基于單片機的多功能智能小車設計畢業論文(已修改)

　

【正文】 基于單片機的多功能智能小車設計畢業論文目 錄1 設計任務………………………………………………………………………………3 要求………………………………………………………………………………32 方案比較與選擇………………………………………………………………………4 ………………………………………………………………………4 LCD顯示模塊………………………………………………………………………5 ……………………………………………………………………………5 ……………………………………………………………………………6 ………………………………………………………………………73 程序框圖………………………………………………………………………………74 系統的具體設計與實現………………………………………………………………9 ………………………………………………………………………9 LCD顯示模塊………………………………………………………………………9……………………………………………………………………………9……………………………………………………………………………9………………………………………………………………………9………………………………………………………………………95 最小系統圖……………………………………………………………………………106 最終PCB板圖…………………………………………………………………………127 系統程序………………………………………………………………………………138 致謝……………………………………………………………………………………469 參考文獻……………………………………………………………………………4710 附錄…………………………………………………………………………………481. 設計任務：設計并制作了一個智能電動車，其行駛路線滿足所需的要求。 要求： 基本要求：（1）分區控制：如（圖1）所示：（圖1） 車輛從起跑線出發（出發前，車體不得超出起跑線）。在第一個路程C~D區（3～6米）以低速行駛，通過時間不低于10s；第二個路程D～E區（2米）以高速行駛，通過時間不得多于4秒；第三個路程E~F區（3～6米）以低速行駛，通過時間不低于10s。 （2）小車能自動記錄、顯示行駛時間、行駛距離以及行駛速度，還能記錄每段所走的時間，從而判斷是否符合課程設計要求。（記錄顯示裝置要求安裝在車上）。 發揮部分：S型控制：如（圖2）所示：（圖2）車輛沿著S形鐵片行駛，自動轉彎，自動尋找正確方向和鐵片。當離開S型鐵片跑道或者感應不到鐵片一段時間的時候，小車自動停止，并記錄行駛時間，路程，平均速度并通過LCD顯示出來。2. 方案比較與選擇：根據設計任務要求，并且根據我們自己的需要而附加的功能，該電路的總體框圖可分為幾個基本的模塊，框圖如（圖3）所示：（圖3） 路面檢測模塊：采用鐵片感應器TLQ5MC來檢測路面上的鐵片從而給單片機中斷脈沖。原理圖接線如（圖4）所示：（圖4） LCD顯示模塊：采用1602LCD，由單片機的總線模式連接。為節約電源電量并且不影響LCD的功能，LCD的背光用單片機進行控制，使LCD的背光在小車行駛的過程中不亮，因為我們不必看其顯示；在其它我們需要看顯示的內容的時候LCD背光亮。 測速模塊： 方案1：采用采用霍爾開關元器件A44E檢測輪子上的小磁鐵從而給單片機中斷脈沖，達到測量速度的作用?；魻栐哂畜w積小，頻率響應寬度大，動態特性好，對外圍電路要求簡單，使用壽命長，價格低廉等特點，電源要求不高，安裝也較為方便?；魻栭_關只對一定強度的磁場起作用，抗干擾能力強，因此可以在車輪上安裝小磁鐵，而將霍爾器件安裝在固定軸上，通過對脈沖的計數進行車速測量。 方案2：采用紅外傳感器進行測速。但無論是反射式紅外傳感器還是對射式紅外傳感器，他們對都對外圍環境要求較高，易受外部環境的影響，穩定性不高，且價格較為昂貴。通過對方案方案2的比較其優缺點，綜合多方面因素決定選用方案1，其原理圖接線如（圖5）所示：（圖5） 控速模塊： 方案1：使用功率三極管作為功率放大器的輸出控制直流電機。線性型驅動的電路結構和原理簡單，成本低，加速能力強，但功率損耗大，特別是低速大轉距運行時，通過電阻R的電流大，發熱厲害，損耗大，對于小車的長時間運行不利。 方案2：采用繼電器對電動機的開或關進行控制,缺點是繼電器的響應時間慢,易損壞,壽命較短,可靠性不高。 方案3：采用由雙極性管組成的H橋電路。用單片機控制晶體管使之工作在占空比可調的開關狀態，精確調整電機轉速。這種電路由于工作在管子的飽和截止模式下，效率非常高；H橋電路保證了可以簡單地實現轉速和方向的控制；電子開關的速度很快，穩定性也很高，是一種廣泛采用的調速技術。綜合3種方案的優缺點，決定選擇方案3，其電路原理圖如（圖6）所示：（圖6） 模式選擇模塊：模式選擇模塊通過一個74LS00與非門和兩個不帶鎖按鈕來控制單片機單片機的兩個中斷口，從而按動按鈕來選擇小車走動的路型、來選擇小車的速度是快速、中速、慢速；走完路程小車停止后還可以通過按鈕選擇想要在LCD上想看的信息，比如總時間、走過各段路程的時間、平均速度、總路程等。小車走動的模式選擇有：（1） 直線型：滿足設計任務的基本要求，能穩定的走完全程。之后按順序循環不斷的顯示走完全程所用的時間、走完高速區所用的時間和走完低速區所用的時間這三個時間；或者可以通過兩個按鈕以及LCD顯示的菜單選擇所要看的內容如平均速度、全程距離以及那三個時間。（2） S型：滿足設計任務的發揮部分的要求，小車能自動的感應到在前面或在后面鐵片，即第一次轉彎后若感應到的是錯誤的方向，則小車會后退自動調整方向，沿著S型的鐵片走。當走完S型鐵片后的一定時間里，小車自動停止。之后自動進入菜單由我們自己選擇要看的內容時間、平均速度和所走的距離。（3）自動型：小車先以一定的速度走完全程，之后再以一定的速度倒退回起點，再調整速度在一定的時間內走完全程。走完后LCD顯示的內容與直線型顯示的內容一樣。3. 程序框圖：單片機主程序框圖、速度感應程序框圖和鐵片感應程序框圖分別如（圖7）所示。(圖7)4．系統的具體設計與實現： 路面檢測模塊： 應用一個金屬感應器，安裝在車盤下，離地略小于或約四毫米。當金屬傳感器檢測到鐵片時將對單片機發送中斷信號，單片機運行中斷，改變輸給電機驅動信號的電壓占空比來控制小車的速度。 LCD顯示模塊：采用1602LCD，由單片機的總線模式連接。為節約電源，LCD的背光用單片機進行控制。 測速模塊：通過霍爾元件感應磁鐵來產生脈沖(當霍爾元件在離磁場較近時輸出會是高電平，其它時候是低電平)，一個車輪均勻放四個小磁鐵，計算一秒所得的脈沖數，從而計算出一秒小車輪子轉動圈數，再測量出小車車輪周長即可計算出小車當前速度，累加可得到當前路程。 控速模塊：考慮到元器件的缺少以及我們所用的電路的驅動電機的電路原理圖和和小車自帶的電路的電機驅動原理圖一樣，所以暫時使用小車自帶的電機驅動電路圖。 復位電路模塊：單片機的復位電路通過手動來實現，復位電路圖如（圖8）所示。（圖8） 模式選擇模塊：兩個中斷口使用和感應鐵片、感應速度所使用的中斷口一樣，通過一個與非門和按鈕控制。原理圖如（圖9）所示：（圖9）5．最小系統圖： 該系統主要用到的是單片機，所以主要的部分是最小系統圖，該最小系統圖如（圖10）所示： （圖12）6. 最終PCB板圖：該最小系統的最終PCB板圖（包括LCD接口以及其他的外部擴展電路部分，考慮到最小系統的簡潔以及容易看懂，外部擴展電路不在最小系統圖上顯示。）分別如（圖11）、（圖12）所示：（圖11）（圖12）7．系統程序：按照預定的功能，系統實現預定的功能的程序如下所示：include include /********************************************************************************\** 宏定義區 **\********************************************************************************//* LCD模塊 */define LCD_RW P2_6 //讀寫控制端define LCD_RS P2_7 //數據命令選擇端define LCD_E P2_5 //執行使能端define LCD_Data P1 //P1口define Write 0x00 //低電平寫入define Read 0x01 //高電平讀出define Data 0x01 //高電平選擇數據define Cmd 0x00 //低電平選擇命令define Enable 0x00 //躍變到低電平時執行命令define Disable 0x01 define True 0x01define False 0x00define LCD_Init 0x38 //初始化模式 define LCD_DispCtr 0x0C //開顯示及光標設置define LCD_CloseCtr 0x08 //關顯示define LCD_CLS 0x01 //清屏幕define LCD_EnterSet 0x06 //顯示光標 define Busy P1_7 //忙信號/* 測速/測距/測時模塊 */define CircleLength ///* 控速模塊 */define P03 P0_3 //后電機define P04 P0_4 //后電機define P01 P0_1 //前電機define P02 P0_2 //前電機define P31 P0_5 //控制液晶背光define P33 P3_3/* 菜單選擇模塊 */define Line 0x00 //0代表直線模式define Curve 0x01 //1代表S型模式define Normal 0x00 //0 代表正常速度define Low 0x01 //1 代表低速define High 0x02 //2 代表高速/*********************************************************************************\** 全局函數聲明區 **\*********************************************************************************//* LCD模塊 */void LCDInit(void)。 //LCD初始化void SetWriteCmd(void)。 //設置寫命令模式void SetReadCmd(void)。 //設置讀命令模式void SetWriteData(void)。 //設置寫數據模式void WriteCmd(char cmd)。 //寫命令void WriteData(char ddata)。 //寫數據void ExecuteCmd(void)。 //執行命令void SetXY(char x,char y)。 //定位顯示地址void DisplaySingleChar(char x,char y,char cchar)。 //顯示單個字符void DisplaySt