基于单片机的智能小车毕业论文.doc
《基于单片机的智能小车毕业论文.doc》由会员分享,可在线阅读,更多相关《基于单片机的智能小车毕业论文.doc(60页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、 本科毕业设计(论文)基于单片机的智能小车控制专 业: 测控技术与仪器 姓 名: 咸蛋小超人 2013年 6 月基于单片机的智能小车控制 摘要:智能化作为现代电子产品的新趋势,是今后的电子产业的发展方向。智能化设计的电子产品可以按照预先设定的模式在一个环境里自动运作,不需要人为的管理,可应用于科学勘探、环境监测、智能家居等方面。基于单片机的智能小车控制就是其中的一个体现。本设计实现了一种基于51单片机的自动避障智能模型车系统,通过红外传感器采集路况信息,通过对检测信息的分析,自动控制转向电机转向,改变行驶路径,绕过障碍物,从而实现车稳定避障。本课题设计的智能小车,具有自动避障功能,超声波测距报
2、警,无线电遥控等功能。 关键词:智能车;51单片机;避障;红外线Smart car based on SCM control Abstract:As a new trend of modern electronic products, intelligent is the developmental direction of electronic industry after then. Electronic products, which are intelligently designed, can automatically operate following the mode that
3、 is pre-set. Without the management of human beings, it can be used for scientific exploring, environmental monitoring, intelligent home furnishing, etc. One of the embodiments is the intelligent control car which is based on single chip microcomputer. In the design, an intelligent model car system
4、based on MCU 51 has been realized. It can collect traffic information with infrared sensors. Meanwhile, by the analysis of information examined, it can transfer from automatic control to motor steering in order to change the route and dodge the obstacles so that the steady avoidance of the barrier c
5、an come true.In this paper, a car with the ability of intelligent judgment has been designed and made. It functions as the device which can dodge obstacles automatically, alarm with ultrasonic distance examination, and remote control by radio. Key words: Smart Cart;Single-chip 51;Obstacle Avoidance;
6、Infrared目 录序 言3第1章 总体设计方案4 1.1课题任务分析4 1.2 方案论证41.2.1小车遥控部分51.2.2小车驱动部分6第2章 系统硬件构成72.1系统设计原理72.2主要元器件简介72.2.1 STC89C52RC简介72.2.2 NRF24L01无线收发芯片简介82.2.3 L298N芯片直流电机驱动模块92.2.4 红外避障模块92.2.5 HC-SR04超声波测距模块112.2.6 蜂鸣器驱动电路132.2.7 液晶显示电路132.2.8遥控部分独立按键电路14第3章 软件的设计与说明153.1软件设计153.2软件的说明163.2.1 遥控部分主程序流程163.
7、2.2 24L01子程序流程图173.2.3 小车部分主程序流程图18第4章 调试与总结204.1硬件部分204.1.1硬件的焊接204.1.2 24L01无线电模块204.1.3 外接电源模块204.2 软件部分214.2.1 超声波模块214.3 小车联调214.4 调试的总结23参考文献24致 谢26附录27附件1 L298N电机驱动模块27附件2 小车侧视图28附件3 小车俯视图29附件4 小车的遥控部分30附件5 小车最终硬件图31附件6 程序清单321.遥控部分程序322.小车部分程序41附件7 元器件清单50 附件8 英文资料及中文翻译51序 言随着我国科学技术的进步,智能化和自
8、动化技术越来越普及,各种高科技也广泛应用于智能小车和机器人玩具制造领域,使智能机器人越来越多样化。智能小车是一个多种高新技术的集成体,它融合了机械、电子、传感器、计算机硬件、软件、人工智能等许多学科的知识,涉及到当今许多前沿领域的技术1。而智能电动车正是智能机器人的一种,具有不可估量的实际意义。智能车辆是一个运用计算机、传感、信息、通信、导航、人工智能及自动控制等技术来实现环境感知、规划决策和自动行驶为一体的高新技术综合体。它在军事、民用和科学研究等方面已获得了应用,对解决道路交通安全提供了一种新的途径。随着汽车工业的迅速发展,关于汽车的研究也就越来越受人关注。全国电子大赛和省内电子大赛几乎每
9、次都有智能小车这方面的题目,全国各高校也都很重视该题目的研究,许多国家已经把电子设计比赛作为创新教育的战略性手段。电子设计涉及到多个学科,机械电子、传感器技术、自动控制技术、人工智能控制、计算机与通信技术等等,是众多领域的高科技2。电子设计技术,它是一个国家高科技实例的一个重要标准,可见其研究意义很大。第1章 总体设计方案 1.1课题任务分析 当前的电动小汽车基本上采取的是基于纯硬件电路的一种开环控制方法, 或者是直线行使, 或者是在遥控下作出前进、后退、转弯、停车等基本功能。但是这不能满足某些特殊场合下的要求。基于此,本文设计了智能小车控制系统。智能小车是一个运用传感器、单片机、信号处理、电
10、机驱动及自动控制等技术来实现环境感和自动行驶为一体的高新技术综合体,它在军事、民用和科学研究等方面已获得了应用。 通过各种选题之后,我们发现制作智能小车非常有意思,它唤起我们对玩具的革新思想,智能小车制作的兴趣。自己遇到过的汽车的功能是怎样的,想通过自己的手创作出属于自己的智能汽车。也夹杂一种童年时对玩具智能化的假想。所以我选定制作单片机智能小车。 通过这次设计,掌握51单片机的原理,了解简单传感器组成原理,初步掌握传感器的调整及测试方法,提高动手能力和排除故障的能力。同时通过本课题设计与装配、调试,提高自己的动手能力,巩固已学的理论知识,建立单片机理论和实践的结合,了解传感器各单元电路之间的
11、关系及相互影响,从而能正确设计、计算定时计数的各个单元电路。初步掌握传感器的调整及测试方法。提高动手能力和排除故障的能力。本设计采用直流减速电机,电机专用驱动芯片L298N进行电机驱动控制,主控芯片为STC89C52,测距部分采用超声波模块,控制器采用24L01无线电通信模块,自动避障部分采用红外收发模块。本次设计虽然只是一个演示模型,但是具有充分的科学性和实用性。首先我们根据交通路面的复杂情况,按照适当的比例制作出一个路况模型,包括弯道、直道以及路面上设置的障碍物等。在弯、直道上,小车沿着预定轨道自由行使,当小车遇到障碍物时,脉冲调制的红外线传感器将检测到的信号发送给单片机,单片机根据程序发
12、出相应的控制信号控制小车自动避开障碍物。由无线模块控制小车进行倒车、前进、左转、右转等动作。 1.2 方案论证 1.2.1小车遥控部分方案一:小车的无线通信模块采用红外遥控,红外收发遥控是目前大部份遥控小车采用的遥控手段,红外遥控具有代码简单,操作性强的特点。如图1-1为红外遥控模块实物图。图1-1 红外遥控模块实物图 方案二:小车的通信模块采用无线电NRF24L01模块,NRF24L01是一款工作在2.42.5GHz,世界通用ISM频段的单片无线收发器芯片。无线收发器包括:频率发生器、增强型SchockburstTM模式控制器、功率放大器、晶体振荡器、调制器、解调器。输出功率、频道选择和协议
13、的设置可以通过SPI接口进行设置。如1-2为NRF24L01无线模块实物图。图1-2 NRF24L01无线模块实物图 方案论证:方案一中的红外遥控模块的信号传送距离有限,并且发送和接收的红外信号容易受到干扰。NRF20L01发射频率高,所受到的干扰影响较小,无线通信的距离比红外的要长许多。小车的遥控是小车的最主要的部分之一,所以选择NRF24L01无线通信模块,故选择方案一。 1.2.2小车驱动部分方案一:小车的电机驱动部分采用自己搭建的9012三极管电路来实行小车的驱动,9012三极管电路具有电路简单,操作方便的等特点。方案二:小车的电机驱动部分采用L298N芯片直流电机驱动模块,该模块具有
14、较大的驱动带载能力,驱动部分端子供电范围Vs:+5V+35V,并且另外自带了5V、3V的输出端口。方案论证:本设计为4轮驱动的小车,对于小车驱动部分要求能够有较大的帯载能力,并且在小车的实际设计过程中,需要不同的输出电压来提供给小车的各个模块。因此综上所述采用方案二,小车的电机驱动部分使用L298N芯片直流电机驱动模块。第2章 系统硬件构成 2.1系统设计原理 本设计主要分为两部分:遥控部分和小车部分。遥控部分主要由电源电路,单片机最小系统,无线电模块组成,遥控部分的系统框图如图2-1所示。图2-1 遥控系统框图 小车部分由电源电路,单片机最小系统,显示电路,无线电木块,报警电路,超声波电路等
15、电路模块组成,小车部分的系统框图如图2-2所示。图2-2 小车的系统框图 2.2主要元器件简介 2.2.1 STC89C52RC简介 常用的单片机有很多种:Intel8051系列、Motorola和M68HC系列、Atmel的AT89系列、台湾华邦(Winbond)W78系列、荷兰PiliPs的PCF80C51系列、MicrochiP公司系列4位单片机、台湾义隆的EM-78系列等1。本次设计最终选用了STC89C52单片机。本系统采用最常用的STC89C52单片机,它是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器(FPEROMFalsh Programmable and Erasable Read
16、 Only Memory)的低电压,高性能CMOS 8位微处理器。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造,与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中,ATMEL的STC89C52是一种高效微控制器。STC89C52单片机为很多嵌入式系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。6引脚排列如图2-3所示。图2-3 STC89系列引脚排列 2.2.2 NRF24L01无线收发芯片简介 NRF24L01是一款工作在2.4-2.5GHz,世界通用ISM频段的单片无线收发器芯片。无线收发器包括:频率发生器、增强型SchockburstTM模式控制
17、器、功率放大器、晶体振荡器、调制器、解调器。输出功率、频道选择和协议的设置可通过SPI接口进行设置。极低的电流消耗:当工作在发射模式下发射功率为-6dBm时电流消耗为9mA,接收模式时为12.3mA。掉电模式和待机模式下电流消耗更低。NRF24L01引脚排列如图2-4所示。图2-4 NRF24L01引脚排列 2.2.3 L298N芯片直流电机驱动模块该模块由L298N作为双H桥直流电机驱动芯片,驱动部分端子供电范围Vs:+5V+35V。如果在模块上取电压供电,则模块供电范围为Vs:+7V+35V。模块的驱动不封峰值电流Io为2A。其他相关参数见表2-1。模块的实物图见附录附件1(注:红色线框部
18、分为电源接口)。表2-1 L298N芯片直流电机驱动模块产品参数逻辑部分端子供电范围Vss 5V7V(可板内取电5V) 逻辑部分工作电流范围 036mA 控制信号输入电压范围 低电平:0.3VVin1.5V 高电平:2.3VVinVss 使能信号输入电压范围 低电平:0.3Vin1.5V(控制信号无效) 高电平:2.3VVinVss(控制信号有效) 最大功耗 20W(温度T75时) 存储温度 25130 驱动板尺寸 82mm*57mm*33mm (带固定铜柱,散热片高度) 驱动板重量 60g 其他扩展 控制方向指示灯、 逻辑部分板内取电接口 2.2.4 红外避障模块红外避障的原理:用红外线传感
19、器进行避障。红外线发射头与接收头于一体的检测开关,其工作原理是根据发射头发出的光束,被物体反射,接收头据此做出判断是否有障碍物。当有光线反射回来时,输出低电平。当没有光线反射回来时,输出高电平。单片机根据接收头电平的高低做出相应控制,避免小车碰到障碍物。由于接收管输出TTL电平,有利于单片机对信号的处理。红外接收二极管又叫红外光电二极管,也可称红外光敏二极管。它广泛用于各种家用电器的遥控接收器中,如音响、彩色电视机、空调器、VCD视盘机、DVD视盘机以及录像机等。红外接收二极管能很好地接收红外发光二极管发射的波长为94Onm的红外光信号,而对于其他波长的光线则不能接收。因而保证了接收的准确性和
20、灵敏度。 小车采用红外线传感器进行避障的电路原理图如下图2-5所示,实物图如图2-6所示。红外模块的功能指标如表2-2所示。表2-2 红外模块的功能指标使用芯片 NE555 工作电压 3.3V - 5V 输出模式 数字信号 测量距离 1CM - 200CM 探测距离是否可以调节 是 检测信号 探测到障碍物为高电平,无障碍物或超出探测范围输出低电平 LED 红色为Power指示灯,绿色为Status指示灯 图2-5 红外线传感器进行避障的电路原理图图2-6 红外线传感器进行避障的实物图 2.2.5 HC-SR04超声波测距模块HC-SR04 超声波测距模块可提供 2cm-400cm 的非接触式距
21、离感测功能,测距精度可达高到 3mm;模块包括超声波发射器、接收器与控制电路。基本工作原理:(1)采用IO口TRIG触发测距,给至少10us的高电平信号;(2)模块自动发送8个40khz的方波,自动检测是否有信号返回;(3)有信号返回,通过IO口ECHO 输出一个高电平,高电平持续的时间就是超声波从发射到返回的时间。测试距离=(高电平时间*声速(340M/S)/2。 HC-SR04超声波测距模块的时序图如图2-7所示。图2-7 超声波模块时序图以上时序图表明你只需要提供一个 10uS 以上脉冲触发信号,该模块内部将发出 8 个 40kHz 周期电平并检测回波。一旦检测到有回波信号则输出回响信号
- 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。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 基于 单片机 智能 小车 毕业论文
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,个别因单元格分列造成显示页码不一将协商解决,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【w****g】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【w****g】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。