自动往返小车.docx
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自动往返小车
目录
1.系统设计2
1.1总体设计方案2
1.1.1设计要求2
1.1.2设计思路3
1.1.3方案论证与比较3
1.1.4系统组成4
2.单元电路设计5
2.1电动机驱动模块5
2.2路面黑线检测模块5
2.3车速及路程检测模块6
3.软件设计6
3.1单片机主控制程序6
3.1.1定时器服务程序6
3.1.2限速子程序6
4.系统测试6
4.1测试使用的仪器6
4.2指标测试和测试的结果7
5.小车电路总原理图7
6.小结8
7.参考文献8
自动往返小车
1.系统设计
1.1总体设计方案
1.1.1设计要求
1.车辆从起跑线出发（出发前，车体不得超出起跑线），到达终点先后停留10s，然后自动返回起跑线（允许倒车返回）。
往返一次的时间应力求最短（从合上电源开关开始计时）。
2.到达终点线和返回起跑线时，停车位置离起跑线和终点线偏差应最小（以车辆中心点与终点线或起跑线中心之间距离作为偏差的测量值）。
3.D-E之间为限速去，车辆往返均要求以低俗通过，通过时间不得少于8s，但不允许在限速区内停车。
4.自动记录、显示一次往返时间（记录显示装置要求安装在车上）。
5.自动记录、先是行驶距离（记录显示装置要求安装在车上）。
1.1.2设计思路
1.1.3方案论证与比较
1.电动机驱动调速模块
方案一:
采用电阻网络或数字电位器调整电动机的分压，从而达到调速的目的。
但是电阻网络只能实现有级调速，而数字电阻的元器件价格比较昂贵。
更主要的问题在于一般电动机的电阻很小，但电流很大;分压不仅会降低效率，而且实现很困难。
方案二:
采用继电器对电动机的开或关进行控制，通过开关的切换对小车的速度进行调整。
这个方案的优点是电路较为简单，缺点是继电器的响应时间慢、机械结构易损坏、寿命较短、可靠性不高。
方案三:
采用由达林顿管组成的H型PWM电路。
用单片机控制达林顿管使之工作在占空比可调的开关状态，精确调整电动机转速。
这种电路由于工作在管子的饱和截止模式下，效率非常高;H型电路保证了可以简单地实现转速和方向的控制;电子开关的速度很快，稳定性也极强，是一种广泛采用的PWM调速技术。
基于上述理论分析，拟选择方案三。
2.路面黑线探测模块
探测路面黑线的大致原理是:
光线照射到路面并反射，由于黑线和白纸的反射系数不同，可根据接收到的反射光强弱判断是否到达黑线。
方案一:
可见光发光二极管与光敏二极管组成的发射-接收电路。
这种方案的缺点在于其他环境光源会对光敏二极管的工作产生很大干扰，一旦外界光亮条件改变，很可能造成误判和漏判;虽然采取超高亮发光管可以降低一定的干扰，但这又将增加额外的功率损耗。
方案二:
不调制的反射式红外发射-接收器。
由于采用红外管代替普通可见光管，可以降低环境光源干扰;但如果直接用直流电压对管子进行供电，限于
管子的平均功率要求，工作电流只能在1OM左右，仍然容易受到干扰。
方案三:
脉冲调制的反射式红外发射-接收器。
考虑到环境光干扰主要是直流分量，如果采用带有交流分量的调制信号，则可大幅度减少外界干扰;另外，红外发射管的最大工作电流取决于平均电流，如果使用占空比小的调制信号，在平均电流不变的情况下，瞬时电流可以很大（50-100mA），这样也大大提高了信噪比。
基于上述考虑，拟采用方案三。
3.车轮检速及路程计算模块
方案一:
采用霍尔集成片。
该器件内部由三片霍尔金属板组成，当磁铁正对金属板时，由于霍尔效应，金属板发生横向导通，因此可以在车轮上安装磁片，而将霍尔集成片安装在固定轴上，通过对脉冲的计数进行车速测量。
方案二:
受鼠标的工作原理启发，采用断续式光电开关。
由于该开关是沟槽结构，可以将其置于固定轴上，再在车轮上均匀地固定多个遮光条，让其恰好通过沟槽，产生一个个脉冲。
通过脉冲的计数，对速度进行测量。
以上两种都是比较可行的转速测量方案。
尤其是霍尔元件，在工业土得到广泛采用。
但是在本题中，小车的车轮较小，方案一的磁片密集安装十分困难，容易产生相互干扰。
相反，方案二适用于精度较高的场合，可以车轮上加较多的遮光条来满足脉冲计数的精度要求，因此拟采用方案二。
1.1.4系统组成
2.单元电路设计
2.1电动机驱动模块
2.2路面黑线检测模块
2.3车速及路程检测模块
2.软件设计单片机主控制程序
#include
#include
#defineucharunsignedchar
#defineuintunsignedint
sbitP1_0=P1^0;
sbitP1_1=P1^1;
sbitP1_2=P1^2;
sbitP1_3=P1^3;
floatf=0;
inta,counter;
ucharLED0_data,LED1_data,LED2_data,LED3_data,LED4_data,LED5_data,i=0;
ucharcodesegcode[]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90};//低电平有效
voiddisplay（）;
voiddelay_10us（uintm）;
voiddelay_ms（uintn）;
voidting（）;
voidzheng（）;
//voidfan（）;
voidzheng_jiansu（）;
//voidfan_jiansu（）;
voidinit（）
{
TMOD=0x51;
TL0=（65536-20000）%256;
TH0=（65536-20000）/256;
TL1=0;
TH1=0;
TR0=1;
TR1=1;
ET0=1;
EA=1;
IT0=1;//脉冲方式
EX0=1;//开外部中断0:
加速
}
voiddectobit（intdec）
{
LED5_data=dec/100000;
dec=dec%100000;
LED4_data=dec/10000;
dec=dec%10000;
LED3_data=dec/1000;
dec=dec%1000;
LED2_data=dec/100;
dec=dec%100;
LED1_data=dec/10;
dec=dec%10;
LED0_data=dec;
}
voiddisplay（）
{
P2=0X08;
}
voidmain（）
{
init（）;
while
（1）
{
dectobit（f）;
display（）;
if（a==1）zheng（）;
if（a==2）zheng（）;
if（a==3）zheng_jiansu（）;
if（a==4）zheng（）;
if（a==5）ting（）;
}
}
voidzheng（）
{
P1_1=1;
P1_0=0;
P1_2=0;
P1_3=1;
delay_10us（2000）;
P1_0=1;
P1_2=1;
delay_ms（10）;
}
voidzheng_jiansu（）
{
P1_1=1;
P1_0=0;
P1_2=0;
P1_3=1;
delay_10us（1000）;
P1_0=1;
P1_2=1;
delay_ms（5）;
}
/*
voidfan（）
{
P1_0=1;
P1_1=0;
P1_2=1;
P1_3=0;
delay_10us（2000）;
P1_1=1;
P1_3=1;
delay_ms（10）;
}
voidfan_jiansu（）
{
P1_0=1;
P1_1=0;
P1_2=1;
P1_3=0;
delay_10us（1000）;
P1_1=1;
P1_3=1;
delay_ms（5）;
}*/
voidting（）
{
P1=0xff;
}
voiddelay_ms（uintn）//n个1ms延时程序
{uinti;
for（;n>0;n--）
for（i=0;i<124;i++）;//1ms软件延时
}
voiddelay_10us（uintm）//10us延时
{
while（m--）
{
_nop_（）;
_nop_（）;_nop_（）;_nop_（）;
_nop_（）;_nop_（）;_nop_（）;
}
}
voidtimer0（）interrupt1
{
TL0=（65536-20000）%256;
TH0=（65536-20000）/256;
++i;
if（i==50）
{
i=0;
f=（TH1*256+TL1/100）;
TH1=0;
TL1=0;
}
}
voidwaibu0（）interrupt0
{
counter++;
if（counter==6）
{
a++;
if（a>8）a=0;
counter=0;
}
}
4.系统测试
4.1测试使用的仪器
数字万用表，秒表，示波器
4.2指标测试和测试的结果
5.小车电路总原理图
电路原理图
PCB板图
6.小结
历时一段时间的实验设计已经告一段落。
经过自己不断的搜索努力以及同学、老师们的耐心指导和热情帮助，本设计已经基本完成。
在这段时间里，老师、同学严谨的治学态度和热忱的工作作风令我们十分钦佩，他们的指导使我们受益非浅。
同时校图书馆的开放也为我们的设计提供了大量的实习资料。
通过这次设计，使我们深刻地认识到学好专业知识的重要性，也理解了理论联系实际的含义，并且检验了大学的学习成果。
虽然在这次设计中对于知识的运用和衔接还不够熟练，但是我们将在以后的工作和学习中继续努力、不断完善。
这段时间的设计是对过去所学知识的系统提高和扩充的过程，为我们今后的发展打下了良好的基础。
由于自身水平有限，设计中一定存在很多不足之处，敬请老师批评指正。
我们会再接再厉，争取获得更大的进步！
7.参考文献
Ø安徽财贸职业学院应用电子教研室组编。
《电子产品装配与调试》
Ø陈永真、宁武和蓝和慧主编。
新编全国大学生电子设计竞赛试题精解选.北京：
电子工业出版社，2009
Ø张建民主编。
自动控制原理.北京：
中国电力出版社，2010
Ø赵负图主编。
传感器集成电路手册,第一版,化学工业出版社,2004
Ø王静霞主编。
单片机应用技术（C语言版）.北京：
电子工业出版社，2009
Ø梅开乡等主编。
电子电路设计与制作。
北京:
北京理工大学出版社，2010
Ø刘涳主编。
电气及自动化专业毕业设计宝典。
陕西：
西安电子科技大学出版社，2008
Ø朱定华主编。
《单片机原理及接口技术》
Ø马忠梅主编。
《单片机的C语言应用程序设计》
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