•          前言
•          方案設(shè)計與論證
  
  • 控制器模塊選取
  • 電機(jī)模塊選取
  • 電機(jī)驅(qū)動器模塊選取
  • 電源模塊選取
    
•          硬件設(shè)計
  
  • 主控系統(tǒng)            
  • 電機(jī)模塊
  • 電機(jī)驅(qū)動模塊
  • 電源模塊
  • 按鍵模塊
    
•          軟件設(shè)計
  
  • 直行設(shè)計
  • 轉(zhuǎn)彎設(shè)計
    
•          調(diào)試中存在的問題
•          參考文獻(xiàn)
  

隨著汽車工業(yè)的迅速發(fā)展，關(guān)于汽車的研究也就越來越受人關(guān)注。全國電子大賽和省內(nèi)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(shè)計就是在這樣的背景下提出的，指導(dǎo)教師已經(jīng)有充分的準(zhǔn)備。本題目是結(jié)合科研項目而確定的設(shè)計類課題。我們設(shè)計的智能電動小車該具有圓形運(yùn)行、三角形運(yùn)行、矩形運(yùn)行和三者一起運(yùn)行的功能。都是運(yùn)行一循環(huán)自動停車。

根據(jù)題目的要求，確定如下方案：在現(xiàn)有玩具電動車的基礎(chǔ)上，加了四個按鍵，實(shí)現(xiàn)對電動車的運(yùn)行軌跡的啟動，并將按鍵的狀態(tài)傳送至單片機(jī)進(jìn)行處理，然后由單片機(jī)根據(jù)所檢測的各種按鍵狀態(tài)實(shí)現(xiàn)對電動車的智能控制。

這種方案能實(shí)現(xiàn)對電動車的運(yùn)動狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時控制，控制靈活、可靠，精度高，可滿足對系統(tǒng)的各項要求。本設(shè)計采用STC89C52單片機(jī)。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(shí)現(xiàn)四種運(yùn)行軌跡。STC89C52是一款八位單片機(jī)，它的易用性和多功能性受到了廣大使用者的好評。

• 控制器模塊選取
  

我們采用STC公司的STC89S52單片機(jī)作為主控制器，STC公司的單片機(jī)內(nèi)部資源比起ATMEL公司的單片機(jī)來要豐富的多，它在5V供電情況下，最多支持80M晶振、且內(nèi)部有512B的RAM數(shù)據(jù)存儲器、片內(nèi)含8k空間的可反復(fù)擦些1000次的Flash只讀存儲器、1K的EEPROM、8個中斷源、4個優(yōu)先級、3個定時器、32個IO口、片機(jī)自帶看門狗、雙數(shù)據(jù)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(jī)模塊選取
  

采用普通直流電機(jī)。直流電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，精度有一定的保證。直流電機(jī)控制的精確度雖然沒有步進(jìn)電機(jī)那樣高，但完全可以滿足本題目的要求。通過單片機(jī)的PWM輸出同樣可以控制直流電機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度，實(shí)現(xiàn)電動車的速度控制。并且直流電機(jī)相對于步進(jìn)電機(jī)價格經(jīng)濟(jì)。

• 電機(jī)驅(qū)動器模塊選取
  

采用電機(jī)驅(qū)動芯片L298N。L298N為單塊集成電路，高電壓，高電流，四通道驅(qū)動，可直接的對電機(jī)進(jìn)行控制，無須隔離電路。通過單片機(jī)的I/O輸入改變芯片控制端的電平，即可以對電機(jī)進(jìn)行正反轉(zhuǎn)，停止的操作，非常方便，亦能滿足直流減速電機(jī)的大電流要求。調(diào)試時在依照芯片手冊，用程序輸入對應(yīng)的碼值，能夠?qū)崿F(xiàn)對應(yīng)的動作。

• 電源模塊選取
  

在本系統(tǒng)中，需要用到的電源有單片機(jī)的5V，L298N芯片的電源5V和電機(jī)的電源7-15V。所以需要對電源的提供必須正確和穩(wěn)定可靠。用9V的鋅電源給前、后輪電機(jī)供電，然后使用7805穩(wěn)壓管來把高電壓穩(wěn)成5V分別給單片機(jī)和電機(jī)驅(qū)動芯片供電。因此為了方便，這里我們采用12V電源給電機(jī)供電，再用7805轉(zhuǎn)換成5V電源給單片機(jī)使用。

              小車采用四輪驅(qū)動，一側(cè)的前后兩個車輪共用一個電機(jī)驅(qū)動，另外兩個前后輪共用一個驅(qū)動，調(diào)節(jié)左右車輪轉(zhuǎn)速從而達(dá)到控制轉(zhuǎn)向的目的。

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖

3.2、電機(jī)驅(qū)動模塊

              L298N驅(qū)動直流電機(jī)，它靠兩個引腳控制一個電機(jī)的運(yùn)動。小車采用四輪驅(qū)動，小車兩側(cè)的電機(jī)短接起來各接到L298N的一個輸出端。通過調(diào)制兩邊輪子的轉(zhuǎn)速或正反轉(zhuǎn)來達(dá)到控制小車轉(zhuǎn)向的目的。芯片引腳和功能如圖1，驅(qū)動電路如圖2。

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(jī)模塊

電機(jī)模塊采用2塊電機(jī)同時驅(qū)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(wěn)壓5V后給單片機(jī)系統(tǒng)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(zhuǎn)換為5伏電壓，向單片機(jī)、邏輯芯片供電。考慮到如果用電池組同時向電機(jī)和芯片供電時，由于驅(qū)動電機(jī)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(dú)對驅(qū)動電機(jī)供電

,四節(jié)1.5V的南孚電池對其供電。

• 按鍵模塊
  

本系統(tǒng)添加4個按鍵，用來選擇控制小車。并接于P2.0到P2.3口上。

4.1、小車直行設(shè)計：

              若要求小車直走，這需要給4個電機(jī)正轉(zhuǎn)命令。根據(jù)L298N芯片手冊

4.2、小車轉(zhuǎn)彎設(shè)計：

              若要求小車轉(zhuǎn)彎，需要給一側(cè)電機(jī)正轉(zhuǎn)，一側(cè)電機(jī)反轉(zhuǎn)或者不旋轉(zhuǎn)。

4.3、小車調(diào)速設(shè)計：

              若要求車調(diào)速，只需用PWM來控制L298N的ENA和ENB就可以對小車進(jìn)行調(diào)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；

調(diào)試中出現(xiàn)的問題
轉(zhuǎn)向時間需要慢慢調(diào)，時間長，旋轉(zhuǎn)弧度大；時間短，旋轉(zhuǎn)弧度小。
直行時，由于每個電機(jī)的性能不一樣，導(dǎo)致兩側(cè)占空比一樣時，小車會存在轉(zhuǎn)彎，這樣需要微調(diào)占空比。
出現(xiàn)單片機(jī)供電不足的現(xiàn)象，需要增加電量。

單片機(jī)源程序如下:

1. #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. }}
     
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219. ……………………
     
220. 
     
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