1、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:102010330420101032152010103122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
2、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
3、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
4、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
5、,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
6、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。EN A(B)IN1(IN3)IN2(IN4)电机运行情况HHL正转HLH反转H同IN2(IN4)同IN2(IN4)快速停止LXX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
7、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NY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EN A(B)IN1(IN3)IN2(IN4)电机运行情况HHL正转HLH反转H同IN2(IN4)同IN2(IN4)快速停止LXX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.
8、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:#includeT#define uchar unsigned char#define uint unsigned intvoid trigon(uint ,uint ,uint ,uint ,uint ,uint);void round(uint ,uint);void rectangle(uint, uint, uint, uint, uint ,uint, uint, ui
9、nt);void delay(uint k);void PWMA(uchar n);void PWMB(uchar n);uchar keys();sbit P3_2=P32;sbit P3_3=P33;void main()uchar key;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=0x
10、fe)/ c d e f g h 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)/ c d e f g h i jrectangle(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);void time
11、r0() interrupt 1num0+;void timer1() interrupt 3num1+;TH1=(65536-50000)/256;TL1=(65536-50000)%256;void trigon(uint c,uint d,uint e,uint f,uint g,uint h)uint aa,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)
12、;if(num1c+1)&num1(aa+1)&num1(bb+1)&num1(cc+1)&num1(dd+1)&num1ee) /停止num1=0;num0=0;P1=0xf0;jump=1;P3_2=0;P3_3=0;key=0;void PWMA(uchar n)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 第 15 页 共 15 页
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