基于單片機循跡小車的設計畢業設計(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 ，我們將單片機的 P1^0~P1^3 口分別連接到 L289N 芯片的 IN1~IN4 上，通過改變 P1^0~P1^3 口的高低電平變換以控制小車的前進方向與停轉，通過改變P1^0~P1^3 口上的高低電平的占空比以控制電機的轉速。 Pwm 配合橋是驅動電路 L298N，實現直流電機調速，簡單且調速范圍大。因此， 我們選用了方案二。 另外，我們特別在直流電機的電樞兩端并聯一個瓷片電容 104，以穩定電機的電壓不至于對單片機造成干擾。 檢測模塊 本模塊分為兩個部分，分別為檢測循跡模塊和測速模塊。 第一部分，檢測循跡模塊 方案一： 尋跡模塊我們可以用光敏電阻組成，光敏電阻的阻值可以跟隨周圍環境光線的變化而變化。當光線照射到黑線上面時，光線反射較弱，光線照射到白色地面上時，光線反射較強。因此當光敏電阻在白色路面和黑線上方時，阻值會發生明顯的變化 將阻值的變化值轉化為高低電平的變化。但是這種方式受環境光影響較大， 實際測試中采用三路光敏檢測循跡模塊，為了減少可見光的干擾，在信號的輸出端加上了一個非門輸出信號（減小環境光的干擾）。但在實際測試中發現該電路輸出并不穩定，電路圖如圖六所示，其中發光二極管 D1 在電路中只是作為電路的輔助光源補充器件，以便于小車在夜間循跡。 方案二： 在這里我們實際采用的是 RPR220 型反射式傳感器制作的尋跡模塊 RPR220 是一種一體化反射型光電探測器，其發射器是一個砷化鎵紅外發光二極管，而接收器是一個高靈敏度，硅平面光電三極管 當基于單片機循跡小車的設計 8 發光二極管發出的光反射回來時，三極管導通并輸出低電平。 對比以上兩種方案，我們選用方案二。 該器件有如下特點： ； ； ，結構緊湊。 第二部分，測速模塊 方案一： 采用目前技術比較先進的霍爾傳感器作為測速的核心元件。該器件的優點是體積小，測速精準，誤差小，芯片集成度高。但，由于成本較高，因此，未選用該器件。 方案二： 采用目前技術比較成熟的紅外光電對射管作為本模塊測速核心元件。此處我們選用型號為ITR8104 的光電對管。光電對管安裝在光電測速盤上 小圓孔經過的圓弧上。該傳感器具有測速精準、受可見光干擾小、價格便宜、易于裝配、使用方便等特點。 將紅外對射管安裝在光電盤上圓孔的圓弧上，電機每旋轉一 周，安裝在光電盤上的光電傳感器檢測 4 次信號，并將檢測的信號送到單片機的外部中斷 I/O，對外部中斷進行中斷次數的計數，進而通過程序算法將小車的行駛速度顯示在數碼管上。 基于單片機循跡小車的設計 9 顯示模塊 方案一： 采用 LCD1602 液晶顯示器作為顯示模塊電路顯示器件。此方案的優點是可以對小車的行使信息，包括行駛速度、路程、狀態等的顯示，功能強大。但，考慮到該器件成本較高 ，且體積較大，因此沒有采用。 方案二： 采用四位共陽極數碼管作為模塊電路的顯示器件。通過外部安裝在單片機上的光電對射管對光電盤（安裝在直流電機轉子上）進行單片機的外部中斷計速，進而送數碼管顯示，其中，數碼管的高兩位顯示小車行駛的路程，低兩位顯示小車的行駛速度。該電路結構簡單，成本較低，并且基本滿足設計的要求。 對比以上兩種方案以及實際設計要求，我們選擇方案二 基于單片機循跡小車的設計 10 第三章 硬件設計 總體設計 整個系統基于玩具小車的機械結構 ,并利用了小車的底盤、轉向控制電機、行駛狀態控制電 機 ,能夠平穩跟蹤路面黑色軌跡運行，并能實時的根據小車的行駛情況對小車的狀態進行調整，此部分通過專業的電機驅動芯片 L298N 控制。 小車控制系統總體結構如下圖所示。以 AT89C52 單片機為控制核心 ,主要由電源模塊、尋跡檢測模塊、紅外對射測速模塊、直流電機驅動模塊、數碼管顯示模塊等功能模塊組成。首先利用光電傳感器對路面信號進行檢測 ,經過比較器處理后 ,送給單片機進行實時控制 ,單片機輸出相應的信號給驅動芯片驅動電機轉動 ,從而控制整個小車的運動。與此同時，紅外對射管傳感器開始對小車的行駛速度進行檢測，并通過程序算法 將小車的行駛速度與行駛距離實時的顯示在數碼管上。 CPU 控制模塊（ AT89C52單片機） 電機模塊驅動電路 紅外對射測速模塊電路 顯示模塊電路 晶振電路 復位電路 光敏檢測模塊電路 電源模塊電路 基于單片機循跡小車的設計 11 C22 2 p FC12 2 p FY11 2 M H zX1X2晶振電路C31 0 u FR 1 31 0 KS1復位按鈕V C CR S T復位電路P 1 . 01P 1 . 12P 1 . 23P 1 . 34P 1 . 45P 1 . 56P 1 . 67P 1 . 78R E S E T9R X D / P 3 . 010T X D / P 3 . 111I N T 0 / P 3 . 212I N T 1 / P 3 . 313T 0 / P 3 .414T 1 / P 3 .515W R / P 3 . 616R D / P 3 . 717X218X119P 2 . 021P 2 . 122P 2 . 223P 2 . 324P 2 . 425P 2 . 526P 2 . 627P 2 . 728P S E N29A L E30E A / A P31P 0 . 732P 0 . 633P 0 . 534P 0 . 435P 0 . 336P 0 . 237P 0 . 138P 0 . 039U1 A T 8 9 C 5 2X1X2R S TP 1 0P 1 1P 1 2P 1 3A P W MB P W MS1S2S3S4dpabcdefgL1B1R1c o m12233445566778899R P 1 1 0 k * 8V C CI N T 0V C CC41 0 4V C CC P U 控制模塊 主控電路 本次設計的主控芯片選擇為 STC89C52。 STC89C52 是一種低功耗高性能 CMOS 8 位微控制器，具有 8K 的系統可編程 Flash 存儲器使用高密度非易失性存儲器技術制造，與 80C51 產品指令和引腳完全兼容片上 Flash 允許程序存儲器在系統可編程，亦適于常規編程器。在單芯片上，擁有靈巧的 8位 CPU 和在線系統可編程 Flash ，使得 STC89C52 為眾多嵌入式控制應用系統提供高靈活、超有效的解決方案。主控電路模塊采用 AT89C52 單片機作為主控芯， CPU 采用外部經穩壓電路模塊輸出的 +5V直流電源供電，可支持高打 1000 次以上數據擦寫。 基于單片機循跡小車的設計 12 電機驅動電路 電機驅動模塊電路是基于一片集成電機驅動芯片 L298N，該芯片具有工作穩定，調速范圍廣且靈活，該部分采用獨立的 DC+6V 直流電源供電，實際調試過程中發現可以通過 PWM 對電機的的運轉速度進行調節。 E N A6E N B11I N 15I N 27I N 310I N 412O U T 12O U T 23O U T 313O U T 414S E N A1S E N B15VS4VSS9