)小车可完成前进、后退、转向等行驶方向;
(3)小车可完成调速控制行驶;
(4)可通过遥控器控制小车的运行。
要求:
(1)课题要求用可编程逻辑器件(CPLD/FPGA)设计实现;
(2)在试验箱上或印刷电路板上安装、调试出所设计的电路;
(3)在EDA编程实验系统上完成硬件系统的功能仿
真;
(4)写出设计、调试、总结报告。
2.整体方案设计
2.1各器件模块说明
1.电源模块
采用输出7.2V的可充电电池组,便于重复利用。
2.控制模块
采用CPLDEPM7128S模块
3.电机驱动模块
采用L298N驱动模块
4.遥控模块
采用四建无线遥控器
5.小车车型选择
采用双层透明的小车地盘,既美观大方,而且易于检查线路问题。
2.2系统控制框图
L298N驱动
CPLD
遥控器
入输
号信
3.程序编写与设计
3.1主控芯片模块程序设计
(1)通过编程实现控制(程序如下)
LIBRARYIEEE;
USEIEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;
USEIEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;
USEIEEE.STD_LOGIC_ARITH.ALL;
ENTITYZZJSIS
PORT(
H3,H2,H1,H0:
INSTD_LOGIC_VECTOR(1DOWNTO0);
A,B:
OUTSTD_LOGIC_VECTOR(3DOWNTO0);
IN1,IN2,IN3,IN4:
OUTSTD_LOGIC);
ENDZZJS;
ARCHITECTUREXMANOFZZJSIS
SIGNALWD:
STD_LOGIC_VECTOR(7DOWNTO0);
BEGIN
WD<
=H3&
H2&
H1&
H0;
PROCESS(WD)
CASE(WD)IS
WHEN"
01000000"
=>
A<
="
1000"
;
B<
IN1<
='
1'
IN2<
0'
IN3<
IN4<
10000000"
1110"
00010000"
00100000"
00000100"
0010"
00001000"
00000001"
00000010"
WHENOTHERS=>
0000"
ENDCASE;
ENDPROCESS;
ENDXMAN;
其中A,B输出分别是改变PWM来改变小车左右轮速度来实现左右转动
(2)生成元件(如下图所示)
(3)通过maxplus2仿真脉冲波形(如下图所示)
3.2PWM模块程序设计及仿真波形
(1)通过编程实现(程序如下)
ENTITYTPWMIS
PORT
(CLK:
INSTD_LOGIC;
A:
INSTD_LOGIC_VECTOR(3DOWNTO0);
ENA:
ENDTPWM;
ARCHITECTUREexampleOFTPWMIS
SIGNALCOUNTT:
STD_LOGIC_VECTOR(3DOWNTO0);
BEGIN
PROCESS(CLK)
BEGIN
IFCLK'
EVENTANDCLK='
THEN
IFCOUNTT>
1111"
COUNTT<
ELSE
COUNTT<
=COUNTT+1;
ENDIF;
IFCOUNTT<
ATHENENA<
ELSEENA<
ENDexample;
其中,A为通过主控芯片输出用于调节pwm改变轮速的参量。
3.3运动控制模块程序设计及仿真波形
ENTITYAA3IS
D3,D2,D1,D0:
H3:
OUTSTD_LOGIC_VECTOR(1DOWNTO0));
ENDAA3;
ARCHITECTUREXMANOFAA3IS
SIGNALDD3,M3:
STD_LOGIC_VECTOR(1DOWNTO0);
SIGNALB:
STD_LOGIC;
PROCESS(D3,D2,D1,D0)
BEGIN
B<
=D2ORD1ORD0;
DD3<
=D3&
D3;
IF(B='
)THENM3<
00"
ELSIF(RISING_EDGE(D3))THEN
IF(M3="
10"
ELSEM3<
=M3+'
H3<
=(M3andDD3);
ENDPROCESS;
ENDXMAN;
(1)原理图
(2)波形仿真
4.最终成果
5.心得体会
经过两周的实际操作和实习,我们小组完成了运动控制智能小车的组装和程序调制,实现了智能小车的调速功能。
在智能小车的组装和程序调制过程中,我们虽然遇到了一些问题,但经过一次又一次的认真思考,一遍又一遍的修改尝试终于找出了原因,最终完成了智能小车的功能。
课程设计刚开始的时候,可以说什么都不知道,MAX+PlusII不会用,VHDL语言看不懂,不理解,拿着选定的题目不知如何入手。
毕竟课程设计不同于实验课,电路图和程序都要自己设计。
静下心来,仔细分析题目,再加上指导老师的说明与提示和同组成员的帮助,心中才有了谱。
将整个系统根据不同的功能化分成模块,再分别进行设计,最后再将其整合。
通过这次实习,我明白了实践的重要性。
在实习过程中,必须将理论知识和实际情况结合起来。
实践才能出真知,通过我们自己亲身实践亲自动手,我们应用掌握的知识,使知识不再是空洞的。
在课程设计过程中,我们不断的发现错误,不断改正,发现问题,不断探索,并不断领悟,在解决问题和克服错误的过程中最终完成了设计任务。
不仅这次实习是这样,在今后的学习和实践过程中,我们也不能遇到问题就想到要退缩,一定要不厌其烦的发现问题所在,然后一一进行解决,只有这样,才能做成想要做的事情,才能成功。
解决问题的方式是多种多样的,可以向有能力比自己精通的人请教,可以自己去查找资料,可以去网络上搜索,而解决问题的过程正是一个学习和提升的过程,所以我们应该不错过任何一个问题,也不应该惧怕问题,而应该迎难而上,尽力去解决问题,只有这样,我们才能够真的学习到知识并提升自身的各种能力。
课程设计是一门专业课,它不仅让我学习到了许多专业知识,也让我学到了许多书本外的知识。
设计过程让我对抽象的理论有了具体的认识。
通过这次课程设计,我了解了电路的连线方法;
掌握了小车的控制方法和技术,通过查询资料,我也掌握了程序的编写和小车的调试。
而调试及程序的修改过程是最艰难的,但是经过我们小组成员的合作和配合,最后终于使小车完成了任务。
在实习过程中,我们培养了自身的独立思考、动手操作的能力,在各种其它能力
上也都有了提高。
最重要的是我们还学习到了许多学习的方法,这些方法在我们以后的学习生活中是重要的。
在实习的两周时间里,虽说时间并不十分长,但是真的可以学到很多很多有用的东西,一方面我们巩固了以前所学过的知识,另一方面我们培养并提升了自己的合作和动手能力。
此次设计也让我明白了思路即出路,有什么不懂不明白的地方要及时请教或上网查询,只要认真钻研,动脑思考,动手实践,就没有弄不懂的知识,才能收获到成功的喜悦。
总之,通过这次课程设计,我收获了许多,这些收获对我以后的生活和学习都将产生十分重要作用。
6.参考文献
(1)“模拟电子技术基础”和“数字电子技术基础”教材;
(2)有关“电子技术课程设计指导书”;
(3)“集成电路特性应用手册”;
(4)EDA技术使用教程及VHDL语言的编写教材;
(5)其他。
7.附录
使用仪器设备
1.稳压电源(±
5V,±
15V);
2.实验电路箱;
3.信号发生器;
4.示波器
5.数字万用表
6.PC机(装有MAX+PLUSII或QuartusII软件);
7.EDA编程系统实验箱等。
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- 智能 小车 运动 控制系统