基于单片机的多功能智能小车设计带程序.doc

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1、程序已经验证可行目录摘要ⅠABSTRACTⅡ第1章设计任务11.1要求1第二章方案比较与选择22.1路面检测模块22.2LCD显示模块32.3测速模块32.4控速模块32.5模式选择模块4第3章程序框图5第4章系统的具体设计与实现74.1路面检测模块74.2LCD显示模块74.3测速模块74.4控速模块74.5复位电路模块74.6模式选择模块8第5章最小系统图8第6章最终PCB板图10总结12参考文献13致谢14附录151设计任务设计并制作了一个智能电动车,其行驶路线满足所需的要求。1.1要求1.1.1基本要求(1)分区控制:如(图1)所示:1.1车辆从起跑线出发(

2、出发前,车体不得超出起跑线)。在第一个路程C~D区(3~6米)以低速行驶,通过时间不低于10s;第二个路程D~E区(2米)以高速行驶,通过时间不得多于4秒;第三个路程E~F区(3~6米)以低速行驶,通过时间不低于10s。(2)小车能自动记录、显示行驶时间、行驶距离以及行驶速度,还能记录每段所走的时间,从而判断是否符合课程设计要求。(记录显示装置要求安装在车上)。1.1.2发挥部分S型控制:如(图2)所示:(图2)车辆沿着S形铁片行驶,自动转弯,自动寻找正确方向和铁片。当离开S型铁片跑道或者感应不到铁片一段时间的时候,小车自动停止,并记录行驶时间,路程,平均速度并通过

3、LCD显示出来。第2章方案比较与选择根据设计任务要求,并且根据我们自己的需要而附加的功能,该电路的总体框图可分为几个基本的模块,框图如(图3)所示:(图3)2.1路面检测模块采用铁片感应器TL-Q5MC来检测路面上的铁片从而给单片机中断脉冲。原理图接线如(图4)所示:(图4)2.2LCD显示模块采用1602LCD,由单片机的总线模式连接。为节约电源电量并且不影响LCD的功能,LCD的背光用单片机进行控制,使LCD的背光在小车行驶的过程中不亮,因为我们不必看其显示;在其它我们需要看显示的内容的时候LCD背光亮。2.3测速模块2.3.1方案1采用采用霍尔开关元器件A44

4、E检测轮子上的小磁铁从而给单片机中断脉冲,达到测量速度的作用。霍尔元件具有体积小,频率响应宽度大,动态特性好,对外围电路要求简单,使用寿命长,价格低廉等特点,电源要求不高,安装也较为方便。霍尔开关只对一定强度的磁场起作用,抗干扰能力强,因此可以在车轮上安装小磁铁,而将霍尔器件安装在固定轴上,通过对脉冲的计数进行车速测量。2.3.2方案2采用红外传感器进行测速。但无论是反射式红外传感器还是对射式红外传感器,他们对都对外围环境要求较高,易受外部环境的影响,稳定性不高,且价格较为昂贵。通过对方案1、方案2的比较其优缺点,综合多方面因素决定选用方案1,其原理图接线如(图5)

5、所示:(图5)2.4控速模块:2.4.1方案1使用功率三极管作为功率放大器的输出控制直流电机。线性型驱动的电路结构和原理简单,成本低,加速能力强,但功率损耗大,特别是低速大转距运行时,通过电阻R的电流大,发热厉害,损耗大,对于小车的长时间运行不利。2.4.2方案2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.此方案的优点是电路较为简单,缺点是继电器的响应时间慢,易损坏,寿命较短,可靠性不高。2.4.3方案3采用由双极性管组成的H桥电路。用单片机控制晶体管使之工作在占空比可调的开关状态,精确调整电机转速。这种电路由于工作在管子的饱和截止模式下

6、,效率非常高;H桥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,稳定性也很高,是一种广泛采用的调速技术。综合3种方案的优缺点,决定选择方案3,其电路原理图如(图6)所示:(图6)2.5模式选择模块模式选择模块通过一个74LS00与非门和两个不带锁按钮来控制单片机单片机的两个中断口,从而按动按钮来选择小车走动的路型、来选择小车的速度是快速、中速、慢速;走完路程小车停止后还可以通过按钮选择想要在LCD上想看的信息,比如总时间、走过各段路程的时间、平均速度、总路程等。小车走动的模式选择有:(1)直线型:满足设计任务的基本要求,能稳定的走完全程。之后按顺序循

7、环不断的显示走完全程所用的时间、走完高速区所用的时间和走完低速区所用的时间这三个时间;或者可以通过两个按钮以及LCD显示的菜单选择所要看的内容如平均速度、全程距离以及那三个时间。(2)S型:满足设计任务的发挥部分的要求,小车能自动的感应到在前面或在后面铁片,即第一次转弯后若感应到的是错误的方向,则小车会后退自动调整方向,沿着S型的铁片走。当走完S型铁片后的一定时间里,小车自动停止。之后自动进入菜单由我们自己选择要看的内容时间、平均速度和所走的距离。(3)自动型:小车先以一定的速度走完全程,之后再以一定的速度倒退回起点,再调整速度在一定的时间内走完全程。走完后LC

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