基于單片機(jī)的智能化避障小車設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文(編輯修改稿)
2024-07-24 19:24 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 的處理量也不大，又因?yàn)槲覀儗W(xué)習(xí)過單片機(jī)原理及接口技術(shù)，覺得單片機(jī)的特點(diǎn)特別適用于此模塊。首先來說，單片機(jī)體積小。再次，能夠滿足我們對小車控制的要求。對于我們學(xué)生很重要的一點(diǎn)是它價(jià)格便宜。然后是單片機(jī)的選擇問題。由于我們課本上主要介紹了AT89C51和AT89C52單片機(jī)。我們對這類單片機(jī)比較熟悉，使用起來比較容易上手。但是在網(wǎng)上購買時(shí)STC的居多，經(jīng)過查閱相關(guān)資料，發(fā)現(xiàn)STC的和AT的功能上很相似，而且都能夠滿足我們對控制的要求。由于以上講到的問題，我們選擇了STC89C52RC單片機(jī)。 電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊要完成的任務(wù)是控制安裝在小車兩個(gè)輪子上的直流電機(jī)的運(yùn)行與停止。功率三極管可以很容易的完成此目的。首先，我們將功率三級(jí)管作為功率放大器。這樣他的輸出就可以用來控制直流電機(jī)的運(yùn)行。然后，我們可以用達(dá)林頓管連接成H型橋式電路。這種電路用來實(shí)現(xiàn)現(xiàn)行驅(qū)動(dòng)非常合適。原因在于其結(jié)構(gòu)和原理都比較簡單。重點(diǎn)是這種電路的效率很高。因?yàn)檫_(dá)林頓管總是工作在飽和截止模式下。這種管子的穩(wěn)定性高，效率高的特點(diǎn)，使其成為現(xiàn)在主流的PMW調(diào)速技術(shù)。和前面主控系統(tǒng)中遇到的問題一樣。我們不想花費(fèi)時(shí)間去焊接H型橋式電路，我們想要尋找一種已經(jīng)集成有此電路的芯片。用這種芯片來代替此電路的功能，這樣做既可以減少時(shí)間，而且還可以減少空間，使設(shè)計(jì)更為美觀。經(jīng)過查閱資料我們最后采用L298N芯片作為電極驅(qū)動(dòng)模塊的核心部件。 H橋式電路 L298N 避障模塊避障模塊主要是用紅外對管的紅外感應(yīng)來完成，開始我們的設(shè)計(jì)是在小車前方正中安裝一個(gè)紅外對管用來感應(yīng)障礙物，但是經(jīng)過試驗(yàn)測試以后發(fā)現(xiàn)這樣設(shè)計(jì)的缺點(diǎn)很明顯，就是感應(yīng)不準(zhǔn)確，如果前方左右兩邊遇到障礙物時(shí)由于紅外對管安裝在正中的位置，感應(yīng)不到障礙，使得小車不能夠完成避障。因此，我們在小車前方的左右兩邊各安裝一個(gè)紅外對管，這樣就大大提高了小車的避障成功率。 電源模塊電源模塊的設(shè)計(jì)主要是用來給兩組紅外對管組成的避障模塊和單片機(jī)以及電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊供電。由于輪子上的兩個(gè)電機(jī)要帶動(dòng)整個(gè)小車的運(yùn)動(dòng)，因此電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊所需的電能較大，由于這個(gè)原因，我們開始是想設(shè)計(jì)兩個(gè)電源模塊，一個(gè)單獨(dú)用來給電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊供電，另外一個(gè)用來給紅外避障模塊和單片機(jī)供電，但是考慮到小車設(shè)計(jì)的簡單化和設(shè)計(jì)空間的問題，最后決定由四節(jié)5號(hào)干電池作為電源模塊同時(shí)給三個(gè)模塊供電。這樣雖然不是最佳的設(shè)計(jì)選擇，但是足以使小車完成避障任務(wù)。 STC89C52單片機(jī)STC89C52是知名的電氣生產(chǎn)廠家STC公司生產(chǎn)的。其內(nèi)核為MCS51。雖然為51內(nèi)核，但是該內(nèi)核已經(jīng)經(jīng)過了幾次改進(jìn)，比原有內(nèi)核功能更多，更強(qiáng)大。該芯片的可編程存儲(chǔ)空間有8K。不僅如此，該單片機(jī)的CPU是8為的CPU。這樣的CPU運(yùn)算速度相當(dāng)快。STC89C52單片機(jī)最大、最為突出的優(yōu)點(diǎn)是，其運(yùn)算速度快，控制性靈活，功耗低。 具有下表所示標(biāo)準(zhǔn)功能：8k字節(jié)Flash32 位I/O 口線7向量4級(jí)中斷結(jié)構(gòu)512字節(jié)RAM全雙工串行口4個(gè)外部中斷3個(gè)16 位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器MAX810復(fù)位電路4KB EEPROM看門狗定時(shí)器 另外 STC89C52 單片機(jī)有兩種節(jié)電模式可供選擇。其靜態(tài)邏輯電路的頻率最低可以降低至0 Hz。兩種節(jié)電模式主要是通過控制不同部分的工作狀態(tài)完成的。例如當(dāng)CPU工作的時(shí)候，可以讓時(shí)鐘部分停止工作，這樣就可以節(jié)電。該單片機(jī)另一個(gè)有點(diǎn)是，其具有掉電保護(hù)功能。這樣可以避免數(shù)據(jù)的丟失，減少不必要的麻煩，同是提高其控制效率。該單片機(jī)最高運(yùn)作頻率為35MHz，6T/12T可選。 STC89C52RC單片機(jī)的特點(diǎn)有：8K字節(jié)程序存儲(chǔ)空間；512字節(jié)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間；內(nèi)帶2K字節(jié)EEPROM存儲(chǔ)空間；可直接使用串口下載。STC89C52RC單片機(jī)的參數(shù)如下：1. 工作電壓：～（5V單片機(jī)）/～（3V 單片機(jī)）：0～40MHz，相當(dāng)于普通8051 的0～80MHz，實(shí)際工作 頻率可達(dá)48MHz3. 用戶應(yīng)用程序空間為8K字節(jié)4. 片上集成512 字節(jié)RAM5. 通用I/O 口（32 個(gè)）6. 具有EEPROM 功能7. 有T0、TT2 3 個(gè)16 位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器8. 工作溫度范圍：40～+85℃（工業(yè)級(jí)）/0～75℃（商業(yè)級(jí)）9. PDIP封裝 STC89C52RC引腳圖8第三章 硬件設(shè)計(jì)第三章 硬件設(shè)計(jì)本次設(shè)計(jì)的智能化避障小車主要是通過避障紅外對管來檢測前方是否遇到障礙，然后將信號(hào)傳送到單片機(jī)內(nèi)部，再由單片機(jī)將接收到的信號(hào)傳送到電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊，最后電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊根據(jù)接收到的信號(hào)控制安裝在兩個(gè)輪子上的電機(jī)的停轉(zhuǎn)來實(shí)現(xiàn)小車的避障轉(zhuǎn)彎。當(dāng)小車前方左邊的紅外對管檢測到前方有障礙物時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)低電平，經(jīng)過一系列的傳送，最后控制小車右邊的電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，小車左邊的電機(jī)繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，小車將避開左邊的障礙物向右邊運(yùn)動(dòng)。同理，當(dāng)小車右邊前方有障礙物時(shí)，小車左邊的電機(jī)將停止轉(zhuǎn)動(dòng)，小車右邊的電機(jī)單獨(dú)運(yùn)行，小車將避開右前方的障礙物向左邊轉(zhuǎn)彎，當(dāng)兩邊的紅外對管同時(shí)感應(yīng)到前方有障礙物時(shí)，本設(shè)計(jì)指定為右邊的電機(jī)運(yùn)行，左邊的電機(jī)停止運(yùn)行，小車向左轉(zhuǎn)彎，當(dāng)兩邊的紅外對管都沒有檢測到障礙物時(shí)，表示前方?jīng)]有障礙，這時(shí)，小車左右兩邊的電機(jī)同時(shí)運(yùn)行，小車將直線行走。下圖是本次設(shè)計(jì)的總體設(shè)計(jì)圖。電源避障紅外對管 電機(jī)驅(qū)動(dòng) STC89C52RC復(fù)位電路 總體設(shè)計(jì) 出于對設(shè)計(jì)的考慮，我們將優(yōu)先選擇簡單容易實(shí)現(xiàn)的驅(qū)動(dòng)方式，因?yàn)楸驹O(shè)計(jì)的目的是打開對此感興趣的同學(xué)的思路，在平時(shí)設(shè)計(jì)中我們常見到的電機(jī)驅(qū)動(dòng)方式有很多種，可是經(jīng)過我們仔細(xì)認(rèn)真的考慮和琢磨之后覺得H橋式驅(qū)動(dòng)電路最
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