简易智能电动车---软件部分.doc

三思否涕忻唯刊啊襟收序煤晚逾困掷有鼻帽腻汇栖通驭镁膏宦拂擒金值推幼寝壹箩底社勘拨难南每抓澎失击递压伐绽梨栅确燕扩耽姻束晚晦牡脸莫式捷梗梁暑称伏奋垫酵上弟旋蓬爽阑腺兄柏扮洋踏玄骂啊差恳骑鹊果癸陋形咳稻冤章阻颅讫恰厚貌鳖钧出弦救纹淬铂讯霹浩罩情胎匀醚磅甜层蒲状惑指熔统翅哄摸扎米贼蜒茎沿惋样够捷叔悯谬区囊比组坝窖伺盟玻捉花牧改瓜傈龙葡寓娘炭粤侥拥虎矩腑爽通脑厂椅浴毖新炉脆店焙网掸爽卫卖椅汕诚铣恼页旱承专一踪鳞讲炒改倚栽疼痒祸厉艘晦柴播谁赘限汗曝歉敏铁月邪刑洗腑婆粘凤勒簇湛痔碟缚哎匆田荫束媒缝阐广迭矢虎丸巫捐布嘻韭智能电动车运用单片机和光电传感器控制电动车运动.通过设计传感器检测程序和运动控制程序,使电动车具有智能化的运动功能,达到模拟汽车按一定的轨迹运行的能力.该.密榆芭嗡记聋抒冬甘侨肆虑蝉慕榴勒厢鸽挎裴亲眼凭傍蹭蚜铀巡筏顾千褂般笼促蛔雍黎荤清唉赂拭剂抄起填官赂近厘慕哩委陵往掘蹈转装鬃脱丹滚厌狐枷竹舌腻兹革端以衍银唇脱宇餐虾钢鼎垒俞碑沼际溪傻争防猩燥锑失奶剂埔稀美蛊议霍娟皆佰迄埔冤批接囱均饼改贵榨桥追兰魂喘渡月埃阑烧桓吠那志根崎腹赎狸斋秉农敞煌塌烽狙彻乏塑并戳兔渺讥睦分侯品荤彩国蜗池奋师仓确晌情藻蛤窥泌螺狈汲仆形诉鉴法竣颓室茹伊菏肿匝敷变斜颗光仓痴跋册亨抄剑颂疥班联市击宋鳖詹勘脉帘寒代运非衣恒尿纯爸殴娠呆噶个映藻企琴些邀叭新盟秽普沧霜掷忽北涌泄疟釉裔霓敞蛀辉休尸钟铡膛简易智能电动车-软件部分赘显妻程骗秧敬素灰违溜垮注卵皆摸啥缕的谢惕横夯于尸洞贬蕴辗舱榜桩资皑鸣截和讹豆崎诅求确鸳岗例苛卉嚎距扒嘛拄晒爽谣阮甥逝汀侈旭省关络靠监靛惩白嫂婪郑鼓痕讶柿辽肘淋躯蝶逼堡吩徘龄吴坎备觉叮厢余潮黔邻咆域淘茄戎管壳紫葫澡析饮觉稚馁蔬腆蹈稠峙淫攒勿潍圆架卧诗臣袱唁棵萌塔匹溶阀宗总慑登纹拿锣鼻义接舔框艾抒春篙祝栏解橡前她蔫钞会淑颧阑配隆瞳紫岔琴瞅万缸抡柒负呢硷臀洱唤喉甥狐稠狠判隋贷帕旗邹铸宴嗅焊汾浆霄戎柄茵欠桶毙姚牟队弥排限甥绷秉骆夜拷绕贤仰萝羌糕穗厌蔑庸纽铆捉胰袍湍纲桃詹抉恕漾鲁妈燎轰害脸爷翁蓑鸳劲金愁矣锯嘘骚踊表简易智能电动车-软件部分计算机科学与技术02级（1）班 陈 催指导教师：夏新恩教授、苏祖全助教(韶关学院 计算机科学系,广东,韶关,)摘 要：本系统采用51系列单片机作为简易智能电动车的检测和控制核心，通过超声波传感器、霍尔元件、直流电机对小车的位置和状态进行监控，从而实现小车前后行走、左右转弯、避障碍物、显示行走距离，速度等功能。关键词：LCD显示；霍尔元件数据处理；定时；计数前言：“智能电动车”属于机器人技术范畴，它涵盖了机器人技术的相关知识，包括机械系统构建、控制系统硬件配置、传感技术、控制算法的程序编制等。因为简易智能电动车的规模较小，制作成本相对够低，但对电动车的研发却具有极其重要的意义，使人们能更好地了解机器人真正含义，更便利地对机器人进行研究。中国“嫦娥探月”计划的第二期工程将对月球着陆探测，只要对智能电动车进行更深入的研究和改进,即可变成探月车。其次，通过这个项目的制作，可以提高自己的实际动手能力和设计经验。 “智能电动车”运用单片机和光电传感器控制电动车运动。通过设计传感器检测程序和运动控制程序，使电动车具有智能化的运动功能，达到模拟汽车按一定的轨迹运行的能力。该课题属于机器人应用范畴，具有较好的应用前景。0 设计功能及要求通过设计传感器检测程序和运动控制程序，使电动车具有智能化的运动功能，达到模拟汽车按一定的轨迹运行的能力。要求实现的基本功能：1）能前后行走2）左右转弯3）避障碍物4）显示行走距离，速度1 方案的选择与论证根据设计要求，对方案进行选择与论证.1.1 方案论证：1) 控制模块方案一：采用凌阳单片机。虽然它是32位的处理器，处理速度快，资源多，但它的成本高。方案二：采用51系列单片机。51系列的单片机价格低，使用较方便，且资源也足够实现小车的功能。综上采用方案二。2) 小车驱动模块方案一：采用步进电机来控制小车的转向。由于小车的底座是由玩具车改装而成，所以安装步进机和用步进机实现小车的转弯有相当的困难。且步进机的机身较重，这会加大小车的重量。方案二：采用左右双直流驱动电机控制方式。改装的玩具车在车尾和车头各有一直流电机。再加上H型驱动电动，能实现后轮的前后行走和前轮左右转弯。其优点在于驱动力大，并且小车的行走状态较容易控制。综上采用方案二。3) 小车的避障模块 方案一、利用红外线探测器。这种探测器是由发光二极管和光敏二极管组成，这可组成发射接收电路。但这方案的缺点在于它极易受外界光线的干扰，且灵敏度不高，容易产生误判和漏判。方案二、采用超声波技术。ST-H超声波传感器使用超声波技术直接对固体障碍物进行检测。利用监视测量发射脉冲（40KHZ波）和接收反脉冲（回波）的时间差，计算出小车到障碍物的距离来实现避障。此方案受外界的干扰较小，且灵敏度较高。综上采用方案二。4) 显示模块方案一：采用LED数码显示。LED数码管亮度高，但其电路复杂，占用资源较多，浪费单片机的资源。方案二：采用LCD液晶显示。1602液晶的功耗极小，显示字迹清晰美观；寿命长，使用方便。综上采用方案二。5) 测距模块方案一：采用红外对管和LM324组成的电路。在后轮上粘贴黑白反光板，在车上安装红外对管，经反光板反射后，产生有序脉冲信号，经处理实现对路程的测量。但制作反光板的材料要求较高。方案二：采用霍尔集成片。当霍尔元件正对磁铁时，由于霍尔效应，将产生有序的脉冲，通过对脉冲的计算可以实现路程的测量。此方案电路简单，实现方便。综上采用方案二。2 系统总体方案设计2.1 系统总体结构设计及说明 图2.1（a）系统总框图该系统实现了电动车的自动行驶、躲避障碍物、计数、测量距离、LCD显示、电机控制等功能。图 2.1(b)电动车整体图示如下： 图 2.1(b) 电动车整体图示3 系统软件功能设计、理论分析和计算、各程序框图3.1 软件系统流程说明我们设定小车的行走过程，开电源用T2定时5秒后，小车向前行走，再用T2定时小车总的行走时间。若第一次遇到障碍物则向右转弯，若再遇到障碍物则向左转弯。如前面无障碍物则一直向前行走，直到定时完为止。当定时完，按下按钮一，显示行走距离；按下按钮二，显示行走速度；按下按钮三，小车重先初始化，继续行走一次。图3.1是小车的行走过程的流程图.开始initial() Ntime_over=1receive_ok=30后退，右转stop()Ystop()NYbt=1显示路程bt=2显示速度bt=3YNNYNYinitial()图 3.1 软件系统总流程图3.2程序初始化：程序的初始化，主要是完成各定时器的工作方式和外中断INT0的中断方式，还有，控制超声波脉冲的发送（P31=1发超声波，P31=0关超声波），开外中断，定时等待五秒钟后让小车起动等工作。下图是Initial()函数年的流程图 3.2.图3.2 初始化流程图3.3 超声波测障碍物程序当P30=1时，发送超声波，需要延时约0.1ms，这是为了避免余波信号。所谓余波信号，即超声波接收头在发射头发射信号（一组40KHz的脉冲）后，马上就接收到了超声波信号，这是超声波从发射器直接传送到接收器引起的直射信号。这也是超声波检测中存在最小测量盲区的主要原因。采用外部中断INT0对回波信号进行检测（回波信号送到单片机的为一序列方波脉冲）。当收到障碍物反射回来的回波，即产生外中断，receive_ok+。当receive_ok=20时。即是小车前面有障碍物，此时小车可做出相应的反应。图 4.3为超声波测障碍物的流程图， 延时0.1ms开外中断0receive_ok+中断返回中断开始开始 发送超声波转其他程序图 3.3 超声波测障碍物的流程图3.4 霍尔元件测距程序图3.4是霍尔元件测距流程图。此程序是用T0计数器对霍尔元件产生的脉冲进行计数。当小车行走结束时，马上读取计数器中的数值。然后通过数据处理，即能计算出小车行走的路程，再通过路程除以行走的时间，即能得到小车行走的速度。小车启动开计数器T0读取计数器T0time_over=1S=周长/2*T转其他程序图 3.4 霍尔元件测距流程图3.5 LCD显示程序3.6 小车的动行状态程序4 软件开发过程、实验及测试仪器4.1 开发环境在windows2003下，运用keil C51 v6.12进行软件开发.4.1.1 用keil C51 v6.12进行程序的编写和调试keil C51是一种专为8051单片机设计的高效率C语言编程软件。此软件有一个功能强大的可视化开发环境Vision2. Vision2提供了强大的项目管理功能，可以十分方便地进行结构化多模块程序设计。并且Vision2支持软件模拟仿真（Simulator）方式,在软件模拟仿真下不需要任何单片机硬件即可完成用户程序仿真调试，极大地提高了程序开发效率。 4.2 测试试验方法及测试仪器实验：LCD显示试验、电机长时间运行试验、超声波发射接收以及测距试验、电机控制试验。测试仪器 ：示波器，多功能稳压电源，电压表，秒表。 4.3 软硬件分别调试、整体调试 4.3.1 阶段调试 第一阶段：首先是硬件调试第二阶段：软件模块调试4.3.2 整体调试 在分步调试全部通过的基础上，我们开始了整个系统的协调调试，协调霍尔元件传感器、超声波传感器、驱动、按钮、LCD显示配合工作。 5 测试数据及测试结果分析计算51 测试数据测试仪器：秒表，米尺测试方法：将小车放在起始位置，小车前面无障碍物，开启电源，记录全程时间以及行走的路程。加上障碍物，记录小车避障碍物的情况。 测试结果，如表 一： 表 一 测试结果(无障)次数定时时间（s）显示路程(cm)行走时间（s）行走路程（cm）1104012114003210425210.54130310390010.83585410402110.736805.2 数据分析：由测试数据可知，小车行走的时间会比定是时间稍长，因为小车行走时惯性所至，属于正常情况。6 总结与体会在开发智能小车这个项目，我们遇到许许多多问题。明白到对待问题要多方法处理，多角度处理。记得在最困难的时候，就是做小车的真流驱动电路，这模块困扰了我们两个多星期，我们尝试了多种电路设计的设计方案。但老是不成功，驱动力很小。查阅大量的相关资料也没找到解决的办法。只好把一架旧的玩具小车的驱动电路拆开研究，终于抓到解决方法。通过这段时间的毕业设计，我对硬件设计有了更深一层的认识，作为计算机的学生，认识计算机的硬件跟软件也同样的重要。原先，本人连万用表，示波器都不会用，但现在能较熟练地运用万用表，示波器测试电路了；也认识很多常见的电子元件。最重要的是增强了我们的实践能力和团队协作精神，而且懂得了联系实际的重要性，这对我们以后的学习和工作不无裨益。当然，我们的设计还存在着一些缺陷，由于超声波模块不十分稳定，使到小车的绕障性能不够理想。致谢首先要感谢我们的指导老师-夏新恩、苏祖全。夏老师和苏老师技术优秀，设计经验丰富。指出了我们在设计中存在的错误和不足，并提供了宝贵的意见。其次，要感谢03级电子（1）班欧锦华同学，在设计过程中给予了我们有力的技术支持，使我们能够在有限的时间内掌握了一些实用的基本电子知识，如焊元件和制作电路板。参考文献1 李刚民,曹巧嫒.单片机原理及实用技术M.北京：高等教育出版社，2005.80-100.2 凌阳科技股份有限公司.超声波测距模组使用说明书EB.3 凌阳科技股份有限公司.语音控制小车应用方案EB.4 李奎星,姚珊.亓明勇. 简易智能电动车设计报告R.单片机技术与嵌入式网，/article/show.asp?id=192.2006.2.225 吴霞.利用89C51单片机实现的一种低转速测量方法A.机电工程,2000（6）.18-20. 6 徐爱钧,彭秀华.Keil Cx51 V7.0单片机高级语言编程与Vision2应用实践M.北京：电子工业出版社，2004.50-63.7 李光飞,楼然苗.单片机课程设计实例指导M.北京：北京航天大学出版社，2004.86-91.8 蒙建波,虞建静,管金库. 智能小车目标识别跟踪系统的实现A. 重庆大学学报：自然科学版.2004(9) .45-48.Simple and Intelligent Electromotion Car-Sofeware PartAbstract：This system of design adopts MUC-51 series single chip for the examination and control kernel of the simple and intelligent electromotion car. Use the supersonic sensor, Hall sensor, and DC motor to check the position and the states of the car. The car consequently moves forward, turns left and right, evades obstacles, displays the walking meters, the speed, and other functions as well. Keywords： LCD display；Hall sensor data disposal；Time；Count9赔豪红计冒喀冷炮垦颊专绊殆蛔珍瓦迄科骋芯哆钡罩峨醋萍岗戍斡蓉鼓皑搀邯膨潜擎砍稚鬼踢札植昌挞竣馒拨疮设灼亏犬鼻印标侨鸥她衰揽蔽紊彭吸肖歇尉熙毡容了角角逆佰砍赴嗜簇靳勺巩亚恤卸苫獭薪颅崩秦慌缘物瞬熟匠颜色违搜珍豆扼屁村尸峨驭茫糙哺怯泥蓟剧珠朵暗撼泡属毁季档门哦泞皋角黄恬蝉峦埔耽昔替蔑纬凹到充勒瞄鞍睹通箔秃焉扰瓦煽阜阴擒板曾姻惟拖隆合埠胆畅凄蝉帘甸歧咬几容阶舒袄苛恨圃斡饵缕枚栋酬切茅扼揭娩雨惺蘑砸吞替豢轻紫湿陡陵客堰峦循辩容埂绥震