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基于51單片機控制智能車設計報告 含源碼

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ID:336130 發表于 2018-5-22 22:40 | 只看該作者 回帖獎勵 |倒序瀏覽 |閱讀模式
  •          前言
  •          方案設計與論證
    • 控制器模塊選取
    • 電機模塊選取
    • 電機驅動器模塊選取
    • 電源模塊選取
  •          硬件設計
    • 主控系統            
    • 電機模塊
    • 電機驅動模塊
    • 電源模塊
    • 按鍵模塊
  •          軟件設計
    • 直行設計
    • 轉彎設計
  •          調試中存在的問題
  •          參考文獻


一、前言：

隨著汽車工業的迅速發展，關于汽車的研究也就越來越受人關注。全國電子大賽和省內電子大賽幾乎每次都有智能小車這方面的題目，全國各高校也都很重視該題目的研究。可見其研究意義很大。本設計就是在這樣的背景下提出的，指導教師已經有充分的準備。本題目是結合科研項目而確定的設計類課題。我們設計的智能電動小車該具有圓形運行、三角形運行、矩形運行和三者一起運行的功能。都是運行一循環自動停車。

根據題目的要求，確定如下方案：在現有玩具電動車的基礎上，加了四個按鍵，實現對電動車的運行軌跡的啟動，并將按鍵的狀態傳送至單片機進行處理，然后由單片機根據所檢測的各種按鍵狀態實現對電動車的智能控制。

這種方案能實現對電動車的運動狀態進行實時控制，控制靈活、可靠，精度高，可滿足對系統的各項要求。本設計采用STC89C52單片機。以STC89C52為控制核心，利用按鍵的動作，控制電動小汽車的軌跡。實現四種運行軌跡。STC89C52是一款八位單片機，它的易用性和多功能性受到了廣大使用者的好評。

二、方案設計與論證



    • 控制器模塊選取

我們采用STC公司的STC89S52單片機作為主控制器，STC公司的單片機內部資源比起ATMEL公司的單片機來要豐富的多，它在5V供電情況下，最多支持80M晶振、且內部有512B的RAM數據存儲器、片內含8k空間的可反復擦些1000次的Flash只讀存儲器、1K的EEPROM、8個中斷源、4個優先級、3個定時器、32個IO口、片機自帶看門狗、雙數據指針等。但是不兼容Atmel。

從方便使用的角度考慮，我們選擇了此方案




    • 電機模塊選取

采用普通直流電機。直流電機運轉平穩，精度有一定的保證。直流電機控制的精確度雖然沒有步進電機那樣高，但完全可以滿足本題目的要求。通過單片機的PWM輸出同樣可以控制直流電機的旋轉速度，實現電動車的速度控制。并且直流電機相對于步進電機價格經濟。




    • 電機驅動器模塊選取

采用電機驅動芯片L298N。L298N為單塊集成電路，高電壓，高電流，四通道驅動，可直接的對電機進行控制，無須隔離電路。通過單片機的I/O輸入改變芯片控制端的電平，即可以對電機進行正反轉，停止的操作，非常方便，亦能滿足直流減速電機的大電流要求。調試時在依照芯片手冊，用程序輸入對應的碼值，能夠實現對應的動作。




    • 電源模塊選取

在本系統中，需要用到的電源有單片機的5V，L298N芯片的電源5V和電機的電源7-15V。所以需要對電源的提供必須正確和穩定可靠。用9V的鋅電源給前、后輪電機供電，然后使用7805穩壓管來把高電壓穩成5V分別給單片機和電機驅動芯片供電。因此為了方便，這里我們采用12V電源給電機供電，再用7805轉換成5V電源給單片機使用。

三、硬件設計

              小車采用四輪驅動，一側的前后兩個車輪共用一個電機驅動，另外兩個前后輪共用一個驅動，調節左右車輪轉速從而達到控制轉向的目的。


系統結構框圖

3.2、電機驅動模塊

              L298N驅動直流電機，它靠兩個引腳控制一個電機的運動。小車采用四輪驅動，小車兩側的電機短接起來各接到L298N的一個輸出端。通過調制兩邊輪子的轉速或正反轉來達到控制小車轉向的目的。芯片引腳和功能如圖1，驅動電路如圖2。


EN A（B）

IN1（IN3）

IN2（IN4）

電機運行情況

H

H

L

正轉

H

L

H

反轉

H

同IN2（IN4）

同IN2（IN4）

快速停止

L

X

X

停止


將L298N的IN0、1、2、3，接到P2.5到P2.2上，ENA、ENB接到P2.1、P2.0.

四個按鍵接到P1.0~P1.3.

3.3、電機模塊

電機模塊采用2塊電機同時驅動，分別接到L298N的兩個輸出端。

3.4、電源模塊

采用一片HT7550電壓穩壓5V后給單片機系統和其他芯片供電。

該電源模塊的功能是把6伏鋅錳干電池通過HT7550轉換為5伏電壓，向單片機、邏輯芯片供電�？紤]到如果用電池組同時向電機和芯片供電時，由于驅動電機所需電流較大，容易影響對芯片的供電，因此我們決定電池組單獨對驅動電機供電

,四節1.5V的南孚電池對其供電。





    • 按鍵模塊

本系統添加4個按鍵，用來選擇控制小車。并接于P2.0到P2.3口上。



四、軟件設計

4.1、小車直行設計：

              若要求小車直走，這需要給4個電機正轉命令。根據L298N芯片手冊

EN A（B）

IN1（IN3）

IN2（IN4）

電機運行情況

H

H

L

正轉

H

L

H

反轉

H

同IN2（IN4）

同IN2（IN4）

快速停止

L

X

X

停止


4.2、小車轉彎設計：

              若要求小車轉彎，需要給一側電機正轉，一側電機反轉或者不旋轉。

4.3、小車調速設計：

              若要求車調速，只需用PWM來控制L298N的ENA和ENB就可以對小車進行調速。這里我使用定時器T0的工作模式2自動重裝。并賦初值              TH0=0xf6;TL0=0xf6；




C語言源代碼實現：

  1. <font color="rgb(0, 0, 0)">#include<reg52.h>
  2. sbit IN1=P2^5;
  3. sbit IN2=P2^4;
  4. sbit IN3=P2^3;
  5. sbit IN4=P2^2;
  6. sbit ENA=P2^1;
  7. sbit ENB=P2^0;
  8. sbit key1=P1^0;
  9. sbit key2=P1^1;
  10. sbit key3=P1^2;
  11. sbit key4=P1^3;
  12. void delay(unsigned int z);
  13. void delay_us(unsigned int aa);
  14. void delay2s(void)   //誤差 0us
  15. {
  16.     unsigned char a,b,c,n;
  17.     for(c=167;c>0;c--)
  18.         for(b=39;b>0;b--)
  19.             for(a=152;a>0;a--);
  20.     for(n=1;n>0;n--);
  21. }
  22. void yuan()
  23. {
  24. while(1)
  25. {
  26.               unsigned int i;
  27.               IN1=1;   
  28.               IN2=0;
  29.               IN3=1;
  30.               IN4=0;
  31.               for(i=0;i<400;i++)
  32.               {
  33.               delay(3);
  34.               ENA=~ENA;
  35.               }               } }
  36. void juxing()
  37. {
  38. while(1)
  39. {
  40. unsigned int i;
  41.               IN1=1;   
  42.               IN2=0;
  43.               IN3=1;
  44.               IN4=0;
  45.               for(i=0;i<200;i++)
  46.               {
  47.               delay(1);
  48.     ENA=~ENA;
  49.               ENB=~ENB;
  50.               }
  51.               delay2s();
  52.               IN1=1;   
  53.               IN2=0;
  54.               IN3=0;
  55.               IN4=0;
  56.               for(i=0;i<40;i++)
  57.               {
  58.               delay(10);
  59.               ENA=~ENA;
  60.               }
  61.               IN1=1;   
  62.               IN2=0;
  63.               IN3=1;
  64.               IN4=0;
  65.                             for(i=0;i<200;i++)
  66.               {
  67.               delay(1);
  68.     ENA=~ENA;
  69.               ENB=~ENB;
  70.               }
  71.                             delay2s();
  72.               IN1=1;   
  73.               IN2=0;
  74.               IN3=0;
  75.               IN4=0;
  76.               for(i=0;i<40;i++)
  77.               {
  78.               delay(10);
  79.               ENA=~ENA;
  80.               }
  81.               IN1=1;   
  82.               IN2=0;
  83.               IN3=1;
  84.               IN4=0;
  85.     for(i=0;i<200;i++)
  86.               {
  87.               delay(1);
  88.     ENA=~ENA;
  89.               ENB=~ENB;
  90.               }
  91.                             delay2s();
  92.               IN1=1;   
  93.               IN2=0;
  94.               IN3=0;
  95.               IN4=0;
  96.               for(i=0;i<40;i++)
  97.               {
  98.               delay(10);
  99.               ENA=~ENA;
  100.               }
  101.               IN1=1;   
  102.               IN2=0;
  103.               IN3=1;
  104.               IN4=0;
  105.               for(i=0;i<200;i++)
  106.               {
  107.               delay(1);
  108.     ENA=~ENA;
  109.               ENB=~ENB;
  110.               }
  111.                             delay2s();
  112.               IN1=1;   
  113.               IN2=0;
  114.               IN3=0;
  115.               IN4=0;
  116.               for(i=0;i<40;i++)
  117.               {
  118.               delay(10);
  119.               ENA=~ENA;
  120.               }
  121.               IN1=0;   
  122.               IN2=0;
  123.               IN3=0;
  124.               IN4=0;
  125.               }              }
  126. void sanjiao()
  127. {              
  128.     while(1)
  129. {
  130.               unsigned int i;
  131.               IN1=1;   
  132.               IN2=0;
  133.               IN3=1;
  134.               IN4=0;
  135.               for(i=0;i<200;i++)
  136.               {
  137.               delay(1);
  138.     ENA=~ENA;
  139.               ENB=~ENB;
  140.               }
  141.               delay2s();
  142.               IN1=1;   
  143.               IN2=0;
  144.               IN3=0;
  145.               IN4=0;
  146.               for(i=0;i<70;i++)
  147.               {
  148.               delay(10);
  149.               ENA=~ENA;
  150.               }
  151.               IN1=1;   
  152.               IN2=0;
  153.               IN3=1;
  154.               IN4=0;
  155.               for(i=0;i<200;i++)
  156.               {
  157.               delay(1);
  158.     ENA=~ENA;
  159.               ENB=~ENB;
  160.               }
  161.               delay2s();
  162.               IN1=1;   
  163.               IN2=0;
  164.               IN3=0;
  165.               IN4=0;
  166.               for(i=0;i<70;i++)
  167.               {
  168.               delay(10);
  169.               ENA=~ENA;
  170.               }
  171.               IN1=1;   
  172.               IN2=0;
  173.               IN3=1;
  174.               IN4=0;
  175.                             for(i=0;i<200;i++)
  176.               {
  177.               delay(1);
  178.     ENA=~ENA;
  179.               ENB=~ENB;
  180.               }
  181.               delay2s();
  182.               IN1=1;   
  183.               IN2=0;
  184.               IN3=0;
  185.               IN4=0;
  186.               for(i=0;i<70;i++)
  187.               {
  188.               delay(10);
  189.               ENA=~ENA;
  190.               }
  191.               IN1=0;   
  192.               IN2=0;
  193.               IN3=0;
  194.               IN4=0;            
  195.               }              }
  196. void delay(unsigned int z)
  197. {
  198. unsigned int x,y;
  199. for(x=z;x>0;x--)
  200. for(y=110;y>0;y--);
  201. }
  202. void delay_us(unsigned int aa)
  203. {
  204. while(aa--);
  205. }
  206. void main()
  207. {
  208. while(1)
  209. {
  210. if(key1==0)
  211. {
  212. delay(10);
  213. if(key1==0)
  214. {
  215. yuan();
  216. while(!key1);
  217. }}
  218. if(key2==0)
  219. {
  220. delay(10);
  221. if(key2==0)
  222. {
  223. juxing();
  224. while(!key2);
  225. }}
  226. if(key3==0)
  227. {
  228. delay(10);
  229. if(key3==0)
  230. {
  231. sanjiao();
  232. while(!key3);
  233. }
  234. }
  235. if(key4==0)
  236. {
  237. delay(10);
  238. if(key4==0)
  239. {
  240. while(1)
  241. {
  242. IN1=1;
  243. IN2=0;
  244. IN3=0;
  245. IN4=0;
  246. }}}}}</font>
復制代碼


調試中出現的問題
轉向時間需要慢慢調，時間長，旋轉弧度大；時間短，旋轉弧度小。
直行時，由于每個電機的性能不一樣，導致兩側占空比一樣時，小車會存在轉彎，這樣需要微調占空比。
出現單片機供電不足的現象，需要增加電量。


完整的Word格式文檔51黑下載地址：

51單片機控制智能小車.doc (1.87 MB, 下載次數: 30)



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