基于51单片机的智能小车设计报告.docx
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基于51单片机的智能小车设计报告
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一、设计的目的------------------1
二、设计的模块------------------1
三、程序的流程------------------6
四、元器件清单------------------8
五、成品的制作------------------8
六、注意事项--------------------9
七、设计的总结------------------9
设计的目的
智能遥控车地目的主要突出在智能与遥控上，遥控意思明显就是通过某种控制手段使得小车能够实现由控制者控制前进后退等操作；智能可以体现为功能上的智能化。
本作的目的是实现控制小车移动时对前方所存在的威胁进行报警提醒。
设计的模块
此次设计的硬件电路模块大致为五大类，分别是51单片机最小系统模块、电源模块、电机工作驱动模块、超声波报警系统模块、无线控制发射接收模块。
下图为硬件电路框图：
1、单片机最小系统
此模块式是本设计的控制核心模块，单片机最小系统由三部分组成：
STC89C52芯片部分、复位部分（由按键开关、极性电容、10K电阻组成）、晶振部分（由12M石英晶振、两个30PF的瓷片电容组成）。
主要起程序的输入与控制、程序的复位、时间频率控制的作用。
2、无线控制模块
本设计的无线控制模块是由编码芯片PT2262和解码芯片PT2272组成的电路模块组成，工作方式是编码芯片PT2262发出的编码信号由：
地址码、数据码、同步码组成一个完整的码字，解码芯片PT2272接收到信号后，其地址码经过两次比较核对后，VT脚才输出高电平，与此同时相应的数据脚也输出高电平，如果发送端一直按住按键，编码芯片也会连续发射。
3、电机驱动模块
本设计是采用了L298N电机驱动模块来驱动减速电机工作；L298N是ST公司生产的一种高电压、大电流电机驱动芯片。
该芯片采用15脚封装。
主要特点是：
工作电压高，最高工作电压可达46V；输出电流大，瞬间峰值电流可达3A，持续工作电流为2A；额定功率25W。
内含两个H桥的高电压大电流全桥式驱动器，可以用来驱动直流电动机和步进电动机、继电器线圈等感性负载；采用标准逻辑电平信号控制；具有两个使能控制端，在不受输入信号影响的情况下允许或禁止器件工作有一个逻辑电源输入端，使内部逻辑电路部分在低电压下工作；可以外接检测电阻，将变化量反馈给控制电路。
4、超声波测距报警模块
超声波是一种频率比较高的声音,指向性强.超声波测距的原理是利用超声波在空气中的传播速度为已知，测量声波在发射后遇到障碍物反射回来的时间，根据发射和接收的时间差计算出发射点到障碍物的实际距离。
由此可见，超声波测距原理与雷达原理是一样的。
本设计的超声波测距模块是专为智能小车设计的，适合小范围,小空间,封闭空间的场合。
5、电源模块
本设计的电源供给需要三组电源，无线遥控需要一组5V左右的电源供给；小车分两组供电，一为单片机供电所需5V电源（与无线遥控器的电源值一致），二为L298N电机驱动模块供电所需9V电源。
单片机有正负极排针，左负右正，单片机供电线在小车后方红线，接右边排针接通5V电源；9V供电开关在小车左边下板。
程序的流程
上图为单片机程序的流程图
PWM电机脉冲程序：
PWM脉冲程序是驱动电动机工作的程序，PWM程序的编写方式有多种，主要有以定时器控制时间的方式和以占空比产生频率的方式，因为使用定时器的方式不利于后续发展，故而使用占空比的方式来编写PWM程序；以下是部分PWM程序控制电机的示例：
IN1=1;
IN2=0;
for（i=0;i<200;i++）//PWM程序
{
delay（10）;
IN1=~IN1;
}
超声波测距距离计算程序：
超声波测距模块只是起到超声波的发射与接收，对于反射信号的距离并不能检测，这时就需要给系统设定一个计算距离的时间值；下面的程序就是为了用来计算距离而设定的程序：
voidConut（void）
{
time=TH0*256+TL0;//读出T0的计时数值
TH0=0;
TL0=0;//清空计时器
S=（time*1.7）/100;//算出来是CM
if（Mode==0）//非设置状态时
{
if（（S>=700）||flag==1）//超出测量范围显示“-”
{
Feng=0;//蜂鸣器报警
flag=0;
disbuff[0]=10;//“-”
disbuff[1]=10;//“-”
disbuff[2]=10;//“-”
}
else
{
//距离小于报警距
if（S<=BJS）
{
Feng=0;//报警
}
else//大于
{
Feng=1;//关闭报警
}
disbuff[0]=S%1000/100;//将距离数据拆成单个位赋值
disbuff[1]=S%1000%100/10;
disbuff[2]=S%1000%10%10;
}
}
else
{
Feng=1;
disbuff_BJ[0]=BJS%1000/100;
disbuff_BJ[1]=BJS%1000%100/10;
disbuff_BJ[2]=BJS%1000%10%10;
}
}
元器件清单
参数
数量
参数
数量
参数
数量
STC89C52芯片
1
超声波测距模块
1
普通电机
2
40P底座
1
PT2262无线发射模块
1
车轮
4
30P瓷片电容
2
PT2272无线接收模块
1
排针、杜邦线
若干
10U/25V电解电容
1
L298N电机驱动模块
1
合适万用板
3
10K电阻
1
单刀双掷开关
1
电源电池盒
3
1K电阻
1
减速电机
2
5号电池
12
9012三极管
1
按键开关
5
蜂鸣器
1
成品的制作
本作大部分电路都为模块与模块之间的连接，需要人工焊接的电路为单片机最小系统和遥控器的按键电路，其他连接模块均以排针和杜邦线连接；小车分为上下板拼接，为了节省制作成本，小车的下板为本人以万用板为基础，使车轮连接的电动机与万用板连接固定组成小车底盘，这样既不影响电路又能节省成本，上下板的电路通过杜邦线完美连接，中间空出的空间恰好用来放置电池。
下图为小车制作完成的成品图：
注意事项
（1）无线控制的发射接收模块供电电源值应一致或偏差极小，否则解码失败。
（2）无线控制的范围与环境因素相关。
（3）无线控制模块供电不足时，解码信号出现波动，小车运行出现卡顿现象。
（4）超声波测距报警模块电源供给不足时，报警系统异常，蜂鸣器停止工作。
（5）超声波测距报警模块与无线控制模块供电不足时，受程序影响，小车运行前进方式时大机率出现失控现象。
设计的总结
本次设计的最大难点在于程序的融合，因为本作品采用了多个模块连接而成，而各个模块都具有自己的运行程序，把它们融合在一起可谓难度极大；其次的难度在于电机驱动模块的接线方式，因为电机驱动模块是单独的供电模块，在制作初期由于接线的失误，导致了设计的多个错误的产生。
附录：
参考文献
[1]胡汉才．单片机原理及系统设计[M].北京:
清华大学出版社，2012.
[2]郭天祥.51单片机C语言教程.北京:
电子工业出版社，2009.
[3]薛均义，张彦斌.MCS-51系列单片微型计算机及其应用.西安：
西安交通大学出版社，2008.
[4]唐颖，程菊花，任条娟.单片机原理与应用及C51程序设计[M].北京：
北京大学出版社，2011
[5]陈晓东.郑建祥汽车用微机可靠性试验研究[J].汽车与电器.2009.
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