51单片机控制智能小车.doc

. . . . 单片机项目报告智能小车控制 班级：自动化21091XX：邸维汉 刘会丽 石钱坤学号：102010330420101032152010103122目录一、 前言二、 方案设计与论证1) 控制器模块选取2) 电机模块选取3) 电机驱动器模块选取4) 电源模块选取三、 硬件设计1) 主控系统2) 电机模块3) 电机驱动模块4) 电源模块5) 按键模块四、 软件设计1) 直行设计2) 转弯设计3) 调速设计五、 调试中存在的问题六、 参考文献一、前言：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。全国电子大赛和省电子大赛几乎每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。可见其研究意义很大。本设计就是在这样的背景下提出的，指导教师已经有充分的准备。本题目是结合科研项目而确定的设计类课题。我们设计的智能电动小车该具有圆形运行、三角形运行、矩形运行和三者一起运行的功能。都是运行一循环自动停车。根据题目的要求，确定如下方案：在现有玩具电动车的基础上，加了四个按键，实现对电动车的运行轨迹的启动，并将按键的状态传送至单片机进行处理，然后由单片机根据所检测的各种按键状态实现对电动车的智能控制。这种方案能实现对电动车的运动状态进行实时控制，控制灵活、可靠，精度高，可满足对系统的各项要求。本设计采用STC89C52单片机。以STC89C52为控制核心，利用按键的动作，控制电动小汽车的轨迹。实现四种运行轨迹。STC89C52是一款八位单片机，它的易用性和多功能性受到了广大使用者的好评。二、方案设计与论证1) 控制器模块选取我们采用STC公司的STC89S52单片机作为主控制器，STC公司的单片机部资源比起ATMEL公司的单片机来要丰富的多，它在5V供电情况下，最多支持80M晶振、且部有512B的RAM数据存储器、片含8k空间的可反复擦些1000次的Flash只读存储器、1K的EEPROM、8个中断源、4个优先级、3个定时器、32个IO口、片机自带看门狗、双数据指针等。但是不兼容Atmel。从方便使用的角度考虑，我们选择了此方案2) 电机模块选取采用普通直流电机。直流电机运转平稳，精度有一定的保证。直流电机控制的精确度虽然没有步进电机那样高，但完全可以满足本题目的要求。通过单片机的PWM输出同样可以控制直流电机的旋转速度，实现电动车的速度控制。并且直流电机相对于步进电机价格经济。3) 电机驱动器模块选取采用电机驱动芯片L298N。L298N为单块集成电路，高电压，高电流，四通道驱动，可直接的对电机进行控制，无须隔离电路。通过单片机的I/O输入改变芯片控制端的电平，即可以对电机进行正反转，停止的操作，非常方便，亦能满足直流减速电机的大电流要求。调试时在依照芯片手册，用程序输入对应的码值，能够实现对应的动作。4) 电源模块选取在本系统中，需要用到的电源有单片机的5V，L298N芯片的电源5V和电机的电源7-15V。所以需要对电源的提供必须正确和稳定可靠。用9V的锌电源给前、后轮电机供电，然后使用7805稳压管来把高电压稳成5V分别给单片机和电机驱动芯片供电。因此为了方便，这里我们采用12V电源给电机供电，再用7805转换成5V电源给单片机使用。三、硬件设计小车采用四轮驱动，一侧的前后两个车轮共用一个电机驱动，另外两个前后轮共用一个驱动，调节左右车轮转速从而达到控制转向的目的。按键模块单片机最小系统L298N电源模块电机模块系统结构框图实物连接：3.2、电机驱动模块L298N驱动直流电机，它靠两个引脚控制一个电机的运动。小车采用四轮驱动，小车两侧的电机短接起来各接到L298N的一个输出端。通过调制两边轮子的转速或正反转来达到控制小车转向的目的。芯片引脚和功能如图1，驱动电路如图2。EN A（B）IN1（IN3）IN2（IN4）电机运行情况HHL正转HLH反转H同IN2（IN4）同IN2（IN4）快速停止LXX停止将L298N的IN0、1、2、3，接到P1.0到P1.3上，ENA、ENB接到P3.2、P3.3。3.3、电机模块电机模块采用4块电机同时驱动，这里将同一侧电机短接接到L298N的一个输出端。3.4、电源模块采用两片7805电压稳压5V后给单片机系统和其他芯片供电供电，但缺点是压降过大，消耗的功率过大，发热量过大。3.5、 按键模块本系统添加4个按键，用来选择控制小车。并接于P2.0到P2.3口上。四、软件设计是否有键按下？开始 检测按下哪个键？运行三角形运行圆形运行矩形NY总体流程图运行以上3个轨迹S1按下S2按下S3按下S4按下4.1、小车直行设计：若要求小车直走，这需要给4个电机正转命令。根据L298N芯片手册EN A（B）IN1（IN3）IN2（IN4）电机运行情况HHL正转HLH反转H同IN2（IN4）同IN2（IN4）快速停止LXX停止这里将P1=0xfa。4.2、小车转弯设计：若要求小车转弯，需要给一侧电机正转，一侧电机反转或者不旋转。这样将P1=0xf8或者P1=0xf9.4.3、小车调速设计：若要求车调速，只需用PWM来控制L298N的ENA和ENB就可以对小车进行调速。这里我使用定时器T0的工作模式2自动重装。并赋初值TH0=0xf6;TL0=0xf6；U产生高频脉冲。C语言源代码实现：#includeT#define uchar unsigned char#define uint unsigned intvoid trigon(uint ,uint ,uint ,uint ,uint ,uint);void round(uint ,uint);void rectangle(uint, uint, uint, uint, uint ,uint, uint, uint);void delay(uint k);void PWMA(uchar n);void PWMB(uchar n);uchar keys();sbit P3_2=P32;sbit P3_3=P33;void main()uchar key;TMOD=0x12;EA=1;ET0=1;ET1=1;TH0=0xf6;TL0=0xf6;TH1=(65536-50000)/256;TL1=(65536-50000)%256;TR0=1;TR1=1;P2=0XFF;while(1)jump=0;key=keys(); / c稳定运行 d转向 e稳定运行 f转向 g稳定运行 h转向 if(key=0xfe)/ c d e f g h trigon(30,5,30,10,30,16); if(key=0xfd)round(13,70); / c稳定运行 d转向 e稳定运行 f转向 g稳定运行 h转向 i稳定运行 j转向if(key=0xfb)/ c d e f g h i jrectangle(30,4,30,4,30,4,30,16);if(key=0xf8)trigon(30,5,30,10,30,16);jump=0;delay(1000);round(13,70);jump=0;delay(1000);rectangle(30,4,30,4,30,4,30,16);void timer0() interrupt 1num0+;void timer1() interrupt 3num1+;TH1=(65536-50000)/256;TL1=(65536-50000)%256;void trigon(uint c,uint d,uint e,uint f,uint g,uint h)uint aa,bb,cc,dd,ee;aa=c+d;bb=aa+e;cc=bb+f;dd=cc+g;ee=dd+h;delay(3000);num1=0;num0=0;while(!jump& key!=0)if(num1=1) / 正转稳定运行P1=0xfa;PWMB(70);PWMA(70);if(num1c+1)&num1(aa+1)&num1(bb+1)&num1(cc+1)&num1(dd+1)&num1ee) /停止num1=0;num0=0;P1=0xf0;jump=1;P3_2=0;P3_3=0;key=0;void PWMA(uchar n)if(num0=100)num0=0;五、 调试中出现的问题1 转向时间需要慢慢调，时间长，旋转弧度大；时间短，旋转弧度小。2 直行时，由于每个电机的性能不一样，导致两侧占空比一样时，小车会存在转弯，这样需要微调占空比。六、 参考文献1 楼然苗,光飞. 51系列单片机设计实例.航空航天大学2 何希才. 常用集成电路应用实例.电子工业3 王静霞 单片机应用技术（C语言版） 电子工业 15 / 15