2022年吕敏基于单片机电动智能小车设计.docx
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1、精品学习资源成都电子机械高等专科学校成教院毕 业 设 计论 文)论文题目: 基于 51 单片机电动智能小车设计教 学 点:重庆科创职业学院指导老师:王兴平职称: 讲师同学姓名:吕敏学号:10124412005专业:机电一体化成都电子机械高等专科学校成教院制2021年 3月 1日欢迎下载精品学习资源成都电子高等专科学校成教院毕业设计 进度方案表日 期12 月 15日至12 月 25日12 月 26日至1 月 2 日工 作 内 容执 行 情 况指导老师签字选题论文提纲写作1 月 3 日至2 月 15 日初稿写作2 月 15 日至2 月 29 日二稿写作3 月 1 日至3 月 10 日定稿并上交论文
2、的电子文稿3 月 10 日至3 月 15 日做好论文评阅预备老师对进度方案实施情形总评签名年月日本表作评定同学平常成果的依据之一;欢迎下载精品学习资源摘 要80C51 单片机是一款八位单片机,他的易用性和多功能性受到了广大使用者的好评;这里介绍的是如何用80C51 单片机来实现成都电子高专的毕业设计,该设计是结合科研工程而确定的设计类课题;本系统以设计题目的要求为 目的,采纳 80C51单片机为掌握核心,利用超声波传感器检测道路上的障碍, 掌握电动小汽车的自动避障,快慢速行驶,以及自动停车,并可以自动记录时 间、里程和速度,自动寻迹和寻光功能;整个系统的电路结构简洁,牢靠性能 高;试验测试结果
3、满意要求,本文着重介绍了该系统的硬件设计方法及测试结 果分析;采纳的技术主要有:(1) ) 通过编程来掌握小车的速度;(2) ) 传感器的有效应用;(3) ) 新型显示芯片的采纳 .关键词: 80C51单片机、光电检测器、 PWM调速、电动小车欢迎下载精品学习资源Abstract80C51 is a 8 bit single chip computer. Its easily using and multi-function suffer large users. This article introduces the CCUT graduation design with the 80C51
4、 single chip computer. This design combines with scientific research object. This system regards the request of the topic, adopting 80C51 for controlling core, super sonic sensor for test the hinder. It can run in a high and a low speed or stop automatically. It also can record the time, distance an
5、d the speed or searching light and mark automatically the electric circuit construction of whole system is simple, the functionis dependable. Experiment test result satisfy the request, this text emphasizes introduced the hardware system designs and the result analyze.The adoption of technique as:(1
6、) Reduce the speed by program the engine;(2) Efficient application of the sensor ;(3) The adoption of the new display chip.Keywords:80C51single chipcomputer, lightelectricitydetector, PWMspeed adjusting, Electricity motive small car欢迎下载精品学习资源目录第一章方案设计与论证 1第一节直流调速系统 1其次节检测系统 2第三节显示电路 3第四节系统原理图 4其次章硬件
7、设计 5第一节 80C51 单片机硬件结构 5其次节前向通道设计 6第三节后向通道设计 8第四节显示电路设计 10第三章软件设计 13第一节主程序设计 13其次节显示子程序设计15第三节避障子程序设计16第四节软件抗干扰技术17第四章测试数据、测试结果分析及结论20终止语 21致谢 22参考文献 23欢迎下载精品学习资源第一章 方案设计与论证依据题目的要求,确定如下方案:在现有玩具电动车的基础上,加装光电检测器,实现对电动车的速度、位置、运行状况的实时测量,并将测量数据传送至单片机进行处理,然后由单片机依据所检测的各种数据实现对电动车的智能掌握;这种方案能实现对电动车的运动状态进行实时掌握,掌
8、握敏捷、牢靠,精度高,可满意对系统的各项要求;第一节 直流调速系统方案一:串电阻调速系统;方案二:静止可控整流器;简称V-M系统;方案三:脉宽调速系统;旋转变流系统由沟通发电机拖动直流电动机实现变流,由发电机给需要调速的直流电动机供电,调剂发电机的励磁电流即可转变其输出电压,从而调剂电动机的转速;转变励磁电流的方向就输出电压的极性和电动机的转向都随着转变,所以 G-M系统的可逆运行是很简洁实现的;该系统需要旋转变流机组, 至少包含两台与调速电动机容量相当的旋转电机,仍要一台励磁发电机,设备多、体积大、费用高、效率低、爱护不便利等缺点;且技术落后,因此搁置不用;V-M 系统是当今直流调速系统的主
9、要形式;它可以是单相、三相或更多相数,半波、全波、半控、全控等类型,可实现平滑调速;V-M 系统的缺点是晶闸管的单向导电性,它不答应电流反向,给系统的可逆运行造成困难;它的另一个缺点是运行条件要求高,爱护运行麻烦;最终,当系统处于低速运行时, 系统的功率因数很低,并产生较大的谐波电流危害邻近的用电设备;采纳晶闸管的直流斩波器基本原理与整流电路不同的是,在这里晶闸管不受相位掌握,而是工作在开关状态;当晶闸管被触发导通时,电源电压加到电动机上,当晶闸管关断时,直流电源与电动机断开,电动机经二极管续流,两端电压接近于零;脉冲宽度调制Pulse Width Modulation),简称 PWM;脉冲周
10、期不变,只转变晶闸管的导通时间,即通过转变脉冲宽度来进行直流调速;与 V-M系统相比, PWM调速系统有以下优点:1)由于 PWM调速系统的开关频率较高,仅靠电枢电感的滤波作用就可以获得脉动很小的直流电流,电枢电流简洁连续,系统的低速运行平稳,调速范畴欢迎下载精品学习资源较宽,可达 1:10000 左右;由于电流波形比 V-M 系统好,在相同的平均电流下,电动机的损耗和发热都比较小;2)同样由于开关频率高,如与快速响应的电机相协作,系统可以获得很宽的频带,因此快速响应性能好,动态抗扰才能强;3)由于电力电子器件只工作在开关状态,主电路损耗较小,装置效率较高;依据以上综合比较,以及本设计中受控电
11、机的容量和直流电机调速的进展方向,本设计采纳了 H型单极型可逆 PWM变换器进行调速;脉宽调速系统的主电路采纳脉宽调制式变换器,简称PWM变换器; 脉宽调速也可通过单片机掌握继电器的闭合来实现,但是驱动才能有限;为顺当实现电动小汽车的前行与倒车,本设计采纳了可逆PWM变换器;可逆PWM变换器主电路的结构式有 H 型、T 型等类型;我们在设计中采纳了常用的双极式 H型变换器,它是由 4 个三极电力晶体管和 4 个续流二极管组成的桥式电路;其次节 检测系统检测系统主要实现光电检测,即利用各种传感器对电动车的避障、位置、行车状态进行测量;1. 行车起始、终点及光线检测:本系统采纳反射式红外线光电传感
12、器用于检测路面的起始、终点Ur 和 UiUr 两种不怜悯形下,电压比较器输出两个不同的电平,即高电平和低电平;而 Ui 变化经过 Ur 时,比较器的输出将从一个电压跳变到另一个电平;比较器有各种不同的类型;对它的要求是:鉴别要精确,反应要灵敏,动作要快速,抗干扰才能要强,仍应有肯定的爱护措施,以防止因过电压或过电流而造成器件损坏;方案四:施密特触发器;综合考虑系统的各项性能,最终我们打算采纳数字器件施密特触发器;施密特触发器是双稳态触发器的变形,它有两个稳固状态,触发方式为电平触发,只要外加触发信号的幅值增加到足够大,它就从一个稳固状态翻转到另一个稳固状态;施密特触发器具有与滞回比较器相类似的
13、滞回特性,但施密特触发器的抗干扰才能比滞回比较器更强;2. 行车距离检测图 1.1行车距离检测电路由于红外检测具有反应速度快、定位精度高,牢靠性强以及可见光传感器所不能比拟的优点,故采纳红外光电码盘测速方案;详细电路同图2.5行车距距检测电路所示:红外测距仪由测距轮,遮光盘,红外光电耦合器及凹槽型支架组成的;测欢迎下载精品学习资源长轮的周长为记数的单位,最好取有效值为单一的数值如本设计中采纳0.1M),精度依据电动车掌握的需要确定;测距轮安装在车轮上,这样能使记 数值精确一些;测距原理:将光栅安装在电机轴上,当电机转动时,光栅也随之转动,同时安装在光栅一侧的红外发光二极管点亮,在光栅的另一侧设
14、有红外三极管, 用于接收红外发光二极管发出的红外线信号;由于光栅随电机高速转动,就红外线三极管接收到的就是一系列脉冲信号;将该信号传输到80C51单片机的内部计数器计数,依据预先实测的数据换算关系即可运算出电动机车的行车距离;第三节 显示电路本设计中用两片 4 位八段数码管 gem4561ae作显示器 , 并具有双重功能 , 在小车不行驶时其中一片显示年月 , 另一片显示时分; 当小车行驶时 , 分别显示时间和行驶距离;第四节 系统原理图简易智能电动车采纳 80C51单片机进行智能掌握;开头由手动启动小车,并复位,当经过规定的起始黑线,由超声波传感器和红外光电传感器检测,通过单 片机掌握小车开
15、头记数显示并避障、调速;系统的自动避障功能通过超声波传 感器正前方检测和红外光电传感器左右侧检测,由单片机掌握实现;在电动车 进驶过程中,采纳双极式 H型 PWM脉宽调制技术,以提高系统的静动态性能;采纳动态共阴显示行驶时间和里程;系统原理图如图 1.2 所示;欢迎下载精品学习资源图 1.2 系统原理图其次章 硬件设计一个单片机应用系统的硬件电路设计包含有两部分内容:一是系统扩展, 即单片机内部的功能单元,如ROMRAMI/O口定时 / 记数器中断系统等能量不能满意应用系统的要求时,必需在片外进行扩展,挑选适当的芯片,设 计相应的电路;二是系统配置,既依据系统功能要求配置外围设备,如键盘显 示
16、器打印机 A/D D/A 转换器等,要设计合适的接口电路;第一节 80C51 单片机硬件结构80C51 单片机是把那些作为掌握应用所必需的基本内容都集成在一个尺寸有限的集成电路芯片上 2 ;假如按功能划分,它由如下功能部件组成,即微处理器、数据储备器、程序储备器、并行I/O口、串行口、定时器 / 计数器、中断系统及特别功能寄存器;它们都是通过片内单一总线连接而成,其基本结构照旧是 CPU加上外围芯片的传统结构模式;但对各种功能部件的掌握是采纳特欢迎下载精品学习资源殊功能寄存器的集中掌握方式;1 微处理器该单片机中有一个 8 位的微处理器,与通用的微处理器基本相同,同样包括了运算器和掌握器两大部
17、分,只是增加了面对掌握的处理功能,不仅可处理数据,仍可以进行位变量的处理;2 数据储备器片内为 128 个字节,片外最多可外扩至64k 字节,用来储备程序在运行期间的工作变量、运算的中间结果、数据暂存和缓冲、标志位等,所以称为数 据储备器;3 程序储备器由于受集成度限制,片内只读储备器一般容量较小,假如片内的只读存储器的容量不够,就需用扩展片外的只读储备器,片外最多可外扩至64k 字节;4 中断系统具有 5 个中断源, 2 级中断优先权;5 定时器/ 计数器片内有 2 个 16 位的定时器 / 计数器, 具有四种工作方式;6 串行口1 个全双工的串行口,具有四种工作方式;可用来进行串行通讯,扩
18、展并行 I/O 口,甚至与多个单片机相连构成多机系统,从而使单片机的功能更强且应用更广;7 P1 口、P2 口、P3 口、P4 口为 4 个并行 8 位 I/O 口;8 特别功能寄存器共有 21 个,用于对片内的个功能的部件进行治理、掌握、监视;实际上是一些掌握寄存器和状态寄存器,是一个具有特别功能的RAM区;由上可见, 80C51 单片机的硬件结构具有功能部件种类全,功能强等特点;特别值得一提的是该单片机 CPU中的位处理器,它实际上是一个完整的1 位微运算机,这个一位微运算机有自己的CPU、位寄存器、 I/O口和指令集; 1 位机在开关决策、规律电路仿真、过程掌握方面特别有效;而8 位机在
19、数据采集, 运算处理方面有明显的特长; MCS-51单片机中 8 位机和 1 位机的硬件资源复合在一起,二者相辅相承,它是单片机技术上的一个突破,这也是MCS-51单片机在设计的精致之处;其次节 前向通道设计单片机用与测控系统时,总要有与被测对象相联系的前向通道;因此,前欢迎下载精品学习资源向通道设计与被测对象的状态、特点、所处环境亲密相关;在前向通道设计时要考虑到传感器或敏锐元件挑选、通道结构、信号调剂、电源配置、抗干扰设计等;在通道电路设计中仍涉及到模拟电路诸多问题;1前向通道的含义当将单片机用作测控系统时,系统中总要有被测信号输入通道,有运算机拾取必要的输入信息;作为测试系统,对被测对象
20、拾取必要的原始参量信号是系统的核心任务,对掌握系统来说,对被控对象状态的测试以及对掌握条件的监测也是不行缺少的环节;对被测对象状态的测试一般都离不开传感器或敏锐元件,这是由于被测对象的状态参数常常是一些非电物理量,如温度、压力、载荷、位移等,而运算机是一个数字电路系统;因此,在前向通道中,传感器、敏锐元件及其相关电路占有重要位置;对被测对象的信号的拾取其主要任务就是最忠实地反映被测对象的真实状态,它包括实时性与测量精度;同时使这些测量信号能满意运算机输入接口的电平要求;因此,单片机应用系统中的前向通道表达了被测对象与系统相互联系的信号输入通道,原始参数输入通道;由于在该通道中主要是传感器与传感
21、器有关的信号调剂、变换电路 , 故也可称为传感器接口通道;在单片机应用系统中,对信号输入、传感、变换应作广义懂得,例如开关量的检测及信号输入,在单片机的各种应用系统中有着广泛的应用;最简洁的 开关量输入通道就是一个具有TTL电平的状态开关,如水银温度触点、温度晶闸管、时间继电器、限位开关等;故只要反映外界状态的信号输入通道都可称 为前向通道;2前向通道的设计1)传感器的比较 3识别障碍的首要问题是传感器的挑选,下面对几种传感器的优缺点进行说明见表 2.1 );探测障碍的最简洁的方法是使用超声波传感器,它是利用向目标发射超声波脉冲,运算其来回时间来判定距离的;该方法被广泛应用于移传感器类型优点缺
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