智能小车设计论文分解

1、智能小车课程设计论文第二组班级:11机械电子工程姓名:张群学号:2011100619完成时间：2014年3月6日目录 TOC o 1-5 h z 一、弓I言3 HYPERLINK l bookmark35 o Current Document 1）课程设计要求3 HYPERLINK l bookmark43 o Current Document 2）课题背景及意义3 HYPERLINK l bookmark47 o Current Document 二、方案设计与论证4 HYPERLINK l bookmark50 o Current Document 1）控制器模块选取42）电机模块选取5

2、HYPERLINK l bookmark53 o Current Document 3）电机驱动器模块选取64）电源模块选取7 HYPERLINK l bookmark58 o Current Document 三、硬件设计71）主控系统72）显示模块83）电机驱动模块94）电源模块105）按键模块10四、软件设计111）直行设计122）转弯设计123）调速设计12 HYPERLINK l bookmark85 o Current Document 五、总结18 HYPERLINK l bookmark88 o Current Document 六、参考文献.19附录总体电路设计图一、引言：1

3、）课程设计要求1.1查阅有智能小车控制方案，设计智能小车控制软硬件；1.2、按键或无线控制小车的加速、减速、刹车、左右转弯；1.3、驱动最大电压12V；最大驱动电流2A；1.4、实时显示；运行状态及车速；2）课题背景及意义现在，随着科技的快速发展，国内外对小型智能系统的应用越 来越广泛，种类也越来越多。本题目就是结合有关科研项目而确定的 设计类课题，所设计的智能小车应能够实现加速，减速，左拐，右拐， 停止的功能。根据题目的要求，智能小车控制系统采用一片STC89C52单片机 作为本控制系统的主控芯片，硬件包括以下几个模块:驱动电机模块、 按键模块、单片机控制模块、检测电路、电源模块。本设计采用

4、了 STC89C52单片机为智能小车核心控制部分。行进直流电机驱动采用 PWM调制技术，可灵活方便地对车速、行进方向进行控制。本设计通过采用STC89C52单片机为控制核心，实现对小车的智 能控制。该控制系统不仅在智能小车中有很强的实用价值，在汽车应 用、智能机器人等方面都有很强的实用价值，尤其是在机器人研究方 面具有很好的发展前景。所以本设计与实际相联系，具有重要的现实 意义。以STC89C52为控制核心，利用按键的动作，控制电动小汽车的 轨迹。实现四种运行轨迹。STC89C52是一款八位单片机，它的易用 性和多功能性受到了广大使用者好评。二、方案设计与论证1） 控制器模块选取我们采用int

5、el公司的intel8253（2.6MHz）单片机作为主 控制器，8253内部有三个计数器，分别称为计数器0、计数器1 和计数器2,他们的机构完全相同。每个计数器的输入和输出都 决定于设置在控制寄存器中的控制字，互相之间工作完全独立。 每个计数器通过三个引脚和外部联系，一个为时钟输入端CLK， 一个为门控信号输入端GATE，另一个为输出端OUT。读写由A1、 A0、RD、WR和cs等引脚加以控制，主要以控制Intel 8253的数 据与命令的写入、读取与禁止。每个计数器内部有一个8位的控 制寄存器，还有一个16位的计数初值寄存器CR、一个计数执行 部件CE和一个输出锁存器OLo Intel 8

6、253的内部结构图如下：内部总线CLKoGATEoCLKiGATEiCLK2GATE28253内部结构框图OUToOUTiOUT2采用普通直流减速电机。直流减速电机运转平稳，精度有一 定的保证。直流电机控制的精确度虽然没有步进电机那样高，但 完全可以满足本题目（最大电压12V，最大驱动电流2A）的要求。 很方便的就可以实现通过单片机对直流减速电机加速、减速、停 止。通过单片机的PWM输出同样可以控制直流电机的旋转速度， 实现电动车的速度控制。并且直流电机相对于步进电机价格经济。3）电机驱动器模块选取L298N是ST公司生产的一种高电压、大电流电机驱动芯片。该芯片采用15脚封装。主要特点是：工作

7、电压高，最高工 作电压可达46V ；输出电流大，瞬间峰值电流可达3A，持续 工作电流为2A；额定功率25W。内含两个H桥的高电压大电流 全桥式驱动器，可以用来驱动直流电动机和步进电动机、继电器 线圈等感性负载；采用标准逻辑电平信号控制；具有两个使能控制 端，在不受输入信号影响的情况下允许或禁止器件工作有一个逻辑 电源输入端，使内部逻辑电路部分在低电压下工作；可以外接检测 电阻，将变化量反馈给控制电路。使用L29器芯片驱动电机，该 芯片可以驱动一台两相步进电机或四相步进电 机，也可以驱动两台直流电机L298N引脚编号与功能引脚编号名称功能1电流传感器A在该引脚和地之间接小阻值电阻可用来检测电流2

8、输出引脚1内置驱动器A的输出端1，接至电机A3输出引脚2内置驱动器A的输出端2,接至电机A4电机电源端电机供电输入端，电压可达46V5输入引脚1内置驱动器A的逻辑控制输入端16使能端A内置驱动器A的使能端7输入引脚2内置驱动器A的逻辑控制输入端28逻辑地逻辑地9逻辑电源端逻辑控制电路的电源输入端为5V10输入引脚3内置驱动器B的逻辑控制输入端111使能端B内置驱动器B的使能端12输入引脚4内置驱动器B的逻辑控制输入端213输出引脚3内置驱动器B的输出端1，接至电机B14输出引脚4内置驱动器B的输出端2，接至电机B15电流传感器B在该引脚和地之间接小阻值电阻可用来检测电流4）电源模块选取在本系统

9、中，需要用到的电源有单片机的5V, L298N芯片的 电源5V和电机的电源7-15V。所以需要对电源的提供必须正确和 稳定可靠。用9V的锌电源给前、后轮电机供电，然后使用7805 稳压管来把高电压稳成5V分别给单片机和电机驱动芯片供电。 因此为了方便，这里我们采用12V电源给电机供电，再用7805 转换成5V电源给单片机使用。三硬件设计3.1主控系统车采用四轮驱动，一侧的前后两个车轮共用一个电机驱动，另外 两个前后轮共用一个驱动，调节左右车轮转速从而达到控制转向的目 的。P1.0P1.1 *P1.2 *P1.3 *P1.4 *P1.5 *12345678RXDP3.31011j-121314虹

10、151617RD 1918LLDT2/P1.0P0.0/AD0T2EX/P1.1P0.1/AD1P1.2P0.2/AD2P1.3P0.3/AD3P1.4P0.4/AD4P1.5P0.5/AD5SCL/P1.6P0.6/AD6SDA/P1.7P0.7/AD7RxD/P3.0EATxD7P3.1ATE-INT07P3.2PSENINT1/P3.3RSTTT7P3.5P2.0/A8WR/P3.6P2.1/A9RD/P3.7P2.2/A10P2.3/A11XTAL1P2.4/A12XTAL2P2.5/A13P2.6/A14P2.7/A1580C5283938-r*37L3635343332313029

11、9GND3478-x.13f141718_D0Q0D1Q1D2Q2D3Q3D4Q4D5Q5D6Q6D7Q7OE _L_C74LS373111256912151619P2.0P2.1P2.2P2.3P2.4券P2.528主控系统电路图按键模块电源模 块单片机最小 系统L298电机模块系统结构图3.2显示模块采用LS167芯片控制LCD板，实时显示智能小车的运动状态。LS164芯片与单片机C52芯片相连74LS1643.3电机驱动模块L298N驱动直流电机，它靠两个引脚控制一个电机的运动。小车 采用四轮驱动，小车两侧的电机短接起来各接到L298N的一个输出 端。通过调制两边轮子的转速或正反转来达到

12、控制小车转向的目的。 芯片引脚和功能如图1，驱动电路如图2。U13:A1P4024P115P129PWM2,131R161kQ3U14R131kPWM1EN A （B）IN1 （IN3）IN2 （IN4）电机运行情况HHL正转HLH反转H同 IN2（IN4）同 IN2 （IN4）快速停止LXX停止3.4电源模块采用两片7805电压稳压5V后给单片机系统和其他芯片供电供VCCGND电，但缺点是压降过大，消耗的功率过大，发热量过大。3.5按键模块本系统添加5个按键，用来选择控制小车。并接P2.0到P2.4上，如下图：S1S2S3S4S5加速-减速左转右转A A A A AR5 2kT P2.1t

13、P2.2O OII .停止4O O P2.3 P2.4 P2.5GND四.软件设计4.1、小车直行设计：若要求小车直走，这需要给4个电机正转命令。根据L298N芯片手册EN A （B）IN1 （IN3）IN2 （IN4）电机运行情况HHL加速HLH减速H同 IN2（IN4）同 IN2 （IN4）快速停止LXX停止这里将P1=0 xfa。4.2、小车转弯设计：若要求小车转弯，需要给一侧电机正转，一侧电机反转或者不旋 转。这样将P1=0 xf8或者P1=0 xf9.4.3、小车调速设计：若要求车调速，只需用PWM来控制L298N的ENA和ENB就可以对 小车进行调速。这里我使用定时器T0的工作模式

14、2自动重装。并赋 初值 TH0=TH1_VALUE;TL0=0 xf6；C语言程序代码#include#define sense P2/* 宏定义按键端口*/#define input1 P1/*左电机的 IN1,IN2 定义在 P0 口*/#define input2 P1/*右电机的 IN3,IN4 及 ENA,ENB 定义在 P2口*/宏定义电机的具体端口sbit MOTO1_INT1二P0;sbit MOTO1_INT2=P1;sbit MOTO1_ENA二P4;sbit MOTO2_INT3=P2;sbit MOTO2_INT4=P3;sbit MOTO2_ENB二P5;宏定义按键的

15、具体端口sbit sense_A=P21;sbit sense_U=P22;sbit sense_L=P23;sbit sense_R=P24;sbit sense_S=P25;/小车程序初始化void Init()void iniTimer1(void)/定时器 1TMOD=TMOD_VALUE;TH1=TH1_VALUE;TL1=TL1_VALUE;TR1=1;驱动程序unsigned char BUTTON(void);/按键函数void turn(uchar x)/小车方向控制，转向控制只有全速和半速if(x=0)/前进P11=1;P14=1;/L298 的 ENA=1,ENB=1P1

16、5=1；P10=0； /左轮前进P12=0；P13=1； /右轮前进return;if(x=1)/左转P11=1;P14=1;P12=0;P13=1;/右轮全速while(1)P15=1;P10=0;/左轮半速delay();P15=P15;P10=P10;delay();if(x=2)/右转P1.1=1;P1.4=1;P1.5=0;P1.0=1;/左轮全速while(1)P1.2=1;P1.3=0;/右轮半速delay();P1.2=P1.2;P1.3=P1.3; delay();if(x=3)/减速P1.1=1；P1.4=1;P1.5=1;P1.0=0;P1.2=1;P1.3=0;retu

17、rn;if(x=4)/停转P1.1=0;P1.4=1;P1.2=0;P1.3=0;P1.5=0;P1.0=0;return;void motorctrl(uchar x)switch(x)case0:turn(0);break;/前进case1:turn(1);break;/左转case2:turn(2):break;/右转case3:turn(3);break;/反转case4:turn(4);break;/停转unsigned char BUTTON ()if(A=0)return 0;/加速else if(U=0)retun 3;/减速else if(L=0)return 1;/左转el

18、se if(R=0)return 2;/右转else if(S=0) return 4;/停止五、总结历经两个礼拜的课程设计，从最初的资料查找、方案设计，经过 最基本的电路设计、调试过程，再到软件设计、测试，我们学习了单 片机系统设计的整个过程。通过该作品的设计制作，使我们更好的了 解了驱动芯片L298N的使用，程序中对各种任务的合理安排，使整体 系统能够更好的协同工作，增强了自己的动手能力，更好的熟悉的了 解了一个单片机系统的开发过程。测试结果表明，本系统实现了设计任务要求，该控制系统运用了 单片机，直流电机，PWM调速等技术，基本实现了智能小车的要求。但是本系统中还存在着不足：小车的直线行

19、进的稳定性未得到很 好的解决，通过测试小车在直线行走时与小车的初始角度、小车的速 度、小车的转弯。学习的过程中虽然遇到很多困难，但经过努力克服了困难解决了 问题，最终完成了设计。通过这次课程设计，使我深刻地认识到学好专业知识的重要性， 也理解了理论联系实际的含义，同时也是对专业的学习成果的一个综 合检验。这两个礼拜的课程设计是对过去所学知识的系统提高和扩充 的过程，为今后的发展打下了良好的基础。六、参考文献1. C语言程序设计孙辉，吴润秀编著2.单片机原理及应用彭喜元彭宇编著3.实用电子电路设计与调试陈梓城编著4.全国大学生电子设计大赛培训教程高吉祥编著附录总体电路图的设计NPN1kQ4U9U10U11R1056P1.0 1 P1.1 P1. P1. P1.4 P1.-6- -7U8:B -8-T2/P1.0 P0.0/AI T2EX/P1JP0.1/AI P1.2 P1.3 P1.4 P1.5SCL/P1.6P0.6/AI SDA/P1.7P0.7/AIS1加速n.S5停止AR123kon 03938P0.2/AD2； P0.3/AD336 SP0.4/aD435 P0.5/AD534 3 L813141718D0D1D2D3D4D5D6D7QCQ1Q6Q7RXDX12P3.gWCLM32T%+8-GN