单片机控制寻迹小车设计课设及论文

吉林工程技术师范学院 1 电气电气工程学院工程学院 单片机原理及应用课程设计 专专业业：电气工程及自动化 设计题目设计题目：寻迹小车设计 班级班级：电自 1043学生姓名学生姓名： 郭子铭 学号学号： 26 号 指导教师指导教师： 王彬 分院分院院长院长：许建平 教研室主任教研室主任：高纯斌 吉林工程技术师范学院 2 一、一、课程设计任务书课程设计任务书 1.课程设计项目课程设计项目 寻迹小车设计 2.设计内容设计内容 1)设计题目总体设计方案 2)硬件电路设计 3)C语言程序编制与调试 4)电路系统的综合调试 5)撰写课程设计论文 6)完成课程设计论文答辩 3.设计设计要求要求 1)设计一台自动寻电动小车。 2)电动车能自动寻迹，按设定好的轨迹前进。 3)寻迹由小车前端左右两个光电开关完成， 通过调整RW2和RW4可以改变光电 开关的灵敏度。 4)设计结束学生应撰写课程设计报告一份，完成课程设计答辩； 5)课程设计报告内容包括：课程设计题目；设计计划与方案论证；设计方案实 现（含程序） ；课程设计心得。 6）课程设计报告的撰写格式应符合单片机实用技术课程设计报告格式要求。 4、参考资料参考资料 1李广弟,朱月秀,王秀山编著.单片机基础. 北京:北京航空航天大学出版社,2001 2 何立民编著.MCS-51 系列单片机应用系统设计系统配置与接口技术.北京:北 京航空航天大学出版社,1999 3 蔡美琴等编著.MCS-51 单片机系统及应用.北京:高等教育出版社.1992 5.设计进度设计进度（2013年年6月月3日至日至2011年年6月月10日）日） 时间时间设计内容设计内容 第1-2天查阅资料， 方案比较、 设计与论证， 理论分析与计算 第3-5天硬件电路调试 第6-8天系统调试 第9-10天书写报告、答辩 6.设计地点设计地点 新实验楼323微机实验室 吉林工程技术师范学院 3 二二、评语及成绩、评语及成绩 评分项目评分标准 量化 分数 1.独立分析 与 解 决 问 题的能力 很 强 较 强 一 般 不 具 有 10 2. 课 程 设 计 的 答 辩 情况 有 见 解 回 答 准 确 回 答 正 确 基 本 正 确 有 错 误 25 3. 课 程 设 计 论 文 及 插 图 的 规 范程度 规 范 整 洁 正 确 杂 乱 有 错 误 25 4.工具软件 的使用 熟练 使用 会使 用 需要 学习 10 5.辅导答疑积 极 认 真 应 付 消 极 10 6.设计态度积 极 认 真 应 付 消 极 10 7.出勤 全勤缺勤次数10 附加评语 量化 总分 成绩： 指导教师：王彬 吉林工程技术师范学院 4 目录 第一章 绪论.5 第二章 课程设计内容.6 2.1 设计要求6 2.2 硬件原理图.6 2.3 动态显示程序调试. 9 第三章 小车程序设计.10 3.1 汇编语言程序设计. 10 3.2 调试程序设计 12 第四章 课程设计总结.14 参考文献. 15 吉林工程技术师范学院 5 第一章第一章 绪论绪论 单片机自 20 世纪 70 年代问世以来，已广泛的应用于工业而自动化、自动检 测与控制、智能仪器仪表、机电一体化设备、汽车电子、家用电器等各个方面。 那么，什么是单片机？ 单片机就是在一片半导体硅片上集成了中央处理器、存储器、并行 IO 口、 串行 IO 口、定时器计数器、中断系统、系统时钟电路及系统总线的微型计算 机。 这样一块集成电路芯片具有一台微型计算机的属性，因而被称为单片机微型 计算机，简称单片机。 单片机主要应用于测控领域。由于单片机在使用时，通常是处于测控系统的 核心地位并嵌入其中，所以国际上通常把单片机称为嵌入式控制器或微控制器。 而在我国，大部分工程技术人员还是习惯使用“单片机”这一名称。 单片机的问世是计算机技术发展史上的一个重要里程碑，因为它的诞生标志 着计算机正式形成了通用计算机系统和嵌入式计算机系统两大分支。 单片机体积 小，成本低，可广泛的嵌入到如工业控制单元、机器人、智能仪器仪表、汽车电 子系统、家用电器、办公自动化设备、金融电子系统、玩具、个人信息终端及通 信产品中。 吉林工程技术师范学院 6 第二章第二章 课程设计内容课程设计内容 2.12.1 设计要求设计要求 设计一台自动寻迹电动小车，要求：电动车能自动寻迹，按设定好的轨迹从 区域 1 前进至区域 3，并在黑线末端停车，小车前进路线图如图 5-1 所示。在区 域 1 和区域 3 内，小车缓慢前进，在区域 2 内小车全速前进。寻迹用过小车前端 左右两个光电开关完成，通过调整 RW2 和 RW4 可以改变观点开关的灵敏度。 区域 1区域 2区域 3 图 5.1 循迹小车路线 2.22.2 硬件原理图硬件原理图 寻迹检测原理如图 5-2 所示，由光电开关和比较器组成，漫反射式光电开关 能反映反射光的强弱，用比较器进行分辨，从而实寻迹。 电机控制用 L293D 实现，L293D 是电机控制专用芯片，接口简单如图 5-3 所 示。用 P0.0P0.5 进行控制。P0.0EN3P0.1IN1P0.2IN2P0.3EN4 P0.4IN3P0.5IN4 传感器信号输入分别为 P0.6-S1P0.7-S2 吉林工程技术师范学院 7 图 5-2 循迹检测电路原理图 图 5-3 电机驱动原理图 键盘:图2-2为键盘接口， 采用线性键盘， P0.2， P0.1,P2.2， P2.3分别对应K4K1. 吉林工程技术师范学院 8 图 2-1 数码显示 吉林工程技术师范学院 9 图 2-2 按键电路 2.32.3 动态显示程序调试动态显示程序调试 本设计采用动态呢显示方式，段选由 74LS164 口输出，为选由 P1 口输出显 示扫描在定时中断中进行，用 T0 或 T1 定时 5MS，以后程序中的定时问题，都可 以以这 4MS 为基准。显示缓冲单元设计为 30H,31H,32H,33H,用 11H 记录显示单 元，用 10H 记录显示位，10H 中的内容分别为：1110 111B,1101 1111B,1011 1111B,0111 1111B. 对应关系为：30HP14;31HP15;32HP16;33HP17. 初始化值为： （11H）=30H;（10H）=0FEH. 把要显示的数送显示单元缓冲单元即可。 吉林工程技术师范学院 10 第三章第三章 小车程序设计小车程序设计 3.13.1 汇编语言程序设计汇编语言程序设计 SEC-FLAG BIT 04H K-FLAG BIT 00H STOP SEC-BIT 06H IN1 BIT P0.1 IN2 BIT P0.2 IN3 BIT P0.4 IN4 BIT P0.3 EN1 BIT P0.0 EN2 BIT P0.5 S1 BIT P0.6 S2 BIT P0.7 ORG 0000H AJMP MAIN ORG 001BH AJMPT11K ORG 0030H MAIN:MOV SP,#60H MOV PSW,#00H MOV P1，#0FFH MOV SCON,#00H MOV TMOD,#12H MOV TH0，#38H MOV TL0，#38H MOV TH1，#0ECH MOV TL1，#78H MOV 14H,#200 SETB TR1 SETB ET1 SETB EA CLR SEC-FLAG CLR CISHU MOV 30H,#1 MOV 31H,#2 MOV 32H,#3 MOV 33H,#4 MOV 10H,#0EFH MOV 11H,#30H MOV 12H,#0 MOV 40H,#0 SETB EN1 SETB EN2 START: JNB S1，H1 JNB S2，H2 ACALL GO AJMP START H2： ACALL LEFT /ACALL T1S H1：JNB S2，H3 ACALL RIGHT /ACALL T1S AJMP START H3：SJMPAA AA:ACALL STOP /LCALL GO /ACALL T1S AJMP START T11K: PUSHACC PUSH PSW SETB RS0 MOV TH1，#0ECH MOV TL1，#78H DJNZ 14H,Z1 MOV 14H,#200 SETB SEC-FLAG Z1： ORL P1，#0FFH MOVA,11H MOV R0，A MOVA,R0 MOV DPTR,#DBB MOVCA,A+DPTR MOV SBUF,A Z2： 吉林工程技术师范学院 11 JNB TI,Z2 CLR TI MOVA,10H ANL P1，A RLA MOV 10H,A INC 11H MOVA,11H CJNEA,#34H,TOD MOV 10H,#0EFH MOV 11H,#30H JNB SEC-FLAG,TOD CLR SEC-FLAG,STOP3 INC 40H AJMP STOP4 STOP3:INC 41H STOP4:MOVA,40H ACALL BCDM TOD:CLR RS0 POP PSW POPACC RETI DDB:DB 0C0H,0F9H,0A4H,0B0H,99H,92H,82H DB 0F8H,80H,90H,89H,8EH,0C8H,0BFH,0 FFH BCDM:MOV 30H,#14 MOV B,#100 DIVAB MOV 31H,A MOVA,B MOV B,#10 DIVAB MOV 32H,A MOV 33H,B /小车前进/ GO: SETB IN1 CLR IN2 SETB IN3 CLR IN4 RET /小车停止/ STOP: H: CLR IN1 CLR IN2 CLR IN3 CLR IN4 SETB STOP-SEC MOV R1,41H CJNE R1，#03，H JNB CISHU,HE AJMP H HE: SETB CISHU CLR STOP-SEC /左拐/ LEFT: SETB IN1 CLR IN2 CLR IN3 CLR IN4 RET /右拐/ RIGHT: CLR IN1 CLR IN2 SETB IN3 CLR IN4 RET /1S 延时/ T1S: MOV R4，#10 SS3：MOV R2，#100 SS2：MOV R3，#200 SS1：NOP NOP DJNZ R3,SS1 DJNZ R2,SS2 DJNZ R4,SS3 RET END 吉林工程技术师范学院 12 3.23.2 调试程序设计调试程序设计 1、小车运行调试 START: SETB EN1 SETB EN2 ACALL GO ACALL T1S ACALL STOP ACALL T1S ACALL LEFT ACALL RIGHT ACALL T1S SJMP START 2、PWM 调速程序 用定时器 T0 做脉宽控制 IN1 BIT P0.1 IN2 BIT P0.2 IN3 BIT P0.4 IN4 BIT P0.3 EN1 BIT P0.0 EN2 BIT P0.5 S1 BIT P0.6 S2 BIT P0.7 ORG 0000H AJMP MAIN ORG 000BH AJMPT00K ORG 0030H MAIN:MOV SP,#60H MOV PSW,#00H MOV P1，#0FFH MOV SCON,#00H MOV TMOD,#12H MOV TH0，#38H MOV TL0，#38H SETB TR0 SETB ET0 SETB EA SETB EN1 SETB EN2 LOP: MOV 43H,#60 吉林工程技术师范学院 13 MOV 44H,#0 MOV P1,#00H ACALL GO SJMP LOP ;# T00K: INC 41H INC 42H MOVA,41H CLR C SUBBA,43H JC MK11 CLR EN1 SJMP MK12 MK11:SETB EN1 MK12:MOVA,41H CJNEA,#100,MK13 MOV 41H,#0 NOP MK13:MOVA,42H CLR C SUBBA,44H JC MK21 CLR EN2 SJMP MK22 MK12:SETB EN2 MK22:MOVA,42H CJNEA,#100,MK23 MOV 42H,#0 MK23: RETI ;# 吉林工程技术师范学院 14 第四章第四章 课程设计总结课程设计总结 在这次的课程设计的过程中，让我加深了对单片机的理论知识的理解以及单 片机的外部硬件连接，设计的过程是：1、了解设计的内容即小车的自动寻迹 ； 2、调试；3、设计程序 4,、小车的自动运行。 设计过程中我不断的查找教材，详细的了解小车的运行过程以及原理，让我 对单片机产生了很大的好奇，产生了兴趣。 通过这次课程设计，我提高了自己的锻炼能力，和同学之间探讨学习的积极 性也提高了，特别是观察、分析和解决问题的实际能力有所提高。本次的课程设 计的主要的目的就是让我们在课堂上学的知识有效的加以利用，