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(jiǎn)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(duì)小車控制的要求。對(duì)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(duì)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(duì)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(jiǎn)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(duì)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(duì)管用來感應(yīng)障礙物，但是經(jīng)過試驗(yàn)測(cè)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(duì)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?cè)谛≤嚽胺降淖笥覂蛇吀靼惭b一個(gè)紅外對(duì)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(duì)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(jiǎn)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(duì)管來檢測(cè)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(duì)管檢測(cè)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(duì)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(duì)管都沒有檢測(cè)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(duì)管 電機(jī)驅(qū)動(dòng) STC89C52RC復(fù)位電路 總體設(shè)計(jì) 出于對(duì)設(shè)計(jì)的考慮，我們將優(yōu)先選擇簡(jiǎn)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(duì)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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