外红遥控玩具车的设计-学位论文.doc
《外红遥控玩具车的设计-学位论文.doc》由会员分享,可在线阅读,更多相关《外红遥控玩具车的设计-学位论文.doc(61页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、目录毕业论文红外遥控玩具车的设计徐明亮吉 林 建 筑 工 程 学 院 2012 年 6月毕业论文红外遥控玩具车的设计学 生: 徐明亮指 导 教 师: 迟耀丹 专 业: 电子信息科学与技术所 在 单 位: 电气与电子信息工程学院答 辩 日 期: 2012 年 6月 目 录摘 要IABSTRACTII第1章 绪论11.1 设计背景及目的11.1.1 设计背景11.1.2 设计目的11.2 设计主要内容和要求21.2.1 设计主要内容21.2.2 设计要求21.3 设计意义21.4 本章小结2第2章 总体方案设计32.1 系统原理框图32.2 主要功能模块方案设计与论证32.2.1 主控系统方案设计
2、与论证42.2.2 电机驱动模块方案设计与论证42.2.3 显示模块方案设计与论证52.2.4 循迹模块方案设计与论证62.2.5 避障模块方案设计与论证72.2.6 电源模块方案设计与论证82.2.7 红外线模块方案设计与论证82.3 本章小结9第3章 硬件设计103.1主控系统103.1.1 AT89C51简介103.1.2 AT89C51功能部件和特性113.1.3 AT89C51引脚说明113.2 电机驱动系统133.2.1 电机驱动电路133.2.2 L298N简介133.2.3 小车方向与速度控制153.3 循迹系统163.3.1 循迹原理163.3.2 TCRT5000光电对管简
3、介163.3.3 LM324比较器173.4 避障系统183.4.1 避障原理183.4.2 避障报警183.5 无线遥控系统193.5.1 红外发射电路193.5.2 HT6221简介203.5.3 红外接收电路203.6 显示系统213.6.1 LCD1602简介213.6.2 LCD1602功能特性213.6.3 LCD1602引脚说明213.7 最小单元电路系统223.7.1 复位电路模块223.7.2 时钟电路233.8 本章小结24第4章 软件设计254.1 发送端程序流程图254.1.1 发送端主程序流程图254.1.2 发送端中断子程序流程图254.2 接收端程序流程图264.
4、2.1 接收端主程序流程图264.2.2 接收端中断子程序流程图274.2.3 数据处理子程序流程图284.3 自动循迹避障流程图294.4 本章小结30结 论31致 谢32参考文献33附录134附录235附录354摘要摘 要 红外线遥控小车具有体积小、成本低、生存能力强等特点,是上世纪提出的一种新型小车,在军事侦察、反恐、防爆、防核化及污染等危险与恶略环境作业中有广阔的应用前景。本设计对红外遥控智能玩具小车的设计过程进行了全面描述,包括主体设计方案、各模块的硬件电路设计描述以及单片机控制程序的编写。小车设计主要由单片机控制系统模块、电机驱动模块、循迹模块、避障模块、显示模块以及无线接收发射模
5、块组成,集成驱动、控制、传感和能源等于一体。系统以AT89C51单片机为主控核心,对外设进行控制,利用线性稳压芯片对电压进行稳定控制,为单片机及其他外设进行稳定供电,利用红外对管进行黑白信号检测,利用L298N电机驱动模块对直流电机进行稳定控制,利用无线遥控芯片HT6221进行遥控,发射指令编码信号,再通过一体化红外接收头HS0038接收,经过单片机解码发出命令指令,再通过两个直流电动机的控制,实现小车停车、倒车、左转、右转等状态功能。本次设计还利用红外对管发出的红外线在不同颜色的物理表面具有不同的反射性质的特点,为小车添置了循迹避障功能,实现小车智能行驶,并且用LCD1602显示小车即时运动
6、状态。这次设计通过基于完备的软硬件系统,很好的实现了小车循迹避障、显示运动状态等功能。关键词 单片机;红外对管;比较器;一体化红外接收头ABSTRACTThe infrared remote controlled car has a small size, low cost, survival ability, and other features. It is a new type of car proposed in the last century. And it have broad application prospects in the dangerous and evil wor
7、k environment of the military reconnaissance, terrorism, explosion-proof, preventing the nucleation and pollution in slightly. This design of infrared remote controlled car design processing of the intelligent a comprehensive description, including main body design, hardware circuit design of each m
8、odule is described and the writing of the single chip microcomputer control procedures. The small car design mainly by the single chip microcomputer control system module, motor driver module, methodist tracing module, obstacle avoidance module, display module and wireless access launch module, inte
9、grated drive, control, sensors and energy equal to one. With AT89C51 single-chip microcomputer control system for core, foreign set control, using linear regulator chip to voltage stability of control for single chip microcomputer and other peripherals for the reliable power supply, the use of infra
10、red pipe is black and white signal detection, use L298N motor driver module to the dc motor stability control, use wireless remote control chip HT6221 remote controlled, launch instruction encoding signals, then through the integrated infrared sensor HS0038 receiving, single chip commands decoding i
11、nstruction, again through the two dc motivation of the control, realize the small car parking, backing up, turn right, turn left, the state function. The design also use of a tube of infrared infrared in different colors of physical surface has a different reflection properties characteristics for t
12、he car to acquire the follow mark obstacle avoidance function, achieve intelligent driving car, and use LCD1602 show car instant motionsBased on the perfect design of the hardware and software system, it is well realized on car tracing obstacle avoidance, displaying motion state and other functions.
13、Keywords SCM; Infrared to tube; comparator;Integration infrared sensorI第1章 绪论第1章 绪论1.1 设计背景及目的1.1.1 设计背景随着消费电子技术和自动控制技术等的快速发展,以及人们生活水平的提高,各种方便于生活的消费电子产品行业发展如雨后春笋般,层出不穷。当今市场传统低科技含量产品比重逐步缩水,而高科技含量的电子产品则蒸蒸日上。现今智能小车发展很快,从智能玩具到其它各行业都有实质成果。其基本可实现循迹、避障、检测贴片、寻光入库、声控系统等功能,飞思卡尔智能小车更是走在前列。我国作为世界电子产品生产大国,可在高科技产
14、品的发展方面和外国的差距还是有的。比如说苹果公司把产品90%的利润带走,而只给制造商留下10%,少部分人拿走了巨额财富,却要让数十万人再去瓜分那可怜的10%利润。所以,及时投入精力广泛开展这方面的研究,无论对技术创新应用,还是社会经济发展,都有重大的现实意义。鉴于国内和国外科技方面发展较落后的原因,我选择了红外遥玩具车为我的毕业论文题目。在设计中,对红外遥控、电机控制等技术做些深入了解,真身体验为什么科学技术才是第一生产力。也同时希望在设计中使用更多的先进技术且能有效的控制设计成本,使其表现出极高的性价比和极强的市场竞争力。希望在以后能在科学技术领域扎根创新,与时俱进,有所成就,撑起IT行业一
15、片天地,并应用于民生,造福于大众。1.1.2 设计目的直流电机的控制技术是电机控制的最基本技术,本设计目的是通过设计直流电动玩具车,实现两个直流电机的控制,使小车可按规定线路和要求行驶。通过设计培养学生综合运用四年大学所学知识去分析问题和解决实际问题的能力。在实践中检验所学知识,从而加强理论与实践的相结合。 体验一个科研项目开发的全过程,学会单片机开发应用方法,锻炼应用能力,动手能力。本课题设计是具有一定难度的基于单片机的应用系统开发项目,培养学生创新精神和创新能力。通过这次毕业论文及设计,检验自己综合素质和专业教育的培养效果,并且学会阅读、利用英文文献资料,阅读并翻译外文资料的能力,进一步提
16、高对系统设计和撰写论文的能力。1.2 设计主要内容和要求1.2.1 设计主要内容设计一个红外遥控的电动车,使之可按遥控器的控制行走。该电动车要具备下述功能:(1)能够接受并识别红外遥控信号,并根据此命令动作;(2)具有避障功能,当探测到有障碍物时能够及时避开;(3)能够显示停车、倒车、左转、右转等状态;(4)能够按事先设定好的轨迹行走。1.2.2 设计要求(1)提出合理的方案;(2)绘制小车控制系统原理图; (3)编写解码软件,调整对红外信号的解码,编写控制软件实现功能。1.3 设计意义随着社会的发展、科技的进步以及人们生活水平的逐步提高,各种方便于生活的自动控制系统开始进入了人们的生活,以单
17、片机为核心的智能控制系统就是其中之一。同时也标志了自动控制领域成为了数字化时代的一员。它实用性强,功能齐全,技术先进,使人们相信这是科技进步的成果。它更让人类懂得,数字时代的发展将改变人类的生活,将加快科学技术的发展。本设计主要应用AT89C51芯片作为控制核心,红外发送和接收电路、LCD液晶屏显示、直流电机、光电传感器、行列式键盘相结合的系统。充分发挥了单片机的性能。其优点硬件电路简单,软件功能完善,控制系统可靠,性价比较高等特点,具有一定的使用和参考价值。1.4 本章小结 本章主要讲述红外遥控小车所应用的技术目前的发展背景,阐明这次设计的目的,概括这次设计的主要任务及要求,并表述了红外遥控
18、小车所代表的时代意义。1第2章 总体方案设计第2章 总体方案设计2.1 系统原理框图按照设计要求,系统可以分为以下几个基本功能模块:无线遥控模块、显示模块、避障模块、循迹模块、显示模块、电机驱动模块以及报警模块等。将系统拆分成以上的这些基本功能模块后,再根据各个模块所要完成的功能分别去设计,也就是按照“逐步求精”的思想去设计本系统,这将使设计工作细化,也有助于制定进度安排。根据设计内容及要求将各个模块系统组架起来,画出系统原理框图,见图2-1。报警模块主控系统电机驱动模块遥控接收模块循迹模块避障模块显示模块遥控发射模块遥控器芯片复位模块时钟振荡模块电源模块图2-1 系统原理框图2.2 主要功能
19、模块方案设计与论证本章节主要介绍的是主控模块、电机驱动模块、循迹模块、避障模块、遥控发射模块和电源模块的方案设计与论证,选出最适宜的方案。2.2.1 主控系统方案设计与论证根据设计要求,我认为此设计属于多输入量的复杂程序控制问题。据此,拟定了以下两种方案并进行了综合的比较论证,具体如下:方案一:选用一片CPLD(如EPM7128LC84-15)作为系统的核心部件,实现控制与处理的功能。CPLD具有速度快、编程容易、资源丰富、开发周期短等优点,可利用VHDL语言进行编写开发。但CPLD在控制上较单片机有较大的劣势。同时,CPLD的处理速度非常快,而小车的行进速度不可能太高,那么对系统处理信息的要
20、求也就不会太高,在这一点上,MCU就已经可以胜任了。若采用该方案,必将在控制上遇到许许多多不必要增加的难题。为此,我们不采用该种方案,进而提出了第二种设想。方案二:采用单片机作为整个系统的核心,用其控制行进中的小车,以实现其既定的性能指标。充分分析我们的系统,其关键在于实现小车的自动控制,而在这一点上,单片机就显现出来它的优势-控制简单、方便、快捷。这样一来,单片机就可以充分发挥其资源丰富、有较为强大的控制功能及可位寻址操作功能、价格低廉等优点。因此,这种方案是一种较为理想的方案。针对本设计特点-多开关量输入的复杂程序控制系统,需要擅长处理多开关量的标准单片机,而不能用精简I/O口和程序存储器
21、的小体积单片机,D/A、A/D功能也不必选用。根据这些分析,我选定了AT89C51单片机作为本设计的主控装置,51单片机具有功能强大的位操作指令,I/O口均可按位寻址,程序空间多达8K,对于本设计也绰绰有余,更可贵的是51单片机价格非常低廉。2.2.2 电机驱动模块方案设计与论证方案一:采用继电器对电动机的开或关进行控制,通过开关的切换对小车的速度进行调整.此方案的优点是电路较为简单,缺点是继电器的响应时间慢,易损坏,寿命较短,可靠性不高。方案二:采用电阻网络或数字电位器调节电动机的分压,从而达到分压的目的。但电阻网络只能实现有级调速,而数字电阻的元器件价格比较昂贵。更主要的问题在于一般的电动
22、机电阻很小,但电流很大,分压不仅回降低效率,而且实现很困难。方案三:采用功率三极管作为功率放大器的输出控制直流电机。线性型驱动的电路结构和原理简单,加速能力强,采用由达林顿管组成的 H型桥式电路(如图2-2)。用单片机控制达林顿管使之工作在占空比可调的开关状态下,精确调整电动机转速。这种电路由于工作在管子的饱和截止模式下,效率非常高,H型桥式电路保证了简单的实现转速和方向的控制,电子管的开关速度很快,稳定性也极强,是一种广泛采用的 PWM调速技术。现市面上有很多此种芯片,我选用了L298N。这种调速方式有调速特性优良、调整平滑、调速范围广、过载能力大,能承受频繁的负载冲击,还可以实现频繁的无级
23、快速启动、制动和反转等优点。因此决定采用使用功率三极管作为功率放大器的输出控制直流电机。图2-2 H桥式电路2.2.3 显示模块方案设计与论证方案一:采用数码管静态显示,一个锁存器对应一个数码管。此方案虽然软件设计比较简单,但是硬件设计相对复杂,并且用数码管进行状态显示很不直观。方案二:采用数码管动态显示,利用视觉暂留效应,通过对数码管进行不停的扫描来产生视觉效果。这样硬件设计简单,但软件设计复杂,并且要占用太多CPU时间。对于本系统来说,由于CPU任务多,时间资源有限,此方案反而会使系统变得复杂而且难以调试。并且用数码管显示不直观。方案三:为了能直观的显示出小车的各种状态,这里使用LCD液晶
- 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:
- 遥控 玩具车 设计 学位 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,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【胜****】。
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【胜****】,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。