【正文】 摘 要（關(guān)鍵詞：智能車(chē) AT89S52 單片機(jī) 金屬感應(yīng)器 霍爾元件 1602LCD）智能作為現(xiàn)代的新發(fā)明，是以后的發(fā)展方向，他可以按照預(yù)先設(shè)定的模式在一個(gè)環(huán)境里自動(dòng)的運(yùn)作，不需要人為的管理，可應(yīng)用于科學(xué)勘探等等的用途。智能電動(dòng)車(chē)就是其中的一個(gè)體現(xiàn)。本次設(shè)計(jì)的簡(jiǎn)易智能電動(dòng)車(chē)，采用AT89S52單片機(jī)作為小車(chē)的檢測(cè)和控制核心；采用金屬感應(yīng)器TLQ5MC來(lái)檢測(cè)路上感應(yīng)到的鐵片，從而把反饋到的信號(hào)送單片機(jī)，使單片機(jī)按照預(yù)定的工作模式控制小車(chē)在各區(qū)域按預(yù)定的速度行駛，并且單片機(jī)選擇的工作模式不同也可控制小車(chē)順著S形鐵片行駛；采用霍爾元件A44E檢測(cè)小車(chē)行駛速度；采用1602LCD實(shí)時(shí)顯示小車(chē)行駛的時(shí)間，小車(chē)停止行駛后，輪流顯示小車(chē)行駛時(shí)間、行駛距離、平均速度以及各速度區(qū)行駛的時(shí)間。本設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，較容易實(shí)現(xiàn)，但具有高度的智能化、人性化，一定程度體現(xiàn)了智能。目 錄1 設(shè)計(jì)任務(wù)………………………………………………………………………………3 要求………………………………………………………………………………32 方案比較與選擇………………………………………………………………………4 ………………………………………………………………………4 LCD顯示模塊………………………………………………………………………5 ……………………………………………………………………………5 ……………………………………………………………………………6 ………………………………………………………………………73 程序框圖………………………………………………………………………………74 系統(tǒng)的具體設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)………………………………………………………………9 ………………………………………………………………………9 LCD顯示模塊………………………………………………………………………9……………………………………………………………………………9……………………………………………………………………………9………………………………………………………………………9………………………………………………………………………95 最小系統(tǒng)圖……………………………………………………………………………106 最終PCB板圖…………………………………………………………………………127 系統(tǒng)程序………………………………………………………………………………138 致謝……………………………………………………………………………………469 參考文獻(xiàn)……………………………………………………………………………4710 附錄…………………………………………………………………………………481. 設(shè)計(jì)任務(wù)：設(shè)計(jì)并制作了一個(gè)智能電動(dòng)車(chē)，其行駛路線滿足所需的要求。 要求： 基本要求：（1）分區(qū)控制：如（圖1）所示：（圖1） 車(chē)輛從起跑線出發(fā)（出發(fā)前，車(chē)體不得超出起跑線）。在第一個(gè)路程C~D區(qū)（3～6米）以低速行駛，通過(guò)時(shí)間不低于10s；第二個(gè)路程D～E區(qū)（2米）以高速行駛，通過(guò)時(shí)間不得多于4秒；第三個(gè)路程E~F區(qū)（3～6米）以低速行駛，通過(guò)時(shí)間不低于10s。 （2）小車(chē)能自動(dòng)記錄、顯示行駛時(shí)間、行駛距離以及行駛速度，還能記錄每段所走的時(shí)間，從而判斷是否符合課程設(shè)計(jì)要求。（記錄顯示裝置要求安裝在車(chē)上）。 發(fā)揮部分：S型控制：如（圖2）所示：（圖2）車(chē)輛沿著S形鐵片行駛，自動(dòng)轉(zhuǎn)彎，自動(dòng)尋找正確方向和鐵片。當(dāng)離開(kāi)S型鐵片跑道或者感應(yīng)不到鐵片一段時(shí)間的時(shí)候，小車(chē)自動(dòng)停止，并記錄行駛時(shí)間，路程，平均速度并通過(guò)LCD顯示出來(lái)。2. 方案比較與選擇：根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)要求，并且根據(jù)我們自己的需要而附加的功能，該電路的總體框圖可分為幾個(gè)基本的模塊，框圖如（圖3）所示：（圖3） 路面檢測(cè)模塊：采用鐵片感應(yīng)器TLQ5MC來(lái)檢測(cè)路面上的鐵片從而給單片機(jī)中斷脈沖。原理圖接線如（圖4）所示：（圖4） LCD顯示模塊：采用1602LCD，由單片機(jī)的總線模式連接。為節(jié)約電源電量并且不影響LCD的功能，LCD的背光用單片機(jī)進(jìn)行控制，使LCD的背光在小車(chē)行駛的過(guò)程中不亮，因?yàn)槲覀儾槐乜雌滹@示；在其它我們需要看顯示的內(nèi)容的時(shí)候LCD背光亮。 測(cè)速模塊： 方案1：采用采用霍爾開(kāi)關(guān)元器件A44E檢測(cè)輪子上的小磁鐵從而給單片機(jī)中斷脈沖，達(dá)到測(cè)量速度的作用?；魻栐哂畜w積小，頻率響應(yīng)寬度大，動(dòng)態(tài)特性好，對(duì)外圍電路要求簡(jiǎn)單，使用壽命長(zhǎng)，價(jià)格低廉等特點(diǎn)，電源要求不高，安裝也較為方便?；魻栭_(kāi)關(guān)只對(duì)一定強(qiáng)度的磁場(chǎng)起作用，抗干擾能力強(qiáng)，因此可以在車(chē)輪上安裝小磁鐵，而將霍爾器件安裝在固定軸上，通過(guò)對(duì)脈沖的計(jì)數(shù)進(jìn)行車(chē)速測(cè)量。 方案2：采用紅外傳感器進(jìn)行測(cè)速。但無(wú)論是反射式紅外傳感器還是對(duì)射式紅外傳感器，他們對(duì)都對(duì)外圍環(huán)境要求較高，易受外部環(huán)境的影響，穩(wěn)定性不高，且價(jià)格較為昂貴。通過(guò)對(duì)方案方案2的比較其優(yōu)缺點(diǎn)，綜合多方面因素決定選用方案1，其原理圖接線如（圖5）所示：（圖5） 控速模塊： 方案1：使用功率三極管作為功率放大器的輸出控制直流電機(jī)。線性型驅(qū)動(dòng)的電路結(jié)構(gòu)和原理簡(jiǎn)單，成本低，加速能力強(qiáng)，但功率損耗大，特別是低速大轉(zhuǎn)距運(yùn)行時(shí)，通過(guò)電阻R的電流大，發(fā)熱厲害，損耗大，對(duì)于小車(chē)的長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行不利。 方案2：采用繼電器對(duì)電動(dòng)機(jī)的開(kāi)或關(guān)進(jìn)行控制,缺點(diǎn)是繼電器的響應(yīng)時(shí)間慢,易損壞,壽命較短,可靠性不高。 方案3：采用由雙極性管組成的H橋電路。用單片機(jī)控制晶體管使之工作在占空比可調(diào)的開(kāi)關(guān)狀態(tài)，精確調(diào)整電機(jī)轉(zhuǎn)速。這種電路由于工作在管子的飽和截止模式下，效率非常高；H橋電路保證了可以簡(jiǎn)單地實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速和方向的控制；電子開(kāi)關(guān)的速度很快，穩(wěn)定性也很高，是一種廣泛采用的調(diào)速技術(shù)。綜合3種方案的優(yōu)缺點(diǎn)，決定選擇方案3，其電路原理圖如（圖6）所示：（圖6） 模式選擇模塊：模式選擇模塊通過(guò)一個(gè)74LS00與非門(mén)和兩個(gè)不帶鎖按鈕來(lái)控制單片機(jī)單片機(jī)的兩個(gè)中斷口，從而按動(dòng)按鈕來(lái)選擇小車(chē)走動(dòng)的路型、來(lái)選擇小車(chē)的速度是快速、中速、慢速；走完路程小車(chē)停止后還可以通過(guò)按鈕選擇想要在LCD上想看的信息，比如總時(shí)間、走過(guò)各段路程的時(shí)間、平均速度、總路程等。小車(chē)走動(dòng)的模式選擇有：（1） 直線型：滿足設(shè)計(jì)任務(wù)的基本要求，能穩(wěn)定的走完全程。之后按順序循環(huán)不斷的顯示走完全程所用的時(shí)間、走完高速區(qū)所用的時(shí)間和走完低速區(qū)所用的時(shí)間這三個(gè)時(shí)間；或者可以通過(guò)兩個(gè)按鈕以及LCD顯示的菜單選擇所要看的內(nèi)容如平均速度、全程距離以及那三個(gè)時(shí)間。（2） S型：滿足設(shè)計(jì)任務(wù)的發(fā)揮部分的要求，小車(chē)能自動(dòng)的感應(yīng)到在前面或在后面鐵片，即第一次轉(zhuǎn)彎后若感應(yīng)到的是錯(cuò)誤的方向，則小車(chē)會(huì)后退自動(dòng)調(diào)整方向，沿著S型的鐵片走。當(dāng)走完S型鐵片后的一定時(shí)間里，小車(chē)自動(dòng)停止。之后自動(dòng)進(jìn)入菜單由我們自己選擇要看的內(nèi)容時(shí)間、平均速度和所走的距離。（3）自動(dòng)型：小車(chē)先以一定的速度走完全程，之后再以一定的速度倒退回起點(diǎn)，再調(diào)整速度在一定的時(shí)間內(nèi)走完全程。走完后LCD顯示的內(nèi)容與直線型顯示的內(nèi)容一樣。3. 程序框圖：?jiǎn)纹瑱C(jī)主程序框圖、速度感應(yīng)程序框圖和鐵片感應(yīng)程序框圖分別如（圖7）所示。(圖7)4．系統(tǒng)的具體設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)： 路面檢測(cè)模塊： 應(yīng)用一個(gè)金屬感應(yīng)器，安裝在車(chē)盤(pán)下，離地略小于或約四毫米。當(dāng)金屬傳感器檢測(cè)到鐵片時(shí)將對(duì)單片機(jī)發(fā)送中斷信號(hào)，單片機(jī)運(yùn)行中斷，改變輸給電機(jī)驅(qū)動(dòng)信號(hào)的電壓占空比來(lái)控制小車(chē)的速度。 LCD顯示模塊：采用1602LCD，由單片機(jī)的總線模式連接。為節(jié)約電源，LCD的背光用單片機(jī)進(jìn)行控制。 測(cè)速模塊：通過(guò)霍爾元件感應(yīng)磁鐵來(lái)產(chǎn)生脈沖(當(dāng)霍爾元件在離磁場(chǎng)較近時(shí)輸出會(huì)是高電平，其它時(shí)候是低電平)，一個(gè)車(chē)輪均勻放四個(gè)小磁鐵，計(jì)算一秒所得的脈沖數(shù)，從而計(jì)算出一秒小車(chē)輪子轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)，再測(cè)量出小車(chē)車(chē)輪周長(zhǎng)即可計(jì)算出小車(chē)當(dāng)前速度，累加可得到當(dāng)前路程。 控速模塊：考慮到元器件的缺少以及我們所用的電路的驅(qū)動(dòng)電機(jī)的電路原理圖和和小車(chē)自帶的電路的電機(jī)驅(qū)動(dòng)原理圖一樣，所以暫時(shí)使用小車(chē)自帶的電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路圖。 復(fù)位電路模塊：?jiǎn)纹瑱C(jī)的復(fù)位電路通過(guò)手動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)，復(fù)位電路圖如（圖8）所示。（圖8） 模式選擇模塊：兩個(gè)中斷口使用和感應(yīng)鐵片、感應(yīng)速度所使用的中斷口一樣，通過(guò)一個(gè)與非門(mén)和按鈕控制。原理圖如（圖9）所示：（圖9）5．最小系統(tǒng)圖： 該系統(tǒng)主要用到的是單片機(jī)，所以主要的部分是最小系統(tǒng)圖，該最小系統(tǒng)圖如（圖10）所示： （圖12）6. 最終PCB板圖：該最小系統(tǒng)的最終PCB板圖（包括LCD接口以及其他的外部擴(kuò)展電路部分，考慮到最小系統(tǒng)的簡(jiǎn)潔以及容易看懂，外部擴(kuò)展電路不在最小系統(tǒng)圖上顯示。）分別如（圖11）、（圖12）所示：（圖11）（圖12）7．系統(tǒng)程序：按照預(yù)定的功能，系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)預(yù)定的功能的程序如下所示：include include /********************************************************************************\** 宏定義區(qū) **\********************************************************************************//* LCD模塊 */define LCD_RW P2_6 //讀寫(xiě)控制端define LCD_RS P2_7 //數(shù)據(jù)命令選擇端define LCD_E P2_5 //執(zhí)行使能端define LCD_Data P1 //P1口define Write 0x00 //低電平寫(xiě)入define Read 0x01 //高電平讀出define Data 0x01 //高電平選擇數(shù)據(jù)define Cmd 0x00 //低電平選擇命令define Enable 0x00 //躍變到低電平時(shí)執(zhí)行命令define Disable 0x01 define True 0x01define False 0x00define LCD_Init 0x38 //初始化模式 define LCD_DispCtr 0x0C //開(kāi)顯示及光標(biāo)設(shè)置define LCD_CloseCtr 0x08 //關(guān)顯示define LCD_CLS 0x01 //清屏幕define LCD_EnterSet 0x06 //顯示光標(biāo) define Busy P1_7 //忙信號(hào)/* 測(cè)速/測(cè)距/測(cè)時(shí)模塊 */define CircleLength ///* 控速模塊 */define P03 P0_3 //后電機(jī)define P04 P0_4 //后電機(jī)define P01 P0_1 //前電機(jī)define P02 P0_2 //前電機(jī)define P31 P0_5 //控制液晶背光define P33 P3_3/* 菜單選擇模塊 */define Line 0x00 //0代表直線模式define Curve 0x01 //1代表S型模式define Normal 0x00 //0 代表正常速度define Low 0x01 //1 代表低速define High 0x02 //2 代表高速/*********************************************************************************\** 全局函數(shù)聲明區(qū) **\*********************************************************************************//* LCD模塊