自动往返小车设计报告 论文

自动往返小车设计报告DESIGNREPORTOFAUTOMATICMOTORDRIVENCAR摘要本系统以单片机SPCE061A为控制器，控制电动小车行驶方向，采用PWM脉宽调制技术控制小车的行驶速度。采用红外光电开关和霍尔传感器分别对小车行驶的位置和距离跟踪检测，并将小车行驶的时间和距离等数据通过LCD显示器显示出来。整个系统的电路结构简单，可靠性高。关键词智能控制，电动小车，PWM脉宽调制，光电检测，霍尔传感器，LCD显示ABSTRACTTHISSYSTEMBASESONTHEMCUMICROCONTROLLEDUNITSPCE061ATOCONTROLTHEDIRECTIONOFTHEAUTOMATICMOTORDRIVENCAR,ANDUSESTHEPWMPULSEWIDTHMODULATIONTECHNOLOGYTOCONTROLTHESPEEDOFTHEMOTORSTHELOCATIONANDDISTANCEOFTHECARAREDETECTEDBYTHEINFRAREDRAYPHOTOELECTRICDETECTORANDHALLSENSORTHERUNNINGTIMEANDDISTANCEOFTHECARAREALSODISPLAYEDWITHLCDMODELMEANTIMETHESTRUCTUREOFTHEMODELISSIMPLEBUTRELIABLEKEYWORDSINTELLIGENTCONTROL,MOTORDRIVENCAR,PWM,PHOTOELECTRICDETECTOR,HALLSENSOR，LCD目录一、系统方案的选择与论证A、系统基本方案1、控制器模块2、电机模块的选择3、电机驱动模块的选择4、距离检测模块5、黑线检测模块6、显示模块7、小车的选择8、电源的选择9、挡板检测模块B、系统各模块的最终方案C、系统总体设计框图二、系统主要电路设计1、直流电机驱动模块设计2、黑线检测电路设计3、路程检测电路设计4、LED显示电路5、稳压电源电路设计三、系统软件设计1、车底黑线检测设计2、PWM程序设计3、路程计算原理设计4、G1039程序流程图5、挡板检测流程图四、系统测试1、测G16809G1214器2、计时测G168093、路程测G168094、G19492速G2318测G168095、系统G4466G10628的G2163G140336、结G16782五、总结六、参考文献0七、附录一、系统方案的选择与论证A、系统基本方案G7693据G20076G11458G16213G8726，系统可以G2022分为控制G18108分和G1461G2507检测G18108分。G1866G1025控制G18108分G2265G6336G726控制器模块，电机驱动模块，显示模块。G1461G2507检测G18108分G2265G6336G726黑G5114检测模块，距离检测模块和挡板检测模块，模块框图G3926图1G6164示。为G4466G10628各模块的G2163G14033,分别G1582G1114G1972G12193G993G2528的设计方案并G17839行G1114G16782G16789。图1G726系统的基本模块框图1、控制器模块G7693据G20076G11458G16213G8726，控制器G1039G16213用G1122各个传感器G1461G2507的G6521G6922和控制电机G1186G13792控制小车的行驶速度和方向，并G1000显示小车的行驶时间和距离。对G1122控制器的选择，G7389以G991G1016G12193方案。方案G980G726采用89C51单片机G4466G10628，单片机G17731G1226G13546程G14270G11013度G3835，可用G13546程G4466G10628各G12193控制算G8873和G17935G17765控制。G1306G717189C51G19668外G6521模数G17728G6454器来G9397G17287数据采G7691。G3926G7536系统G3698G2164G16833G19911G6785G6930G2163G14033，G17836G19668外G6521G16833G19911G14467片，对外G3272电路来G16840，G8616G17751G3809G7446，G1000G17731G1226G4466G10628G1075G17751G21647G9914。G2490外，51单片机G19668G16213用G1235G11507器来G4466G10628G17731G11840G1226调G16809，G17751为G13333G10724。方案G1120G726采用SPCE061A单片机G4466G10628，G8504单片机G1881置8路ADC,2路DAC,G1000G19610G6116开G2469G10627G1025，G18209G7389G5468G3822G16833G19911G6785G6930G2001数，用SPCE061AG4466G10628G16833G19911G6785G6930G7509为方G1427。G2490外，G8616G17751方G1427的G7171G16825G14467片G1881置G3324线G1235G11507、G13546程G6521G2487，可以方G1427G4466G10628G3324线调G16809，G17837G3835G3835G2164G5567G1114系统的开G2469G994调G16809。基G1122以G990分G7524G6323G16758方案G1120。2、电机模块的选择方案G980G726采用G980G14336的G10621G1867电机。G15441G9994G10621G1867直流电机G1227G7696G1427G4464，G12366G17745G17728速G5567，G1306G5381G9869G7171G2159G11709小，G17139G17745性G14033G5058，G993G7143调速。G6164以G993G17878G4464用G1122G8504处方案G1120G726采用步G17839电机，步G17839电动机的G980个显著的特G9869就G7171G1867G7389G5567速启动和停止G14033G2159，G14033够达到我们G6164G16213G8726的标准。G3926G7536G17139荷G993超过步G17839电机G6164G14033提供的动态G17728G11709值，就G14033A1A0A2A3A5A4A6A7A8A9A10A11A12A8A9A13A14A6A7LCDA15A16够立即G7171步G17839电机启动或反G17728。G1866G17728G6454灵敏度G8616G17751高。正G17728、反G17728控制灵活。G1306G7171步G17839电机的G1227G7696G8616G17751昂贵，对G1122我们的G10628状相G5058太远。方案三G726采用直流减速电机。直流减速电机G1867G7389优良的调速特性，调速平滑、方G1427，G13792G1000制动G14033G2159好，调整范G3272广；过G17745G14033G2159强，G14033承受频G13333的冲击G17139G17745，可G4466G10628频G13333的无G7509G5567速启动、制动和反G17728。G14033G9397G17287各G12193G993G2528的特殊运行G16213G8726。G2528时，直流减速电机G1227G7696G17878G4464，更G7143G1122购买，并G1000电路相对简单。基G1122以G990分G7524G6323G16758方案三。3、电机驱动模块的选择方案G980G726采用继电器对电动机的开关控制，通过控制开关的切G6454速度G4466G10628对小车的速度G17839行调整。G17837个电路的优G9869G7171电路G17751为简单，缺G9869G7171继电器的响应时间长，G7143G1122损坏，寿命G17751短、可靠性小。方案G1120G726采用技术G6116熟的电机驱动G14467片L293N,G993仅可以G3835G3835简化驱动电路，G13792G1000G2163率容量G3835，输出电压最高可达32V，可以直G6521通过电源来调节输出电压；可以直G6521用单片机的IOG2487提供G1461G2507；G13792G1000电路简单，使用G8616G17751方G1427，通过G4466验，我们G2469G10628L293DG14467片G14033稳定地驱动电机。基G1122以G990分G7524G6323G16758方案G1120。A17A18A19A20A18A21A22A23A24A25A26A27L293D的使用非常简单，G3926图2G6164示，管脚1、2、7、9、10、15G7171用来控制电机动、停的关键，G7171G11013单片机的P00、P10、P11、P01、P12、P13控制的。前三个管脚G7171用来控制第G980个电机，后三个G7171用来控制第G1120个电机的。当使G14033端1或9脚G6521G6922到单片机G2469送的高电平时，G14467片就可以G110132、7或10、15脚分别控制G1016个电机正反G17728。G3926G7536，2、7G2528时为高或低电平时电机停止运G17728。只G16213G17837G1016个管脚电平G993G2528电机就可以运G17728，10、15G1016个管脚G25282、7G980G7691。293G14467片的输出分别G71713、6脚和11、14脚。G1866余的4、5、12、13G7171G6521地用的，VSS、VS分别G65215V、12V。4、距离检测模块方案G980G726采用反射式红外G2469射G980G6521G6922管，通过测量车轮G3324行驶过程G1025G6164G17728的圈数，再乘以车轮的周长，就可以得到小车的行驶距离。G3324车轮G990描绘黑白G1016G12193颜色，G1016者对红外线的反射程度G993G2528，则可以得到高低G993G2528的脉冲电平，通过单片机计数，就可以测得车轮G6164G17728的圈数，G1186G13792得到车速和距离。G1306G7171红外G2469射G6521G6922管G7389时容G7143受外界光的影响，精确度G993够。方案G1120G726利用霍尔元G1226来对G17728过的车轮圈数来计程，G3324车轮子G990装六块小磁片，霍尔元G1226每靠近磁片G980次就会产生G1461G2507，通过单片机统计G1461G2507的个数，G9994后乘以车轮周长的六分G1055G980。G11013G1122G8504方案将周长分G6116六块G3835G3835提高的精确度，G13792G1000传感的G1461G2507强，电路简单G1000精度高。基G1122以G990分G7524G6323G16758方案G1120。5、黑线检测模块方案G980G726采用G2469光G1120G7509管G2469光，用光敏G1120G7509管G6521G6922。当光线G10043射到白线G990G19766时，光线G2469射强G9884，光线G10043射到黑线G990G19766时，光线G2469射G17751G5381。G3252G8504光敏电G19471G3324白线和黑线G990方时，G19471值会G2469生G7138显的G2476化，通过G19471值的G2476化可以输出高低电平。G1306G7171G11013G1122光敏G1120G7509管受可G16277光的影响G17751G3835，稳定性G5058。方案G1120G726采用红外线G2469射G6521G6922G980体管，当G2469出的红外线G10043射到白色的平G19766后反射，G14521红外G6521G6922管G14033G6521G6922到反射G3250的光线则检测出白线继G13792输出低电平，G14521G6521G6922G993到G2469射管G2469出的光线则检测出黑线继G13792输出高电平。最后通过LM339G6238输出的电压G1461G2507G17728化为TTL电平G1461G2507送G13485单片机。为G1114G4643G15121外界光的影响，使灵敏度G3835G5145提G2331，可以G3324对管G990G3883G980G3621G7021G13452。G4466验G16789G7138，G8504方案应用简单，体G12227小，G5049G1328稳定，精度G17751高。基G1122以G990分G7524G6323G16758方案G1120A286、显示模块方案G980G726采用16位G4395G12538G3423G9094G7242G708LCDG709显示各G12193相关数据和G1461G5699，利用2行G4395G12538G3423G9094G7242显示的G3835容量特性。用LCD可以用G1025G7003标G5547G2318别路程G994时间，LCD的模块体G12227G1075G17751小。方案G1120G726采用8位LEDG983G8585数G11733管，4位数G11733管显示时间，4位数G11733管显示路程，采用G61LG427289驱动G15G4466G10628单片机G44G18G50G2487的并用，电路结构简单。G1306G7171，LED数G11733管G7389的管G17959容G7143G3845灵G9915坏，G1000G993G14033G7138确标出时间G994路程G2462G1866单位。基G1122以G990分G7524G6323G16758方案G980A287、小车的选择方案G980G726直G6521G6925装G5078G3342G990的G10621G1867车，制G1328时间短，G1306G6116本高，G4445装灵活性G993够，G5468G19602达到G20076G11458的G16213G8726。方案G1120G726G7693据G20076G11458G16213G8726，G14270行制G1328小车，设计灵活性高。用G10639G10839板制G1328底板，G993G1306G13666G16278G13792G1000可以G7693据G20076G11458G16213G8726来G19555G5859构G17908。基G1122以G990分G7524G6323G16758方案G1120。8、电源的选择方案G980G726采用10节15VG5190电G8756供电，电压达到15V，G134757812，7805稳压后分别G13485G6915流电机、单片机系统和G1866G1194G14467片供电。G1306G5190电G8756电量G7389G19492，使用G3835量G5190电G8756G13485系统调G16809G5114来G5468G3835的G993G1427，G3698G2164G1114小车的G18337量，G2528时G1075G3698G2164G1114小车的G5827性，G2078G5381电动机的控制性G14033，G19489低G1114灵敏度。方案G1120G726采用G980节12VG15000电G8756为直流电机供电，将12V电压直G6521G13485电机系统供电，通过7805G19489压、稳压G13485单片机系统供电和G1866G1194G14467片供电。G15000电G8756G1867G7389G17751强的电流驱动G14033G2159以G2462稳定的电压输出性G14033。G13792G1000G980节G15000电G8756的G17148量小，减低G1114小车的G18337量。9、挡板检测模块方案G980G726采用超G3780G8886检测挡板，超G3780G8886受G10627G3671影响G17751G3835，电路G3809G7446，G13792G1000地G19766对超G3780G8886的反射，会影响系统对挡板的G2040G7041。方案G1120G726采用红外线检测挡板，当红外G2469送G6521G6922G980体管靠近挡板输出G980个低电平，通过LM339输出TTL电平G13485单片机。外界对红外G1461G2507的G5190G6212G8616G17751小，G1000G7143G1122G4466G10628，G1227G7696G1075G8616G17751G1427G4464。基G1122以G990分G7524G6323G16758方案G1120。B、系统各模块的最终方案A29A30A31A32A33A34A35A36A37A38A39A40A41A42A43A44A45A46A47A48A49A50A51A52A53A54A551A56A57A58A59A45A46A54A60A61SPCE061AA57A58A62A552A56A63A64A65A66A54A67A68A69A70A63A64A62A553A56A63A64A71A72A45A46A54采用L293N电机驱动G14467片A554A56A73A74A75A76A45A46A54A60A61A77A78A79A80A59A62A555A56A81A82A75A76A45A46A54A60A61A83A84A85A86A79A80A59A62A556A56A87A88A45A46A54A60A61LCDA87A88A45A46A87A88A62A557A56A89A90A65A66A54A91A92A58A93A62A558A56A63A94A65A66A541A9512VA63A94A96A63A28A559A56A97A98A75A76A45A46A54A60A61A83A84A85A86A79A80A59A62C、系统总体设计框图A99A100A101A102A38A42A43A103A104A105A106A107A108A52A1083A101A88A28A109A110A111A112A113A114A111A112LCD显示凌阳SPCE061A单片机稳压电源A115A116A111A112PWM驱动电路图3G726系统总体设计框图二、系统主要电路设计1、直流电机驱动模块设计L293DG7171著G2529的SGSG1856G2508的产G2709。为单块G19610G6116电路，高电压，高电流，G3247通G17959驱动，设计用来G6521G6922DTL或者TTLG17935G17765电平，G1881G18108G2265G25594通G17959G17935G17765驱动电路。G1866G20081定G5049G1328电流为1A，最G3835可达15A，VSS电压最小45V，最G3835可达36V；VS电压最G3835值G1075G717136V，G13475过G4466验，VS电压应G16825G8616VSS电压高，G2554则G7389时会出G10628G3845控G10628G16949。G159321G7171G1866使G14033、输G1849G5353脚和输出G5353脚的G17935G17765关系。G159321G5353脚和输出G5353脚的G17935G17765关系ENABIN1IN3IN2IN4电机运G17728G5785G1929HHL正G17728HLH反G17728HG2528IN2IN4G2528IN2IN4G5567速停止LXX停止L293D可直G6521的对电机G17839行控制，无G20047G19560离电路。通过单片机的G44G18G50输G1849G6925G2476G14467片控制端的电平，即可以对电机G17839行正反G17728，停止的G6817G1328，非常方G1427，G1146G14033G9397G17287直流减速电机的G3835电流G16213G8726。调G16809时G3324G1393G10043G990G15932，用程序输G1849对应的G11733值，G14033够G4466G10628对应的动G1328，调G16809通过。图4G726直流电机驱动电路2、黑线检测电路设计G20076G11458G16213G8726小车G13475过G993G2528的黑线，小车处G1122G993G2528的状态。为G1114达到G17837个G16213G8726，系统G19668G16213将路G19766的状态G2462时的以电G1461G2507的G5430式反G20316到控制G18108分，控制G18108分控制电机的G17728动速度。为G1114检测到地G990的黑线，采用红外线G2469射管采G19610外G18108G1461G5699G1328为外G18108G1025G7041源，G17947到黑线和白线G1144G7379G2476化将产生G980个G1025G7041，通过对G1025G7041的计数确定小车位置，并对行驶状态G1582出相应的反G7156。当检测到黑线时，红外光G15999黑线G2572G6922，G6521G6922管G6521G6922到的红外光减G4581输出高电平，反G1055低电平。G1866电路原理图G3926图5G6164示G726VCCG256G7312LM339NGND图5G726黑线检测电路图OUT50033015K01UF红外发射极长正短负，接收极相反3、路程检测电路设计本系统通过计算车轮的G17728数间G6521测量距离，利用G1114霍尔元G1226UGN3020感应磁G19093产生脉冲的原理，再对脉冲G17839行计数。G2490可G3324车轮G3355G2260G6930置小磁块，当车轮G17728动时，霍尔传感器检测到磁块，G993G7041地输出脉冲，通过单片机对脉冲计数，再G13475过G980个数据的处理过程，G17837G7691就可G6238小车G17220过的距离计算出来。当UGN3020正G19766正对S磁G19766时,3脚将输出低电平。电路原理图G3926图6G6164示。A117A118A119A120A121A122A123A124A125A117A118A120A121A122A123A126A126A127A128A127A126A129A130A126A131A132A133A134A135A132A133A135A136A136图6G726路程检测电路图4、LCD显示电路5、稳压电源电路设计采用LM7805将电压分别G2476为5V，电路图G3926图8G6164示G726图8G726稳压电源电路三、系统软件设计1、车底黑线检测设计G3324车底装G990G980个红外G2469射G6521G6922管，每当检测到G980G7477黑线就产生G980个G1025G7041，通过计数G1025G7041的个数来确定小车的位置。2、PWM程序设计PWM调制器原理G3926图9G11G68G12。当开关G6521通时G15电源EG2164到电机G990；当开关G7041开时G15电源G994电机G7041开G15电机G1016端的电压近G1296为G19658G3926G8504反G3809G5502G10627G15电机G1016端的电压G8886G5430G3926图9G11G69G12G6164示。好G16949G7171电源电压EG3324G980G8585时间G11G55G16G87G82G81G12G1881G15999G7037G7041后G5430G6116的G15G6937G12228G7037G7041器1电机得到的平G3355电压为VG71G87G82G81EG18G55E式G1025G15G55为开关元G1226的开关周期G87G82G81为开关元G1226开通时间G87G82G81G18G55为开关占G12366G86161G17837G12193G3324开关元G1226频率G993G2476的G7477G1226G991G15通过G6925G2476开关的导通时间来控制平G3355输出电压G3835小的方G8873G12228为脉冲宽度调制G11PWMG12G3324G8504设计G1025采用脉宽调制G11PWMG12的方式控制电机G15直流电机的G17728速VG71G11013驱动脉冲的宽度决定VG71DVMG68XN100VMG68X式G1025DG87G18G55G12228为占G12366G8616G15N为脉宽长度G15VMG68X为电机的最高速度1D越G3835VG71就越高反G1055则反1直流电机的调速过程G7171G15让它启动G980G8585时间G15G9994后切G7041电源G15电机G3252G5827性G13792G19489速G17728动G15当G17728速G19489到G980定G19492度时G15电源再次G6521通G15电机G3252G8504再G2164速，G993G7041的G13485电枢G1016端送G1849脉冲电压就可以使电动机G17728速控制G3324指定的速度范G3272G1881图9G726PWM调制原理图3、路程计算原理设计通过测量小车轮子的周长G717117584厘米，将车轮分割G61166份，G3324G1866G1025G3355G2260装G9906G5567小磁G19093，每个小磁G19093G13475过霍尔传感器就会产生G980个脉冲G1461G2507G13485单片机，假设检测到的脉冲G1461G2507的个数G7171N，那么小车G6164G17220过的路程S293N。4、主程序流程图5、挡板检测流程图NA137A138A139A140A141A142A143A144A145A146A147A148A149A150A151A152A153A154A155A156NA157A148A149A150A151A152A153A154A155A156YYA158A157A159A158A147A159四、系统测试1、测试仪器测G16809使用的G1214器设备G3926G159322G6164示。A1602A161A162A163A164A165A166A167A168A169A170A163A164A165A166A171A172A173A174A175A176A177A1781A179A1801A181A182A183A184MM2A185A1861A181A182A183A184MS2、计时测试行车时间测G16809G3926G159323G6164示G726A1873A188A188A189A190A189A190A189A189A190A191A192A193A194A191A192A191A1951A196A1952A196A1953A196A1954A196A1955A196A1956A196A1957A196A197A198A199A200A201A202/S1071091081081101101093、路程测试路程测G16809G3926G159324G6164示G726A2034A204A205A206A207A208A206A207A2091A210A2092A210A2093A210A2094A210A2095A210A2096A210A2097A210LCDA211A212A213A214/CM1740181017821783175917701802A215A216A217A218A213A214/CM18004、限速区测试G19492速G2318测G16809G3926G159325G6164示G726A2195A220A221A222A223A224A225A222A223A2261A22