2022年自动往返电动小汽车分析方案.docx

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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 中国海洋高校课程设计报告题 目：自动来回电动小汽车组 员：莫锦河、李鹏飞指导老师：谷健1 / 11 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 11 页精选学习资料 - - - - - - - - - 自动来回电动小汽车摘要本设计以一片单片机AT89C52作为核心来掌握自动来回小车,加以掌握芯片 L298N 和单片机联合掌握小车的前进与后退；路面的黑带检测使用光电传感器,通过AT89C52 对输入的信号进行处理,通过PWM 调制使电机转速能自动调剂,从而实现电动小汽车的快慢速行驶,以及自动停车、来回的掌握要求；关键字 ：电动小车、

2、AT89C52 单片机、光电传感器、 PWM 调速一、系统方案论证1.1 最小系统掌握器的挑选方案方案一： AVR ATMEGA16 单片机； AVR 系列单片机采纳 RISC 结构,执行速度较快,并且内部资源丰富,可以便利的使用C 语言编程,并且开发环境很便利,但是功耗较高,在超低功耗方面明显不能满意题目要求；方案二： MSP430G2553 系列超低功率微掌握器包含几个器件,这些器件特有针对多种应用的不同的外设集；这种架构与5 种低功耗模式相组合,专为在 便 携 式 测 量 应 用 中 延 长 电 池 的 使 用 寿 命 而 优 化 ； MSP430G2x13 和MSP430G2x53 系

3、列是超低功耗混合信号微掌握器,具有内置的 16 位定时器、多达 24 个支持触摸感测的I/O 引脚、一个通用型模拟比较器以及采纳通用串行通信接口的内置通信才能；此外,MSP430G2x53系列成员仍具有一个10 位模数 A/D 转换器；方案三：典型的 51 系列单片机 AT89C52 ；51 系列单片机操作较为简洁,程序简洁易学,开发特别便利；综合比较,我们采纳方案三,采纳典型的51 系列单片机AT89C52 ,便利实现；1.2 电动机模块方案一：选用步进电动机,将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元步进电机件；在非超载的情形下,电机的转速、停止的位置只取决于脉冲 信号的频率和脉冲数,而

4、不受负载变化的影响,当步进驱动器接收到一个脉冲 信号,它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度,称为“ 步距 角” ,它的旋转是以固定的角度一步一步运行的；可以通过掌握脉冲个数来控2 / 11 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 11 页精选学习资料 - - - - - - - - - 制角位移量,从而达到精确定位的目的；同时可以通过掌握脉冲频率来掌握电 机转动的速度和加速度,从而达到调速的目的；方案二：选用伺服电动机,在伺服系统中掌握机械元件运转的发动机,是 一种补助马达间接变速装置；伺服电机可使掌握速度,位置精度特别精确,可 以将电压信号转化为转矩和转速以驱动掌握

5、对象；伺服电机转子转速受输入信 号掌握,并能快速反应,在自动掌握系统中,用作执行元件,且具有机电时间常数小、线性度高、始动电压等特性,可把所收到的电信号转换成电动机轴上 的角位移或角速度输出；方案三：选用直流电动机,直流电机里边固定有环状永磁体,电流通过转 子上的线圈产生安培力,当转子上的线圈与磁场平行时,再连续转受到的磁场 方向将转变,因此此时转子末端的电刷跟转换片交替接触,从而线圈上的电流 方向也转变,产生的洛伦兹力方向不变,所以电机能保持一个方向转动；综上比较,我们采纳方案三,便利实现直流驱动小车的运动；1.3 升压模块方案一：使用UCC38C43芯片的交叉式升压；交叉式升压电路中,每个

6、相的工作方式都与上述单相升压相像；两个功率级会以反相180 的方式运行,使得输入和输出电容的纹波电流相互抵消,但是功耗比较大；方案二：使用直流升压；其基本的工作过程是：高频振荡产生低压脉冲脉冲变压器升压到预定电压值 本、而且功耗比较低；脉冲整流获得高压直流电,电路简洁、低成综上比较,我们采纳方案二,更有利于实现超低功耗；1.4 降压模块方案一：使用二极管降压电路；二极管导通时有一个止向压降,且该压降为固定值 硅管为 0.7V ,锗管为 0.3V）,但是电压太高简洁被击穿；方案二：使用 TPS54331 芯片降压电路；其 110 A 工作电流以及极低的1 A 关断电流,拥有 3.5V28V 的宽

7、泛输入电压范畴、低至 0.8V 的可调输出电压以及高达 3A 的输出电流,能显著降低 LCD 电视负载点电路板设计方案功耗；综合比较,采纳方案二,结合AT89C52单片机共同实现超低功耗的功能；1.5 黑带检测模块方案一：选用反射式红外传感器,利用红外线的物理性质来进行测量的传感器；红外线又称红外光,它具有反射、折射、散射、干涉、吸取等性质；任3 / 11 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 11 页精选学习资料 - - - - - - - - - 何物质,只要它本身具有肯定的温度 、激光二极管及红外发射二极管；光束不间断地发射,或者转变脉冲宽度；接收器有光电二极管、光电三

8、极管、光电 池组成；在接收器的前面,装有光学元件如透镜和光圈等；在其后面是检测电 路,它能滤出有效信号和应用该信号；详细电路图见附图 5；2.6 方向掌握模块由于小车自身存在的问题,例如车轮有摩擦、车身设计结构不够合理等因 素,可以会影响小车在前进时偏离原定的方向,最终影响到小车的运行速度,从而得不到正确的成效；所以,我们在设计中选用了4 个双刀双掷开关,分别安装在小车的前轮和后轮的四个方位,并将开关的触角延长；当开关 S1 或 S3遇到挡板时,转向电动机正转,车头左拐,离开挡板；当开关 S2 或 S4 遇到挡板时,转向电动机反转,车头右拐,离开挡板；详细电路图见附图 6；5 / 11 名师归

9、纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 11 页精选学习资料 - - - - - - - - - 三、软件设计部分系统的软件设计采纳C 语言编程实现各项功能；软件部分采纳模块化设计方法,由主菜单掌握模块、电动机模块、电源模块、黑带检测模块等程序组 成；开头初始化延时,小车运动读取 count 的数目其第第第6第第第13他3 5 条停10 12 条,均车 10S停车条条条条全限刹后返限刹10S 后速速车回,速车返前前前计数前倒回,进进进加一进车计 数 ,清零图 2 程序流程图四、测试方案与测试结果自动小车为玩具遥控小汽车的改装品,在改装的过程中最重要的是考虑 设计光电检测管的位置,检测

10、黑带的光电管放在车体的中心,用遮光管将其 以肯定反射角度压到跑道上；路程检测用槽型光耦,放在小车的从动轮上；6 / 11 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 11 页精选学习资料 - - - - - - - - - 在组装前对每一个单元电路进行测试,以保证外部硬件电路的无误,有利于最终的统调；调整是以点到线,最终到整体调试的方法；在调整的过程中我们发觉了很多问题,如响应中断的次数的调整等；并且为了小车遇到墙壁不至于停车,我们在设计中选用了4 个双刀双掷开关,分别安装在小车的前轮和后轮的四个方位,并将开关的触角延长；当开关 S1 或 S3 遇到挡板时,转向电动机正转,车头左拐

11、,离开挡板；当开关 向电动机反转,车头右拐,离开挡板；五、总结S2 或 S4 遇到挡板时,转本系统以单片机 AT89C52 芯片为核心部件,利用光电检测、传感器检测技术并协作软件实现了小车的黑线检测等功能,最终使小车完成设计题目要求的各项任务；在设计系统中,力求硬件线路简洁,充分发挥软件编程便利敏捷的特点,来满意系统设计要求；该系统仍有很多值得改进的地方：电机驱动和电机调速部分可以采纳桥式PWM 电路来实现电动机的正反转,从而实现小车往返行驶的功能；光耦合器也应用到设计中,完成了电光 电的转换起到输 入、输出、隔离的作用；由于本设计较小,没有采纳该设备,但在实际的工业 生产中这一步是必不行少的

12、；经过一段时间的锤炼,我觉得自己对单片机学问的把握又进了一层；对单 片机硬件结构的讨论和软件编程的爱好增加不少；归纳起来,主要有以下两 点：1、有两年多的时间都是在学习单片机原理学问,并未真正地去应用和实 践；平常但是经过这次毕业设计,我接触到了更多平常没有接触到的仪器设 备、元器件发觉了自己很多不足之处；我仍体会到了所学理论学问的重要性：学问把握得越多,设计得就更全面、更顺当、更好； 2、明白进行一项相对比较大型的科技设计所必不行少的几个阶段；课程 设计能够从理论设计和工程实践相结合、巩固基础学问与培育创新意识相结 合、个人作用和集体协作相结合等方面全面的培育同学的全面素养；我经过这 次系统

13、的毕业设计,熟识了对一项课题进行讨论、设计和试验的过程；这些在我们在将来的工作和学习当中都会有很大的帮忙；7 / 11 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 11 页精选学习资料 - - - - - - - - - 附录部分硬件电路图附图 1：AT89C52 的电路图附图 2：电动机调速电路8 / 11 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页,共 11 页精选学习资料 - - - - - - - - - 附图 3：升压模块电路图附图 4：降压模块电路图9 / 11 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页,共 11 页精选学习资料 - - - - - - - - - 附图 5：黑带检测电路附图 6：方向掌握电路10 / 11 名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页,共 11 页精选学习资料 - - - - - - - - - 11 / 11 名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页,共 11 页