单片机控制智能小车.doc
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单片机项目实验报告
单片机项目报告
智能小车控制
班级:
自动化21091
姓名:
邸维汉刘会丽石钱坤
学号:
1020103304
2010103215
2010103122
目录
一、前言
二、方案设计与论证
1)控制器模块选取
2)电机模块选取
3)电机驱动器模块选取
4)电源模块选取
三、硬件设计
1)主控系统
2)电机模块
3)电机驱动模块
4)电源模块
5)按键模块
四、软件设计
1)直行设计
2)转弯设计
3)调速设计
五、调试中存在的问题
六、参考文献
一、前言:
随着汽车工业的迅速发展,关于汽车的研究也就越来越受人关注。
全国电子大赛和省内电子大赛几乎每次都有智能小车这方面的题目,全国各高校也都很重视该题目的研究。
可见其研究意义很大。
本设计就是在这样的背景下提出的,指导教师已经有充分的准备。
本题目是结合科研项目而确定的设计类课题。
我们设计的智能电动小车该具有圆形运行、三角形运行、矩形运行和三者一起运行的功能。
都是运行一循环自动停车。
根据题目的要求,确定如下方案:
在现有玩具电动车的基础上,加了四个按键,实现对电动车的运行轨迹的启动,并将按键的状态传送至单片机进行处理,然后由单片机根据所检测的各种按键状态实现对电动车的智能控制。
这种方案能实现对电动车的运动状态进行实时控制,控制灵活、可靠,精度高,可满足对系统的各项要求。
本设计采用STC89C52单片机。
以STC89C52为控制核心,利用按键的动作,控制电动小汽车的轨迹。
实现四种运行轨迹。
STC89C52是一款八位单片机,它的易用性和多功能性受到了广大使用者的好评。
二、方案设计与论证
1)控制器模块选取
我们采用STC公司的STC89S52单片机作为主控制器,STC公司的单片机内部资源比起ATMEL公司的单片机来要丰富的多,它在5V供电情况下,最多支持80M晶振、且内部有512B的RAM数据存储器、片内含8k空间的可反复擦些1000次的Flash只读存储器、1K的EEPROM、8个中断源、4个优先级、3个定时器、32个IO口、片机自带看门狗、双数据指针等。
但是不兼容Atmel。
从方便使用的角度考虑,我们选择了此方案
2)电机模块选取
采用普通直流电机。
直流电机运转平稳,精度有一定的保证。
直流电机控制的精确度虽然没有步进电机那样高,但完全可以满足本题目的要求。
通过单片机的PWM输出同样可以控制直流电机的旋转速度,实现电动车的速度控制。
并且直流电机相对于步进电机价格经济。
3)电机驱动器模块选取
采用电机驱动芯片L298N。
L298N为单块集成电路,高电压,高电流,四通道驱动,可直接的对电机进行控制,无须隔离电路。
通过单片机的I/O输入改变芯片控制端的电平,即可以对电机进行正反转,停止的操作,非常方便,亦能满足直流减速电机的大电流要求。
调试时在依照芯片手册,用程序输入对应的码值,能够实现对应的动作。
4)电源模块选取
在本系统中,需要用到的电源有单片机的5V,L298N芯片的电源5V和电机的电源7-15V。
所以需要对电源的提供必须正确和稳定可靠。
用9V的锌电源给前、后轮电机供电,然后使用7805稳压管来把高电压稳成5V分别给单片机和电机驱动芯片供电。
因此为了方便,这里我们采用12V电源给电机供电,再用7805转换成5V电源给单片机使用。
三、硬件设计
小车采用四轮驱动,一侧的前后两个车轮共用一个电机驱动,另外两个前后轮共用一个驱动,调节左右车轮转速从而达到控制转向的目的。
按键模块
单片机最小系统
L298N
电源模块
电机模块
系统结构框图
实物连接:
3.2、电机驱动模块
L298N驱动直流电机,它靠两个引脚控制一个电机的运动。
小车采用四轮驱动,小车两侧的电机短接起来各接到L298N的一个输出端。
通过调制两边轮子的转速或正反转来达到控制小车转向的目的。
芯片引脚和功能如图1,驱动电路如图2。
ENA(B)
IN1(IN3)
IN2(IN4)
电机运行情况
H
H
L
正转
H
L
H
反转
H
同IN2(IN4)
同IN2(IN4)
快速停止
L
X
X
停止
将L298N的IN0、1、2、3,接到P1.0到P1.3上,ENA、ENB接到P3.2、P3.3。
3.3、电机模块
电机模块采用4块电机同时驱动,这里将同一侧电机短接接到L298N的一个输出端。
3.4、电源模块
采用两片7805电压稳压5V后给单片机系统和其他芯片供电供电,但缺点是压降过大,消耗的功率过大,发热量过大。
3.5、按键模块
本系统添加4个按键,用来选择控制小车。
并接于P2.0到P2.3口上。
四、软件设计
是否有键按下?
开始
检测按下哪个键?
运行三角形
运行圆形
运行矩形
N
Y
总体流程图
运行以上3个轨迹
S1按下
S2按下
S3按下
S4按下
4.1、小车直行设计:
若要求小车直走,这需要给4个电机正转命令。
根据L298N芯片手册
ENA(B)
IN1(IN3)
IN2(IN4)
电机运行情况
H
H
L
正转
H
L
H
反转
H
同IN2(IN4)
同IN2(IN4)
快速停止
L
X
X
停止
这里将P1=0xfa。
4.2、小车转弯设计:
若要求小车转弯,需要给一侧电机正转,一侧电机反转或者不旋转。
这样将P1=0xf8或者P1=0xf9.
4.3、小车调速设计:
若要求车调速,只需用PWM来控制L298N的ENA和ENB就可以对小车进行调速。
这里我使用定时器T0的工作模式2自动重装。
并赋初值 TH0=0xf6;TL0=0xf6;
U
产生高频脉冲。
C语言源代码实现:
#include
T
#defineucharunsignedchar
#defineuintunsignedint
voidtrigon(uint,uint,uint,uint,uint,uint);
voidround(uint,uint);
voidrectangle(uint,uint,uint,uint,uint,uint,uint,uint);
voiddelay(uintk);
voidPWMA(ucharn);
voidPWMB(ucharn);
ucharkeys();
sbitP3_2=P3^2;
sbitP3_3=P3^3;
voidmain()
{
ucharkey;
TMOD=0x12;
EA=1;
ET0=1;
ET1=1;
TH0=0xf6;
TL0=0xf6;
TH1=(65536-50000)/256;
TL1=(65536-50000)%256;
TR0=1;
TR1=1;
P2=0XFF;
while
(1)
{
jump=0;
key=keys();
// c稳定运行d转向e稳定运行f转向g稳定运行h转向
if(key==0xfe)//cdefgh
trigon(30,5,30,10,30,16);
if(key==0xfd)
round(13,70);
//c稳定运行d转向e稳定运行f转向g稳定运行h转向i稳定运行j转向
if(key==0xfb)//cdefghij
rectangle(30,4,30,4,30,4,30,16);
if(key==0xf8)
{
trigon(30,5,30,10,30,16);
jump=0;
delay(1000);
round(13,70);
jump=0;
delay(1000);
rectangle(30,4,30,4,30,4,30,16);
}
}
}
voidtimer0()interrupt1
{
num0++;
}
voidtimer1()interrupt3
{
num1++;
TH1=(65536-50000)/256;
TL1=(65536-50000)%256;
}
voidtrigon(uintc,uintd,uinte,uintf,uintg,uinth)
{
uintaa,bb,cc,dd,ee;
aa=c+d;
bb=aa+e;
cc=bb+f;
dd=cc+g;
ee=dd+h;
delay(3000);
num1=0;
num0=0;
while(!
jump&&key!
=0)
{
if(num1=1)//正转稳定运行
{
P1=0xfa;
PWMB(70);
PWMA(70);
}
if((num1>c+1)&&num1<=aa)//转向
{
P1=0xf8;
PWMB(50);
PWMA(80);
}
if(num1>(aa+1)&&num1<=bb)//正转稳定
{
P1=0xfa;
PWMB(70);
PWMA(70);
}
if(num1>(bb+1)&&num1<=cc)//转向
{
P1=0xf8;
PWMB(60);
PWMA(65);
}
if(num1>(cc+1)&&num1<=dd)//正转稳定运行
{
P1=0xfa;
PWMB(70);
PWMA(70);
}
if(num1>(dd+1)&&num1<=ee)//转向
{
P1=0xf8;
PWMB(65);
PWMA(35);
}
if(num1>ee)//停止
{
num1=0;
num0=0;
P1=0xf0;
jump=1;
P3_2=0;
P3_3=0;
key=0;
}
}
}
voidPWMA(ucharn)
{
if(num0 P3_2=1;
else
P3_2=0;
if(num0>=100)
num0=0;
}
五、调试中出现的问题
1.转向时间需要慢慢调,时间长,旋转弧度大;时间短,旋转弧度小。
2.直行时,由于每个电机的性能不一样,导致两侧占空比一样时,小车会存在转弯,这样需要微调占空比。
六、参考文献
[1]楼然苗,李光飞.51系列单片机设计实例.北京航空航天大学出版社
[2]何希才.常用集成电路应用实例.电子工业出版社
[3]王静霞单片机应用技术(C语言版)电子工业出版社
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