基于51单片机的智能小车设计..docx
《基于51单片机的智能小车设计..docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《基于51单片机的智能小车设计..docx(38页珍藏版)》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、河北工业大学城市学院2019届本科毕业设计说明书河北工业大学城市学院毕业设计说明书 作 者: 邵桐 学 号: 155785 系: 电气工程系 专业: 电气工程及其自动化 题 目: 基于51单片机的智能小车设计 指导者: 耿跃华 副教授 评阅者: (姓 名) (专业技术职务) 2019年 5 月 10 日毕业设计(论文)中文摘要基于51单片机的智能小车设计摘要:本次设计的题目为基于51单片机的智能小车设计。使用合理的集成芯片和电路,符合要求的相关程序设计与编辑,选用适合的元件,使智能小车能够完成,红外寻迹,声波避障,无线遥控等相应功能。该智能小车使用stc89c52单片机,这一芯片具有价格低,运
2、算速度快,功耗低等优点,运用该单片机进行电路设计,配合蜂鸣器,步进电机,led指示灯,红外收发装置,声波识别装置,共同完成所属功能。通过本次设计,熟练掌握单片机最小系统的设计和使用,编辑程序完成所要实现的功能,符合当下生产生活中对于机械自动化和智能化水平不断提高的切实要求,提高对于专业知识的灵活运用和创新能力。关键词: 单片机 红外寻迹 声波避障 无线遥控河北工业大学城市学院2019届本科毕业设计说明书毕业设计(论文)外文摘要Title Intelligent car design based on 51 single chip microcomputer AbstractThrough th
3、e means of circuit design, program design, selection of suitable components, intelligent car to complete, infrared tracking, sound wave obstacle avoidance, wireless remote control and other corresponding functions.The smart car is mainly using the STC89C52 single-chip design,the MCU has strong encry
4、ption, unable to decrypt, strong anti-interference,low power consumption, programmable in system, no need programmer, without the advantages of the simulator,cooperate with buzzer, stepper motor, the led indicator light, infrared transceiver, acoustic recognition device, to subordinate function.Thro
5、ugh this design, I have a good command of the design and use of the minimum single-chip microcomputer system, and the editing program can complete the functions to be realized, which is in line with the practical requirements for the continuous improvement of mechanical automation and intelligence l
6、evel in current production and life, as well as the flexible application and innovation ability of professional knowledge. Keywords: Single chip microcomputer Infrared tracing Acoustic obstacle avoidance The wireless remote control目 录 1 引言 11.1 发展与现状 11.2 主要设计内容与要求 12 功能介绍 22.1 红外遥控 2 2.2 红外寻迹 72.3
7、声波避障 112.4 蜂鸣器 122.5 直流电机 132.6 本章小结 143 小车实体介绍 173.1 主板焊接 173.2 小车成品展示 203.3 本章小结 21结论 22参考文献 23致谢 24附录A主电路板的元器件清单 25附录B结构底板元器件清单 27河北工业大学城市学院2019届本科毕业设计说明书1 引言单片机的出现为智能化工业的发展提供了十分良好的条件。作为我们学习和了解计算机技术的桥梁和基础,对于单片机的灵活使用,已经逐步成为工业智能化的发展方向。只有把握住科学技术的发展方向,才能在自己的领域上占据一席之地,为科学大发展贡献力量。11 发展与现状当今社会我们正在处于一个智能
8、化飞速发展的时代,智能化成为现今科学发展的前沿领域,而单片机作为智能化控制的最小系统元件芯片1,是组成智能控制设备必不可少的重要组成部分。我们对于单片机的使用不应当受限于单片机本身,而应当扩展到,对于单片机使用电路的设计,相关程序的编译,运转方式机理的理解等多个方面,只有掌握了这些技能,才能在智能化领域占据一席之地,在人工智能代替人类生产生活,便捷可靠的发展进程中贡献力量,把握历史潮流的走向,成为高素质创新型人才12 主要设计内容与要求 以51单片机为核心,与其他多种丰富的传感器模块共同实现多功能于一体的单片机智能小车,掌握51单片机的原理及应用技术。实现蜂鸣器的启动,步进电机的使用,无线遥控
9、信号接收及处理,程序编辑烧录和运行等多项专业技术的综合运用,最终设计出成品小车并进行功能展示。2 功能简述本次小车在一个主程序和多个子程序的共同控制下,运用多个不同的控制器,可完成声波避障,红外寻迹,无线遥控三个功能,这三种功能所使用的传感器经过了仔细的选取和精密的设计,可以很好的完成此次设计任务,因此在本文中主要对上述三种传感器的运行机理,电路连接,程序设置等方面进行了详细的介绍,这些知识都是构成小车设计作为基础也是最为重要的方面。21 红外遥控红外线是我们目前最为常用的遥控方法之一,并且价格相较于其他遥控方式也具有巨大的优势,并且稳定性高且可以应用到各种额样的设备和环境中也不易受到干扰。因
10、此本次设计也采用了红外遥控器作为设计对象的遥控装置2,并且通过多次试验和使用这样的方式也达到了预期的良好效果,下面将对红外遥控的原理和电路设计进行分析和介绍,希望对读者有所帮助。2.1.1红外光图1:红外光遥控示意图红外光(如图1所示)最重要的特点是可用而不可视性,实际上这样的性质正是我们在对于遥控装置在实际应用中的要求所在,与此同时红外光也是一种普通光,在正常情况下,一般不会对人体产生危害,这样的特点也就满足了我们在产品设计中安全性的需求。另一个原因就是红外 发光设备的制作十分容易,且成本不高。如图1,通过一些特殊的方法或者特殊的设备我们也是可以看到红外光的。对我们不利的是,我们的实际生活中
11、充满了红外光源,这样的情况可能会对遥控设备的正常使用产生极大的干扰。因此,需要在进行红外光遥控设备的设计时充分考虑到各种干扰的影响,并且保证收发装置的准确对接和所想传达的信号准确无误。2.1.2调制调制是使我们所需要的信号区别于干扰信号的有效方法。调制的最终结果是使红外光按照所需的频率进行频闪。对于接收器的调制就是想办法匹配相应的频率,而无法匹配其他的干扰信号。可以认为这种频闪就是调制的联系桥梁,就好像蚊虫很容易被光吸引同样的道理,正是这种原理促成了调制这种方式的出现,极大程度上解决了干扰问题。图2:调制电路在图2中,交流电流信号通过运算放大电路由红外发射器发射;输出端信号通过红外接收器进行检
12、测,检测结果满足要求则输出。2.1.3发射机发射机就是我们传统意义上的遥控器。它设计的最本质的要求是尽可能降低耗电量,充分提高使用时间,并在很多场合已经出现了可充电式的遥控器,充分保障了遥控发射机设备的使用可靠性,另外一个要求就是提高发射机发出信号的强度,保障遥控的距离,该项目已经发展至数千米仍能保障发射设备的正常遥控功能,这样的发展都是基于提高遥控设备可靠性为目的的创新创造活动的产物,这也给我们的设计提供了宝贵的思路和发展方向。现在市面上有很多的成品或者半成品红外发射芯片,新型的芯片可以支持多种不同的协议。现在很多耗电量很低芯片被使用于红外发射装置的一个根本原因是他们都能很好的满足设计要求和
13、使用。待机模式的出现是发射机降低功耗的里程碑式的发展,在待机状态下发射机基本不会消耗电能,而当通过人工操作或给出指令结束待机状态的情况下时,他们会在很短的时间内结束待机发出相应的信号。石英晶振在最早以前被使用于发射机装置上。但它们虽然坚硬但是具有质量大易摔碎的特点,经常在使用时出现损坏的情况,因此很快就被淘汰出了发射机制作原料的行列。而改用陶瓷晶振,因为它有较强的机械强度。 图3: 驱动放大电路如图3左为一个简单的驱动放大电路就可以用来运转红外线。但在三极管的选择上仍需考量各种可能出现的情况。图3右的驱动放大三极管电路中的限流电阻可以通过万用表进行测量和计算。而在红外信号灯两侧的电压降低时。上
14、述的驱动电路,也存在一个亟待解决的问题:电量不足时,遥控距离变短。这时需要一个射极跟随器来解决这个问题。2.1.4接收器图4:接收电路红外接收器模块正如图4中所展示的这样,红外信号经过一系列的整流和滤波处理后成为符合要求的规定信号,并且按照一定的频率发射到接收器模块。如图4右所示,只有交流电流信号可以通过有源带通滤波器。有源带通滤波器是将波形顺利进行调制的关键,只有通过有源带通滤波器的信号才能被接收装置所接收。2.1.5解码流程图图5 :红外遥控器流程图如图5所示,首先初始化定时器并启动整个流程,当电路两侧检测到低电平时开启定时器从0开始计时,下一步对定时器所记录的时间进行判断,如果计时器的显
15、示时间达到了3.6ms进行下一步启动计数器,如果未达到,则进行下一步时间的判断,最终由计时器和计数器的共同判断红外遥控器的编码输出为1或0这就是上述流程图对该红外遥控解码的解析过程,整个过程简单明朗,易于操作,也决定了红外遥控器这一设备的普及和推广学习和使用,并了解其工作机理提供了极大地便利条件。2.1.6电路原理介绍图6:电路原理如图6所示,主要控制芯片是单片机SCT89C52,单片机的上端X1/2通过两个电容接地,保证电路的稳定性,vcc接电源端,P00至P07接到上拉排阻,P10至P17接驱动芯片IC L298用以对信号进行处理和程序控制后,驱动电机进行运转,P20至P27可接相应驱动传
16、感器的运行信号输出。此外单片机的左端输入管脚,都与相应的红外,声波,测速传感器相连,因此可以对相应的物理信号进行分析、记录和处理。2.2红外寻迹2.2.1寻光电路分析2V图6:寻迹电路图7:寻迹电路V2的电压计算公式:电阻6不变,当光源照射电阻1变小时 则2端的电压变大,没有光源照射时电阻1变大 则2端的电压变小一、有光照条件下光敏电阻1减小时 2端电压增大 假设U2=4.6VT U3=4V U2U3 既反向端的电压大于同向端的电压参考模拟电路3二、无光照条件下光敏电阻R1增大U2减小 假设U2=3.2V U3=4VV2V3 既同向电压大于反向电压参考模拟电路2.2.2寻迹电路分析寻迹电路分析
17、图8:寻迹电路分析一、 在图8没有提供黑线用以检测时,接收端在接收到光信号后导通4,导通则接地信号输出为0。此时提供引导黑线,则收到相应的反射光,导致传感器反应,最终成功启动寻迹程序,并启动电机。二、提供引导寻迹黑线时,则发光传感器的光源照射到黑线时,全部被吸收不会进行反射,传感器接收端,不能收到信号,接收器不能导通输出高电平,则T1输出为电源电压。此时截断引导寻迹黑线 LM324驱动芯片的一号两脚比较器反向端T1输出为0v, 另一个三脚比较器同向端输出为3V反向端与同向端进行比较,此时0v小于3v使得OUT1输出1三、调试方法,用手或其他物体在传感器启动的情况下遮挡住传感器信号发射装置,检测
18、T1两端的电压变化若能正常调节电位器的电位输出高低电平变化,则:如图9传感器的运行正常,若无法正常运行则需要检查程序,或者是否虚焊。 图9:光敏电阻模型2.2.3电机驱动电路分析输出给电机注;这里的VCC为大电压是给电机提供电源电机驱动模块介绍使能端5V有效工作单片机控制信号输入图10:驱动电路分析2.2.4光敏电阻特性测定图11:CdS 光敏电阻的照度 - 光电阻特性光敏电阻是由光生伏打现象特性5引申而来的另一种半导体光特性产生电阻变化的性质得来的器件,汤逊理论中电子崩的产生原因主要是由碰撞电离和光电离产生的,利用光电离的汤逊理论可以得出光敏电阻的复合运行机理。2.3声波避障2.3.1声波测
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 基于 51 单片机 智能 小车 设计
限制150内