自动往返电动小汽车设计报告

中国海洋大学课程设计报告标题：自动往返电动车赵元：母亲河，李鹏飞导师：曲健自动往返电动车摘要信息该设计以微控制器AT89C52为核心，控制自动往返车，控制芯片L298N和单片机联合控制汽车的前进和后退。道路的黑带测试使用光学传感器处理AT89C52输入信号，通过PWM调制自动调节电机速度，实现电动汽车的高速低速行驶和自动停车、往返控制要求。关键字：电动车、AT89C52微控制器、光电传感器、PWM速度调节一、演示系统程序1.1选择最低系统控制器案例1: AVR ATMEGA16微控制器。AVR系列微控制器采用RISC结构，运行速度快，内部资源丰富，可以使用c语言轻松编程，开发环境非常方便，但功耗高，超低功耗明显不能满足问题要求。方案2: MSP430G2553系列超低功耗微控制器包含多个设备，具有用于不同应用程序的不同外围设备集。结合5种低功耗模式，该体系结构经过优化，可在便携式测量应用程序中延长电池寿命。MSP430G2x13和MSP430G2x53系列是超低功耗混合信号微控制器，具有内置通信功能，使用16位计时器、多达24个触摸识别I/O针脚、通用模拟比较器和通用串行通信接口。MSP430G2x53系列成员还具有10位模块(A/D)转换器。案例3:典型的51系列微控制器AT89C52。51系列微控制器操作比较简单，程序简单，易于学习，开发非常方便。集成比较，我们使用常见的51系列微控制器AT89C52的3个选项，很容易实现。1.2马达模组场景1:选择步进电动机将电脉冲信号转换为角度位移或导线位移的开环控制元素步进电动机零件。在没有过载的情况下，电动机的速度、停止位置取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不管负载变化如何，步进驱动器接收到脉冲信号后，驱动步进电动机，以设定的方向转动一定的角度(称为“步进角度”)，其旋转以一定的角度一次运行一步。为了精确定位，可以通过控制脉冲数来控制角度位移。同时，通过控制脉冲频率，可以控制电机旋转的速度和加速度，达到调速目的。案例2:选取伺服马达以控制伺服系统中机械元件的操作的引擎是辅助马达间接变速装置。伺服电动机的控制速度和位置精度非常精确，可以将电压信号转换为转矩和转速来驱动控制对象。伺服电动机转子速度由输入信号控制和快速反应，在自动控制系统中用作执行元件，机电时间常数小、线性度高、起始电压不同的特性可以将接收的电信号转换为电机轴的角度位移或角速度输出。场景3:选择直流电动机，直流电动机内部固定了永磁体，电流通过转子的线圈产生安培力，转子的线圈与磁场平行时不断旋转的磁场方向发生了变化，此时转子末端的刷子与晶体管交替接触，线圈的电流方向发生了变化，结果洛伦兹力的方向没有变化，因此电机向一个方向旋转。总之，我们采用三种方案，可以轻松实现直流驱动汽车的运动。1.3 boost模块案例1:使用UCC38C43晶片进行交错boost。在交错boost电路中，每个相位的工作方式与上面的单相boost类似。两个功率级与180相反，输入和输出电容的纹波电流相互抵消，但功耗更大。案例2:启用DC boost。基本任务是，高频振动产生低压脉冲脉冲变压器，并将其加速到电压正比例脉冲整流，获得高压直流。电路简单、成本低、功耗低。总之，我们采用了方案2，更有利于超低功耗。1.4 buck模块场景1:使用二极管降压电路。二极管传导过程中存在压降，该压力减小到固定值(硅胶管为0.7V，锗管为0.3V)，但是电压过高会容易破坏。方案2:使用TPS54331芯片降压电路。110A工作电流和极低的1A截止电流可显着降低液晶电视负载点电路板设计功耗，输入电压范围从3.5V到28V，可调节输出电压小于0.8V，输出电流高达3A。与AT89C52微控制器实现超低功耗功能的集成比较。1.5黑带检测模块情景1:使用反射红外传感器利用红外线物理特性测量的传感器。红外线也称为红外线，具有反射、折射、散射、干涉、吸收等特性。任何物质本身具有一定的温度(高于绝对零度)就能发射红外线。场景2:选择光电传感器。光电子传感器是以光电子元件作为检测元件的传感器。首先将测量的变化转换为光的信号变化，然后使用光电子器件进一步将光信号转换为电信号。光电检测方法具有精度高、反应快、非接触等优点，可测量参数多，传感器结构简单、形式灵活、多种多样。总之，我们采用方案2。材料容易获得，切割容易操作。二、系统硬件设计和工作原理根据标题要求，该系统主要由电动机模块、增压模块、降压和黑带检测模块组成，其结构如下图1所示。图1系统方案图2.1 AT89C52微控制器AT89C52内部256字节程序执行空间，8K字节闪存存储空间，最高支持64K外部存储扩展。时钟频率可以设置在0到33米之间，具体取决于不同的运行速度和功耗要求。片内资源包括4个I/O控制端口3个计时器、8个中断、软件设置低功耗模式、监视程序坞站和电源关闭保护。可以在4V到5.5V的较大电压范围下工作。随着半导体技术的发展，这台微型计算机的功耗也在下降。有关特定回路，请参见图1。2.2马达模组马达驱动电压分别由AT89C52微控制器P1.0和P1.1控制。如果P1.0等于0，P1.1等于1，则电动机驱动电压为5.0V，汽车进入高速行驶状态。如果P1.0等于1，P1.1等于0，则电动机驱动电压为3.3V，汽车进入低速行驶状态。P1.0为高电位时，切断电动机电源晶体管，切断电动机电源以实现停车功能；当P1.0等于1时，D880输出电动机驱动电压，汽车按照单片机的指示执行各种功能。具体电路如图2所示。2.3 boost模块直流升压操作是高频振动产生低压脉冲脉冲变压器以预定电压值脉冲整流获得高压直流的过程，根据本原理，使用电池充电电容，获得对主题要求的25V电压，功耗和成本都比较低，操作容易。具体的电路图见图3。2.4 buck模块TPS54331芯片具有3.5V至28V的宽输入电压范围、0.8V以下的可调整输出电压和高达3A的输出电流，在实现极低功耗方面具有重要作用。具体电路如图4所示。2.5黑带检测模块光电传感器通过将光强度的变化转换为电信号的变化来控制。分为发射器、接收器和检测电路。发射器通常对齐半导体光源、发光二极管(LED)、激光二极管和红外发射二极管发出的目标发射光束。光线不间断地发射或改变脉冲宽度。接收器有光电二极管、光电晶体管、光电池配置。接收器的正面装有光学元件，例如镜头和光圈。后面是过滤有效信号并应用该信号的检测电路。有关具体的电路图，请参见图5。2.6方向控制模块汽车本身的问题，例如车轮引起摩擦，或者车身设计不合理，前进时偏离了原来的方向，最终影响了汽车的运行速度，可能看不到正确的效果。所以我们选择了4个双刀双掷开关，分别安装在汽车前轮和后轮的4个方向上，延长了开关的触角。当交换机S1或S3接触挡板时，转向马达向前向左转动以卸下挡板。交换机S2或S4接触挡板时，转向马达反转，前面向右转动，离开挡板。有关具体的电路图，请参见图6。3、软件设计部分系统的软件设计使用c语言编程实现各种功能。软件部分采用模块化设计方法，由主菜单控制模块、电动机模块、电源模块、黑带检测模块等程序组成。开始初始化中拖延，汽车运动读取计数数其他人都全速前进第一3冒着速度限制前进第一5刹车前进第6条停车10S后返回，加计第一10冒着速度限制前进第一12刹车倒车第13条停车10S后返回，计数，清除图2程序流程图四、测试方案和测试结果汽车在改造玩具遥控汽车方面，改造过程中最重要的是设计光电探测管的位置，将探测黑带的光电池定位在车身中央，用遮光管以一定的反射角度压在跑道上。距离感应通道光电耦合器，放在汽车的推杆上。组装前，测试每个单元电路，以确保外部硬件电路没有错误，有助于最终系统调整。调整是从点到点，从最后到全部调试的方法。在协调过程中发现了很多问题，如对中断次数的响应调整等。我们没有停车，为了接触墙壁，将4个双刀双掷开关分别安装在前轮和后轮的4个位置，增加了开关触角。当交换机S1或S3接触挡板时，转向马达向前向左转动以卸下挡板。交换机S2或S4接触挡板时，转向马达反转，前面向右转动，离开挡板。五、摘要该系统以单片机AT89C52芯片为核心组件，使用光检测、传感器检测技术和软件实现汽车的黑线检测等功能，最终完成了汽车设计主题要求的所有工作。为了满足系统设计要求，请简单设计硬件线，以便充分利用软件编程简单灵活的功能。该系统具有多项改进，电机驱动器和电机调速部分可以使用桥式PWM电路实现电机正向反转，从而提高汽车往返跳闸功能。光电耦合器应用于设计，电-光-电转换起到输入、输出、隔离的作用。这个设计小，这个设备没有采用，但在实际工业生产中，这个步骤是必须的。经过一段时间的运动，我好像又学了一步关于单片机的知识。对Scm硬件结构的研究和软件编程的兴趣变大了。概括地说，主要有两个方面：有一两年多的时间，学习了单片机原理知识，没有实际应用和实践。平时，但是这次毕业项目以后，更多地接触了平时不接触的设备和零部件，发现了自己的很多不足。我又认识到了所学理论知识的重要性。知识越多，设计就越全面、顺畅、好。(马克吐温)。2、了解设计比较大的科学技术设计必须采