省赛论文C题智能小车Word格式.docx
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控制LCD显示的MCU有时间、路程、速度、金属检测模块，控制小车动作的MCU
有黑线、金属检测、电机控制模块。
1.4显示方案的决定
显示可采用LCD和LED两种方案。
照顾到题目要求显示多个参数和为了简化电路和算法。
我们决定采用，用户界面良好的LCD1602来实现显示。
1.5电机的比较和选择
使用两个直流机。
一个电机用来控制前轮的方向转动，后轮采用PWM控制电机前进速度。
直流机的扭矩大，但是不好控制，且不易于立即停止。
使用两个步进机对后轮驱动。
转弯时，只需控制一边的步进机的速度小于另一边的速度。
采用两个步进机控制很方便，但是两个步进机与小车一起的机械结构不好构造。
方案三：
前轮直流机驱动，后轮步进机驱动。
利用直流机的扭矩大的特性，控制转弯。
利用步进机的精确步进来控制小车前进、加速、减速、前进。
采用此方案符合要求。
二、系统的设计
2.1、总体设计
本设计分为两个MCU共6个模块：
前轮直流机驱动电路、后轮步进机驱动电路、轨迹探测模块、测距、测速及显示模块、金属探测模块。
前轮舵机驱动电路用于转向控制；
后轮步进机驱动电路用于速度控制；
探测模块利用反射式红外发射接收器对黑色轨道进行寻迹；
金属探测模块用于检测路过路径中探测黑线中和黑线外的金属。
控制显示部分的MCU：
控制小车的MCU：
2.2硬件系统设计
驱动电路使用步进机进行驱动。
实际电路图如下：
所用到的步进机的型号是PM42L-048-SYMG，工作电压2V~24V，两相四线。
2.2.2车转弯系统
前轮的转弯控制采用舵机转弯控制，舵机用调速控制芯片L298控制正反转。
为确保在行驶过程小车各部件均能正常工作且相互之间不收影响，我们使用了三组电源为不同模块提供工作电压。
其中：
其中一组12V电源为步进电机供电，另一组6V电源为直流机供电，一组5V为控制电路供电。
如此安排既满足了电机、电路的供电要求，也不会使电路系统因电压过大而烧坏，同时避免了各个系统之间的干扰。
2.2.4金属探测报警系统
金属探测系统采用FELING公司的LGA12M-5N1金属探测器。
工作电压6V到36V，工作电流20-200mA，有效探测距离为5mm。
我们采用P3.5，P3.6，P3.7作为金属探测器的接口，当出现低点平时为检测出金属。
将其安装于车头，分中间和两侧安装。
当检测到有金属时，输出至LED指示报警。
2.2.5寻轨系统
将9个反射式红外接收器
分布于小车头部，检测到黑线时，信号分别经过LM324比较电压，并把比较后得到的信号传送给单片机的P0口检测，检测黑线输出为高电平，否则为低电平。
2.2.6测速系统，测路程，计时系统
2.3软件系统
三、系统调试
系统功能：
该智能小车以宽度20mm，弧半径500mm黑色引导线为作为引导完成左行90°
，和右行90°
，并直行等功能。
并实时检测并显示小车速度、行驶路程、行驶时间和检测到的金属数目和金属位置。
在检测到铁片时能提示，会停车5秒并报警。
并在引导线中间断开时仍能够在规定时间内完成整个路程。
测试表
直道最大速度（cm/s）
直道最小速度（cm/s）
完成时间
测量总路程
（cm）
轨道上金属数
轨道外金属数
金属总数
球丢落次数
金属1位置
金属2位置
金属3位置
金属4位置
金属5位置
外
金属6位置
1
8
5
1:
41’
224
4
21
cm
82
149cm
181cm
120cm
171cm
2
7
43’
227
6
20
80
149
179cm
未测
3
40’
219
19
150cm
180cm
119cm
170cm
结果分析：
最大速度与最小速度均能较好的符合要求。
记录的完成时间，测量的路程均符合要求，很好的符合了行走的任务。
轨道内的金属均能检测到，但轨道外的金属有一次为能检测到，主要原因是舵机拐弯时偏离金属片，正好没有检测到金属。
其他次检测都符合要求。
小车行走稳定，小球未曾丢落。
该项符合要求。
总体上我们得小车符合实验要求。
性能表现良好。
四、总结
本系统以两个51单片机为核心控制器，分别控制LCD显示信息，和小车动作。
自动进行黑线寻轨，和金属检测。
以我们测试的数据来看我们的系统架构设计合理，功能电路实现较好，系统性能优良、稳定，我们的小车较好地达到了题目要求的各项指标。
【1】《51单片机C语言应用程序设计实例精讲》/戴佳戴卫恒编著－电子工业出版社，2006.4
【2】童诗白,华成英.模拟电子技术基础[M].北京:
高等教育出版社,2001.
【3】《MCS-51单片机应用开发实用子程序》/边春元王志强编著－人民邮电出版社，2005.9
【6】《8051单片机实践与应用》/吴金戎沈庆阳郭庭吉编著－清华大学出版社，2002.9
【7】《机器人设计与控制》/美丹尼斯.克拉克－科学出版社，2004.
附录
控制MCU程序清单
;
小车控制程序
;
--------------------------
RTURNBITP1.5;
左转
LTURNBITP1.6;
右转
BEGAINBITP1.0;
开始的按键
STOP_KEYBITP1^1
MIDDLEBITP0.4;
中间探测器
LEFTBITP0.5;
左边探测器
RIGHTBITP0.3;
右边探测器
LLEFTBITP0.6;
次左边探测器
RRIGHTBITP0.2;
次右边探测器
LLLEFTBITP0.7;
最左边探测器
RRRIGHTBITP0.1;
最右边探测器
LLLLEFTBITP3.1
RRRRIGHTBITP3.2
METAL1BITP3.5;
金属探测1
METAL2BITP3.6;
金属探测2
METAL3BITP3.7;
金属探测3
METAL4BITP3.4
METAL5BITP3.3
METAL_ALARMBITP3.0
ORG00H
JMPSTART
START:
CLRLLLLEFT
CLRRRRRIGHT
MOVP2,#00H
MOVP0,#00H
SETBP1^7
SETBSTOP_KEY
SETBLTURN
SETBRTURN
LOOP:
JNBBEGAIN,FOR2;
按钮按了没
JMPLOOP
FOR2:
CALLDELAY1
JNBBEGAIN,$
JMPFOR3
FOR3:
FOR33:
MOVR0,#00H;
开始时的速度
FOR4:
MOVA,R0
MOVDPTR,#TABLE
MOVCA,@A+DPTR
JZFOR33
CPLA
MOVP2,A
CALLCHECK1
;
CALLDELAY1
INCR0
JMPFOR4
CHECK1:
CLRC
MOVR4,#07H;
如果同时有4个以上检测到就是到尽头
MOVR5,#04H
MOVA,P0
CONTINUE:
RLCA
JCCHECK22
DJNZR4,CONTINUE
JMPCHECK23
CHECK22:
DJNZR5,CHECK13
CALLSTOP
CLRSTOP_KEY
JMP$
CHECK13:
DJNZR4,CONTINUE
CHECK23:
JBLEFT,A2
JBRIGHT,A3
JBMIDDLE,A1
JBLLEFT,A2
JBRRIGHT,A3
JBLLLEFT,A2
JBRRRIGHT,A3
JBLLLLEFT,BACK11
JBRRRRIGHT,BACK22
SETBRTURN
RET
BACK11:
CALLBACK1
BACK22:
CALLBACK2
RET
A1:
JNBMETAL1,STOP5S;
检测到金属停5秒
JNBMETAL2,STOP5S
JNBMETAL3,STOP5S
JNBMETAL4,STOP5S
JNBMETAL5,STOP5S
CALLDELAY2;
直线还是加速
A2:
SETBLTURN;
转弯减速
CLRRTURN
A3:
CLRLTURN;
STOP5S:
ORLP2,#0FFH
CLRMETAL_ALARM
CALLDELAY3
SETBMETAL_ALARM
JNBMETAL1,CHECK2;
检测到金属
JNBMETAL2,CHECK2
JNBMETAL3,CHECK2
JNBMETAL4,CHECK2
JNBMETAL5,CHECK2
CHECK2:
FOR55:
FOR6:
JZFOR55
JNBMETAL1,CHECK6;
JNBMETAL2,CHECK6
JNBMETAL3,CHECK6
JNBMETAL4,CHECK6
JNBMETAL5,CHECK6
CHECK6:
CALLCHECK3
JMPFOR6
CHECK3:
JBLEFT,A22
JBRIGHT,A33
JBMIDDLE,A11
JBLLEFT,A22
JBRRIGHT,A33
JBLLLEFT,A22
JBRRRIGHT,A33
JBLLLLEFT,BACK1
JBRRRIGHT,BACK2
BACK1:
MOVR3,#30H
SETBRTURN
CLRLTURN
FOR99:
FOR8:
MOVDPTR,#TABLE1
JZFOR99
CALLDELAY1
INCR0
DJNZR3,FOR8
BACK2:
MOVR3,#30H
SETBLTURN
CLRRTURN
FOR88:
FOR7:
JZFOR88
DJNZR3,FOR7
A11:
A22:
CLRRTURN
A33:
STOP:
DELAY1:
MOVR7,#50;
减速延时
D1:
MOVR6,#248
DJNZR6,$
DJNZR7,D1
DELAY2:
MOVR1,#50;
加速延时
D2:
MOVR2,#248
DJNZR2,$
DJNZR1,D2
DELAY3:
MOVR1,#05;
延时5秒
D22:
CALLDELAY4
DJNZR1,D22
DELAY4:
MOVR5,#100
D3:
MOVR6,#20
D4:
MOVR7,#248
DJNZR7,$
DJNZR6,D4
DJNZR5,D3
TABLE1:
DB0cH,09H,03H,06H;
步进机的码表
DB00H
TABLE:
DB0cH,06H,03H,09H
END
显示MCU程序清单
//------------------------
//小车显示程序
#include<
reg51.h>
math.h>
#definedisplay_portP2//definelcddisplayports
#definesmall_distance27//definethesmallunitofdistance
sbitRS=P0^5;
sbitRW=P0^6;
sbitE=P0^7;
sbitALARM=P1^3;
sbitmetal1_port=P1^5;
//definetheportfordetectthemetals
sbitmetal2_port=P1^6;
sbitmetal3_port=P1^7;
sbitmetal4_port=P1^4;
sbitmetal5_port=P1^3;
sbitBEGAIN=P1^0;
sbitSTOP=P1^1;
unsignedchartime_count=20;
//definethecountforonesecond
intdistance=0;
//definethedistanceofcarrunning
unsignedchardistance_reg=0;
unsignedcharminute=0;
//registerfortime
unsignedcharsecond=0;
unsignedcharspeed=0;
unsignedchartime_key=0;
//estimatethesignalofsecond
unsignedcharmetal_key=0;
//estimatethesignalofmetal
unsignedcharmetal1=0;
//definethedistancesofeverymetals
unsignedcharmetal2=0;
unsignedcharmetal3=0;
unsignedcharmetal4=0;
unsignedcharmetal5=0;
unsignedcharmetal_count=0;
//definethecountofmetals
unsignedcharCOLON=0x3a;
//definethelettersforlcdtodisplay
unsignedcharNULL=0x20;
unsignedcharT=0x54;
unsignedcharS=0x53;
unsignedcharD=0x44;
unsignedcharM=0X4d;
unsignedcharnumcode[]={0x30,0x31,0x32,0x33,0x34,0x35,0x36,0x37,0x38,0x39};
unsignedchartimes[]={0x00,0x00,0x00,0x00};
//regitersfortimedistanceandmetalfordisplay
unsignedcharspeeds[]={0x00,0x00};
unsignedchardistances[]={0x00,0x00,0x00};
unsignedcharmetals1[]={0x00,0x00,0x00};
unsignedcharmetals2[]={0x00,0x00,0x00};
unsignedcharmetals3[]={0x00,0x00,0x00};
unsignedcharmetals4[]={0x00,0x00,0x00};
unsignedcharmetals5[]={0x00,0x00,0x00};
voiddelayl（）//delayforlcdinitial
{
unsignedchari,j;
i=0x05;
j=0xFF;
while（i--）
while（j--）;
}
voidenable（void）//enabledatesforlcd
RS=0;
RW=0;
E=0;
delayl（）;
E=1;
voidwrite（void）//writedatesforlcd
RS=1;
voidtime_run（）//timedeal
second++;
if（second>
=60）
{
second=0;
minute++;
if（minute>
=10）
minute=0;
}
}
timer（）interrupt1using1//0.05secondinterrupt
time_count--;
if（time_count==0）
time_key=1;
time_count=20;
TH0=（65536-50000）/256;
TL0=（65536-50000）%256;
voidlcd_initial（）//lcdinitial
{
display_port=0x01;
enable（）;
display_port=0x38;
display_port=0x0e;
display_port=0x06;
display_port=0x80;
voiddate_initial（）//datesinitial
times[0]=numcode[minute];
times[1]=COLON;
times[2]=numcode[second/10];
times[3]=numcode[second%10];
speeds[0]=numcode[speed/10];
speeds[1]=numcode[speed%10];
distances[0]=numcode[distance/100];
distances[1]=numcode[（distance/10）%10];
distances[2]=numcode[distance%10];
metals1[0]=numcode[metal1/100];
metals1[1]=numc
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