基于單片機控制的智能小車自動化專業畢業設計畢業論文(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 負跳變）同樣將被記錄在中斷標志寄存器中。在該中斷退出后，將被響應執行。如果不希望這樣，必須在中斷退出之前，手工清除外部中斷標志。3．中斷標志可以手工清除。一個中斷如果在沒有得到響應之前就已經被手工清除，則該中斷將被CPU忽略。就如同沒有發生一樣。該系統主要用到的是單片機，要使單片機工作起來最基本的電路構成是最小系統圖，其中包括電源電路、時鐘電路、以及復位電路該最小系統圖如22所示： 圖22 單片機最小系統 霍爾元件根據霍爾效應，人們用半導體材料制成的元件叫霍爾元件。它具有對磁場敏感、結構簡單、體積小、頻率響應寬、輸出電壓變化大和使用壽命長等優點，因此，在測量、自動化、計算機和信息技術等領域得到廣泛的應用。霍爾傳感器是對磁敏感的傳感元件，常用于開關信號采集的有CS30CS3040等，這種傳感器是一個3端器件，外形與三極管相似，只要接上電源、地，即可工作，輸出通常是集電極開路（OC）門輸出，工作電壓范圍寬，使用非常方便。如圖23所示是CS3020的外形圖，將有字面對準自己，三根引腳從左向右分別是Vcc，地，輸出。 圖23 CS3020外形圖測量電機轉速的第一步就是要將電機的轉速表示為單片機可以識別的脈沖信號，從而進行脈沖計數。霍爾器件作為一種轉速測量系統的傳感器，它有結構牢固、體積小、重量輕、壽命長、安裝方便等優點，因此選用霍爾傳感器檢測脈沖信號，其基本的測量原理如圖26所示，當電機轉動時，帶動傳感器運動，產生對應頻率的脈沖信號，經過信號處理后輸出到計數器或其他的脈沖計數裝置，進行轉速的測量。 測速電路原理圖測速的方法決定了測速信號的硬件連接，測速實際上就是測頻，因此，頻率測量的一些原則同樣適用于測速。通常可以用計數法、測脈寬法和等精度法來進行測試。所謂計數法，就是給定一個閘門時間，在閘門時間內計數輸入的脈沖個數；測脈寬法是利用待測信號的脈寬來控制計數門，對一個高精度的高頻計數信號進行計數。由于閘門與被測信號不能同步，因此，這兩種方法都存在177。1誤差的問題，第一種方法適用于信號頻率高時使用，第二種方法則在信號頻率低時使用。等精度法則對高、低頻信號都有很好的適應性。圖24是測速電路的信號獲取部分，在電源輸入端并聯電容C2用來濾去電源尖嘯，使霍爾元件穩定工作。HG表示霍爾元件，采用CS3020，在霍爾元件輸出端（引腳3）與地并聯電容C3濾去波形尖峰，再接一個上拉電阻R2，然后將其接入LM324的引腳3。用LM324構成一個電壓比較器，將霍爾元件輸出電壓與電位器RP1比較得出高低電平信號給單片機讀取。C4用于波形整形，以保證獲得良好數字信號。LED便于觀察，當比較器輸出高電平時不亮，低電平時亮。微型電機M可采用 型，通過電位器RP1分壓，實現提高或降低電機轉速的目的。C1電容使電機的速度不會產生突變，因為電容能存儲電荷。電壓比較器的功能：比較兩個電壓的大小(用輸出電壓的高或低電平，表示兩個輸入電壓的大小關系)： 當“＋”輸入端電壓高于“－”輸入端時，電壓比較器輸出為高電平； 當“＋”輸入端電壓低于“－”輸入端時，電壓比較器輸出為低電平；比較器還有整形的作用，利用這一特點可使單片機獲得良好穩定的輸出信號，不至于丟失信號，能提高測速的精確性和穩定性。圖24 測速電路原理圖 蜂鳴器是一種一體化結構的電子訊響器，采用直流電壓供電，廣泛應用于計算機、打印機、復印機、報警器、電子玩具、汽車電子設備、電話機、定時器等電子產品中作發聲器件。報警器的種類很多，比如：揚聲器、蜂鳴器等，本設計中選用電磁式蜂鳴器作為報警器。電磁式蜂鳴器由振蕩器、電磁線圈、磁鐵、振動膜片及外殼等組成。接通電源后，振蕩器產生的音頻信號電流通過電磁線圈，使電磁線圈產生磁場。振動膜片在電磁線圈和磁鐵的相互作用下，周期性地振動發聲。 控速模塊采用專用芯片L298 作為電機驅動芯片。L298N驅動直流電機，它靠四個引腳控制兩個個電機的運動。小車采用左右輪控制前進和轉向，后面一個輪子為萬向輪，使小車能夠轉到任何方向。用6V電源為電機供電，并且還在單片機和L298N之間加入光電耦合器對控制電路電源與電動機電源隔離，避免了由單電源供電時電機起停產生的大電流對單片機和其他模塊的影響。 圖25 驅動電路L298 是一個具有高電壓大電流的全橋驅動芯片，一片L298 可以控制兩個直流電機，而且還帶有控制使能端。分別獨立控制左右兩個電機的起停和轉向，保證兩路電機參數的對稱，有利于保持小車行駛的穩定性和精確性，用該芯片作為電機驅動，操作方便，穩定性好，性能優良。 顯示模塊字符型液晶顯示模塊是一種專門用于顯示字母、數字、符號等點陣式LCD，目前常用16*1，16*2，20*2和40*2行等的模塊。下面以長沙太陽人電子有限公司的1602字符型液晶顯示器為例，介紹其用法。字符型LCD1602通常有14條引腳線或16條引腳線的LCD，多出來的2條線是背光電源線VCC(15腳)和地線GND(16腳)，其控制原理與14腳的LCD完全一樣。1）1602LCD類型1602LCD分為帶背光和不帶背光兩種，基控制器大部分為HD44780，帶背光的比不帶背光的厚，是否帶背光在應用中并無差別，兩者尺寸差別如圖26所示。圖26 1602帶背光與不帶背光差別圖 2）LCD1602主要技術參數：顯示容量:162個字符芯片工作電壓:—工作電流:()模塊最佳工作電壓:字符尺寸:(WH)mm3）1602LCD引腳1602LCD采用標準的14腳（無背光）或16腳（帶背光）接口，各引腳接口說明如下：第1腳：VSS為地電源。第2腳：VDD接5V正電源。第3腳：VL為液晶顯示器對比度調整端，接正電源時對比度最弱，接地時對比度最高，對比度過高時會產生“鬼影”，使用時可以通過一個10K的電位器調整對比度。第4腳：RS為寄存器選擇，高電平時選擇數據寄存器、低電平時選擇指令寄存器。第5腳：R/W為讀寫信號線，高電平時進行讀操作，低電平時進行寫操作。當RS和R/W共同為低電平時可以寫入指令或者顯示地址，當RS為低電平R/W為高電平時可以讀忙信號，當RS為高電平R/W為低電平時可以寫入數據。第6腳：E端為使能端，當E端由高電平跳變成低電平時，液晶模塊執行命令。第7～14腳：D0～D7為8位雙向數據線。第15腳：背光源正極。第16腳：背光源負極。4）其與單片機的連接如圖27所示。 圖27 LCD連接圖 循跡模塊采用兩個光電傳感器組成檢測電路。探測路面黑線的大致原理是:光線照射到路面并反射，由于黑線和白紙的反射系數不同，根據接收到的反射光強弱判斷是否沿黑線前進[10]。在車底中部安裝了三組光電傳感器，將他們置于運行軌跡中間，其間距調整為大于黑線的寬度。光電傳感器接受到不同的顏色后會有不同的電平輸出。本電路中當光電傳感器檢測到黑色，三腳輸出為高電平。檢測到白色，三腳輸出為低電平。實際行駛時，只有當兩個色標傳感器同時檢測為高電平，中間光電傳感器檢測到低電平小車才直線運行，否則運用差步原理，調整方向。檢測電路如圖28。 圖28 循跡電路圖第三章 軟件設計 PWM控制本系統采用PWM來調節直流電機的速度。PWM是通過控制固定電壓的直流電源開關頻率,從而改變負載兩端的電壓,進而達到控制要求的一種電壓調整方法。PWM可以應用在許多方面,如電機調速、溫度控制、壓力控制等。在PWM驅動控制的調整系統中,按一個固定的頻率來接通和斷開電源,并根據需要改變一個周期內“接通”和“斷開”時間的長短。通過改變直流電機電樞上電壓的“占空比”來改變平均電壓的大小,從而控制電動機的轉速。因此,PWM又被稱為“開關驅動裝置”。在脈沖作用下,當電機通電時,速度增加；電機斷電時,速度逐漸減少。只要按一定規律,改變通、斷電的時間,即可讓電機轉速得到控制。本系統中