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电动车遥控系统.doc

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电动车遥控系统.doc

编号本科生毕业设计简易电动车遥控系统设计TheDesignofSimpleElectricCarRemoteControlSystem学生姓名刘清鑫专业电子信息工程学号040411510指导教师杨宏伟学院电子信息工程学院2008年6月摘要本系统以AT89C51单片机作为小车的检测和控制中心,利用红外传感器、金属传感器和超声波传感器实现测距及避障功能。通过单片机的智能控制技术实现对小车的自动控制。本设计的主要特色是优化的软件算法,智能化的自动控制,使小车定位更加精确。并且采用金属探测,音乐报警增强听觉效果。本系统通过综合运用光、机、电技术,基本完成了设计要求,发挥部分达到设计要求。关键词智能单片机传感器AbstractThesystemtakesAT89C51monolithicintegratedcircuitasthecarsexaminationandcontrolcenter,andusesinfraredsensor,themetalsensorandtheultrasonicsensortorealizethefunctionofrangefinderandevadingbonds.ThecarsautomaticcontrolisrealizedthroughintelligentcontroltechnologyofMCU.Thisdesignsmaincharacteristicistheoptimizedsoftwarealgorithm,theintellectualizedautomaticcontrotomakethelocalizationmoreprecise.Moreovermetaldetectorandmusicwarningenhancesthesenseofhearingeffect.Thissystemcompletedthedesignrequirementsbasicallythroughthesynthesisutilizationoflight,machineandtheelectricitytechnology,andthenthedisplayparthasachievedthedesignrequirements.KeywordsIntelligentMCUSensor长春理工大学毕业设计I目录第一章前言...........................................................................................................11.1课题研究意义................................................11.2课题研究背景................................................11.3发展趋势和方向..............................................11.4研究中存在的问题............................................2第二章设计要求与原理分析...................................................................................42.1设计要求与原理分析..........................................42.2机械系统分析................................................42.3传感器设置与布局分析........................................4第三章方案论证与系统原理框图...........................................................................63.1传感器的选型与工作方式选取..................................63.2总控电路的选型..............................................9第四章硬件电路设计与参数计算.........................................................................144.1红外与光电探测器的驱动电路设计与参数计算...................144.2金属探测装置的设计与参数计算...............................154.3超声测距装置的设计与参数计算...............................164.4主轴电机与步进电机驱动电路设计与参数计算...................174.5显示、键盘、声光告示与单片机电路设计及参数计算.............184.6遥控接收模块的硬件电路设计与参数计算.......................19第五章单片机软件设计.........................................................................................215.1行走控制程序流程...........................................215.2超声测距程序流程...........................................215.3显示程序流程图.............................................225.4定时器PWM输出.............................................23第六章应用实例分析前景展.................................................................................256.1步进电机...................................................256.2左右转向灯.................................................256.3车速显示...................................................256.4时间显示...................................................256.5超声波与红外避障系统.......................................266.6金属探测报警器.............................................266.7单片机遥控发射接收系统.....................................26第七章测试数据与实验结论.................................................................................277.1测试数据...................................................27长春理工大学毕业设计II7.2实验结论及存在问题分析.....................................28致谢.......................................................30参考文献.......................................................31长春理工大学毕业设计1第一章前言1.1课题研究意义随着电子技术的发展,自动控制已经不再是一个新鲜的话题,无人驾驶的小汽车也必将进入实用阶段,本系统模拟未来智能小车,利用微型计算机技术实现小车的自动避障。微型计算机是计算机技术与大规模集成电路发展相结合的产物。在计算机领域中,它是发展最快,应用最广的一个分支,以其独特的结构和优点,深受广大用户欢迎和重视,发展极为迅速,应用极为广泛。它的应用已渗透到国民经济和人民生活的各个领域,并发挥出很大的效益。1.2课题研究背景随着科技的进步,人类的视野越来越开阔,对未知世界进行探索的愿望越来越强烈。迄今为止,人们己经开始了对月亮、火星等宇宙星体的探索,也开始对地下埋藏的,乃至海底沉寂的历史古迹、文化遗产、地理地貌的研究。另外,现代战争的复杂程度越来越高,反恐斗争的难度也越来越大,需要人们能够及时准确地完成各种侦察或作战任务。不过,面对各种复杂的环境,如宇宙星体日夜温度变化剧烈、地形高低起伏明显、战场情况的突发性和多变性等,由于生理原因,人们常常束手无策。鉴于此,电动车的自动遥控技术得到广泛研究。而其控制核心单片机技术的发展更是日新月异。如今单片机已经经历了4位单片机,8位低档单片机,8位高档单片机,16位单片机。现在正向高性能、高速度、高集成度、大容量、多功能、低功耗、加强I/O能力及结构兼容的32位和双CPU方向发展。本文就是运用了单片机技术控制简易电动车运行过程。系统中根据命令来控制电动小汽车的启动、停止、返回,并且能自动避开障碍物,前行或后退,并且可以利用光电检测器检测路上的障碍物,控制电动小汽车行使状态,并自动记录往返距离,在整个行程中如果遇到正前方的障碍物将倒退一段距离后拐弯后正向前行。1.3发展趋势和方向智能电动小汽车是微型行走机器人的一种,它在各种复杂地形上都具有较高的机动性,可以进入人类无法进入或生存的环境,适用于国防及民用等多个领域,在反恐斗争中也可以发挥很大作用。这种车辆的主要应用领域包括以下几个方面1军事侦察环境探测可以探测各种人类无法进入或适应的环境,完成规模战争和反恐作战中的长春理工大学毕业设计2侦察任务。在车上装备摄像机、安全激光测距仪、夜视装置和卫星全球定位仪等设备,通过无线电或光缆操纵,完成侦察和监视敌情、情报收集、目标搜索和自主巡逻等任务。从在洞穴或房屋中进行搜寻,到边界巡逻监视,都有微型智能车辆的身影。2高度机动独立作战善于具有在复杂地形中的高机动能力,它能快速完成侦察、警戒、追击等多种作战任务。在战时,可在车上装备机枪、榴弹发射器、导弹发射架等武器装备,使之具备强大的攻击杀伤力。曾有专家预测,未来战争将是在人的控制下智能无人化机器直接交锋的战争3探测危险排除险情在战场上或工程中,常常会遇到各种各样的意外。这时,智能化微型车辆就会发挥很好的作用。美国军方曾广泛使用智能车辆扫除路边炸弹、寻找地雷和销毁地雷。民用方面,可以探测化学泄漏物质,可以进行地铁灭火,以及在强烈地震发生后到废墟中寻找被埋人员等。4安全检测受损评估在工程建设领域,可对水库堤坝、海岸护岸堤、江河大坝进行质量和安全性检测之外,还可应用于码头、桥墩等被撞后的受损程度探测评估。在制造领域,可用于工业管道中机械损伤,裂纹等缺陷的探寻,对输油和输气管线的泄漏和破损点的查找和定位等。这种特殊机器人技术集机械、电子、新材料、传感器、计算机、智能控制与网络通信等多门科学于一体,对这种车辆的研究,将为未来地面战争、反恐事业和民用工业的发展提供技术上的有力支持。1.4研究中存在的问题在本设计中,智能小车的检测和控制核心是采用单片机控制系统。路面黑色引导线检测使用光电开关,通过对汽车运行位置检测,校正行车路线,实现小车的自动调向障碍物检测采用红外传感器,小车行驶的速度和路程的测量利用霍尔传感器,并通过软件编程实现自动小车在不同路段行驶速度的自动变化小车准确入库停车的光强度检测采用光敏电阻小车行驶时间,路程和路面金属板块数用LED数码管显示。基于这些性能可靠的硬件设备,配以一套独特的计算程序,小车准确驶入车库,完成预定任务。本系统先以双电源开始调试,发现所有的开关器件很难稳定地给单片机送正确值,只有当更换新电池或小车刚刚启动时才会很准确,经过思考,这都是开关元件消耗电量很大的原因,一旦电池电量不足其工作将会很难进行,于是本系统将所有开关器件划成一个部分,由一块电池专门供电。在前轮PWM驱动转向电路运行中,本系统发现,电机只给一个转向力,但长春理工大学毕业设计3保持长期转向时,电机的转动由于受到强行制动而处于一种相对静止的状态,导致PWM驱动电路产生大量的热量,本系统既利用软件使其尽量减少长期单向转动状态,又在硬件上,在PWM驱动板上涂上了一层散热胶,即使发热,也不会烧坏PWM驱动电路。在安装上避障用光电开关之后,它与其它所有开关元件共用同一电源,在运行时发现三个用于寻迹用的开关元件不能全部正常工作了,据分析,避障用光电开关由于探测距离远,功率大,很可能影响其他元件改用单一电源供电后,小车就能正常工作。在所有电源开启后,系统即进入6秒钟倒计时状态,6秒钟倒计时完毕之后,有时后轮电机不能正常启动。经分析,这是属于正常情况,因为其启动需要克服很大的惯性,而其电源又不能在瞬间提供很大的电流,所以就没有动静。此时,关掉单片机电源,再重新打开后即可进入正常状态去正常运行。本设计在硬件上,使用了多种传感装置,实现对小车的准确定位和探测,充分利用了CPU的强大功能,在软件的配合下,实现了题目的要求。

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