基于89c51單片機(jī)的智能小車(chē)設(shè)計(jì)(編輯修改稿)
2025-07-25 00:22 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 單位為 r/min，即轉(zhuǎn)每分。在國(guó)際單位制中為rad/s，即弧度每秒。電樞電阻電樞內(nèi)部的電阻，在有刷電機(jī)里一般包括電刷與換向器之間的接觸電阻，由于電阻中流過(guò)電流時(shí)會(huì)發(fā)熱，因此總希望電樞電阻盡量小。電樞電感因?yàn)殡姌欣@組由金屬線圈構(gòu)成，必然存在電感，從改善電機(jī)運(yùn)行性能的角度來(lái)說(shuō)，電樞電感越小越好。電氣時(shí)間常數(shù)電樞電流從零開(kāi)始達(dá)到穩(wěn)定值的 %時(shí)所經(jīng)歷的時(shí)間。測(cè)定電氣時(shí)間常數(shù)時(shí)，電機(jī)應(yīng)處于堵轉(zhuǎn)的狀態(tài)并施加階躍性質(zhì)的驅(qū)動(dòng)電壓。工程上，常常利用電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 J、電樞電阻 Ra、電機(jī)反電動(dòng)勢(shì)系數(shù) Ke 和轉(zhuǎn)矩系數(shù) Kt 求出機(jī)械時(shí)間常數(shù)： ）（）（ tea*/*mKRJT?…11轉(zhuǎn)動(dòng)慣量具有質(zhì)量的物體維持其固有運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的一種性質(zhì)。反電動(dòng)勢(shì)系數(shù)電機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)，電樞繞組內(nèi)部切割磁力線所感應(yīng)的電動(dòng)勢(shì)相對(duì)于轉(zhuǎn)速的比例系數(shù)，也稱發(fā)電系數(shù)或感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)系數(shù)。功率密度電機(jī)每單位質(zhì)量所能獲得的輸出功率值。功率密度越大，電機(jī)的有效材料的利用率就越高。轉(zhuǎn)子rotor；定子stator；電樞armature；勵(lì)磁excitation。 顯示模塊的綜合概括顯示模塊包括：LCD1602,溫度傳感器 DS18B20,時(shí)鐘芯片 DS1302 三個(gè)部分組成。 的簡(jiǎn)介1602B 可以顯示 2 行 16 個(gè)字符，有 8 位數(shù)據(jù)總線 D0D7，和 RS、R/W、EN三個(gè)控制端口，工作電壓為 5V，并且?guī)в凶址麑?duì)比度調(diào)節(jié)和背光。該模塊也可以只用 D4D7 作為四位數(shù)據(jù)分兩次傳送。這樣的話可以節(jié)省 MCU 的 I/O 口資源。1602B 引腳說(shuō)明如下：表 LCD 液晶顯示器各引腳功能及結(jié)構(gòu)編號(hào) 符號(hào) 引腳說(shuō)明 編號(hào) 符號(hào) 引腳說(shuō)明1 VSS 電源地 9 D2 雙向數(shù)據(jù)口2 VDD 電源正極 10 D3 雙向數(shù)據(jù)口3 VL 對(duì)比度調(diào)節(jié) 11 D4 雙向數(shù)據(jù)口8 / 224 RS 數(shù)據(jù)/命令選擇 12 D5 雙向數(shù)據(jù)口5 R/W 讀/寫(xiě)選擇 13 D6 雙向數(shù)據(jù)口6 E 模塊使能端 14 D7 雙向數(shù)據(jù)口7 D0 雙向數(shù)據(jù)口 15 BLK 背光源地8 D1 雙向數(shù)據(jù)口 16 BLA 背光源正極注意事項(xiàng)：從該模塊的正面看，引腳排列從右向左為：15 腳、16 腳，然后才是 1－14 腳(線路板上已經(jīng)標(biāo)明):VDD：電源正極，－，通常使用 5V 電壓；VL：LCD 對(duì)比度調(diào)節(jié)端，電壓調(diào)節(jié)范圍為 0－5V。接電源的正極時(shí)對(duì)比度最弱，接地電源時(shí)對(duì)比度最高，但對(duì)比度過(guò)高時(shí)會(huì)產(chǎn)生“鬼影” ，因此通常使用一個(gè) 10K 的電位器來(lái)調(diào)整對(duì)比度，或者直接串接一個(gè)電阻到地；RS：MCU 寫(xiě)入數(shù)據(jù)或者指令選擇端。MCU 要寫(xiě)入指令時(shí)，使 RS 為低電平；MCU 要寫(xiě)入數(shù)據(jù)時(shí)，使 RS 為高電平；R/W：讀寫(xiě)控制端。R/W 為高電平時(shí)，讀取數(shù)據(jù)；R/W 為低電平時(shí)，寫(xiě)入數(shù)據(jù)；E：LCD 模塊使能信號(hào)控制端。寫(xiě)數(shù)據(jù)時(shí)，需要下降沿觸發(fā)模塊。D0－D7：8 位數(shù)據(jù)總線，三態(tài)雙向。如果 MCU 的 I/O 口資源緊張的話，該模塊也可以只使用 4 位數(shù)據(jù)線 D4－D7 接口傳送數(shù)據(jù)。本充電器就是采用 4 位數(shù)據(jù)傳送方式；BLA：LED 背光正極。需要背光時(shí)，BLA 串接一個(gè)限流電阻接 VDD，BLK 接地，實(shí)測(cè)該模塊的背光電流為 50mA 左右；BLK：LED 背光地端。9 / 22三 模塊方案比較與論證： 電機(jī)模塊的選擇方案 1：采用步進(jìn)電機(jī)作為該系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)。由于其轉(zhuǎn)過(guò)的角度可以精確的定位，可以實(shí)現(xiàn)小車(chē)前進(jìn)路程和位置的精確定位。雖然采用步進(jìn)電機(jī)有諸多優(yōu)點(diǎn)，步進(jìn)電機(jī)的輸出力矩較低，隨轉(zhuǎn)速的升高而下降，且在較高轉(zhuǎn)速時(shí)會(huì)急劇下降，其轉(zhuǎn)速較低，不適用于小車(chē)等有一定速度要求的系統(tǒng)。經(jīng)綜合比較考慮，我們放棄了此方案。方案 2：直流電機(jī)：直流電機(jī)的控制方法比較簡(jiǎn)單，只需給電機(jī)的兩根控制線加上適當(dāng)?shù)碾妷杭纯墒闺姍C(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)，電壓越高則電機(jī)轉(zhuǎn)速越高。對(duì)于直流電機(jī)的速度調(diào)節(jié)，可以采用改變電壓的方法，也可采用 PWM 調(diào)速方法。PWM調(diào)速就是使加在直流電機(jī)兩端的電壓為方波形式，通過(guò)改變方波的占空比實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)。基于以上分析，我們選擇了方案二，使用直流電機(jī)作為電動(dòng)車(chē)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)。 電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊的選擇方案 1：采用 SM6135W 電機(jī)遙控驅(qū)動(dòng)模塊。SM6135W 是專為遙控車(chē)設(shè)計(jì)的大規(guī)模集成電路。能實(shí)現(xiàn)前進(jìn)、后退、向右、向左、加速五個(gè)功能，但是其采用的是編碼輸入控制，而不是電平控制，這樣在程序中實(shí)現(xiàn)比較麻煩，而且該電機(jī)模塊價(jià)格比較高。方案 2：采用電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片 L298N。L298N 為單塊集成電路，高電壓，高電流，四通道驅(qū)動(dòng)，可直接的對(duì)電機(jī)進(jìn)行控制，無(wú)須隔離電路。通過(guò)單片機(jī)的I/O 輸入改變芯片控制端的電平，即可以對(duì)電機(jī)進(jìn)行正反轉(zhuǎn)，停止的操作，非常方便，亦能滿足直流減速電機(jī)的大電流要求。調(diào)試時(shí)在依照上表，用程序輸入對(duì)應(yīng)的碼值，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)應(yīng)的動(dòng)作。表 1 是其使能、輸入引腳和輸出引腳的邏輯關(guān)系。表 L298N 的引腳和輸出引腳的邏輯關(guān)系EN A（B） IN1（IN3 ） IN2（IN4 ） 電機(jī)運(yùn)行情況H H L 正轉(zhuǎn)H L H 反轉(zhuǎn)H 同 IN2（IN4） 同 IN2（IN4） 快速停止L X X 停止基于以上分析，我們選擇了方案二，用 L298N 來(lái)作為電機(jī)的驅(qū)動(dòng)芯片。 控制器模塊的選擇10 / 22方案 1：采用凌陽(yáng)的 SPCE061A 小板作為主控制芯片，而且可以采用凌陽(yáng)的小車(chē)模組，可以很快的完成其基本功能，當(dāng)是用該小板存在一定的局限性，較難擴(kuò)張功能，而且各個(gè)模塊的拼湊，沒(méi)有比集成在一塊板的穩(wěn)定性高。方案 2：采用 STC89C52 作為主控制芯片，該芯片有足夠的存儲(chǔ)空間，可以方便的在線 ISP 下載程序，能夠滿足該系統(tǒng)軟件的需要，該芯片提供了兩個(gè)計(jì)數(shù)器中斷，對(duì)于本作品系統(tǒng)已經(jīng)足夠，采用該芯片可以比較靈活的選擇各個(gè)模塊控制芯片，能夠準(zhǔn)確的計(jì)算出時(shí)間，有很好的實(shí)時(shí)性?；谝陨戏治?，我們選擇了方案二，用 STC89C52 作為電機(jī)的主控制芯片。11 / 22四 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)系統(tǒng)采用存儲(chǔ)空間較大的 STC89C52 作為主控制芯片，電動(dòng)車(chē)電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片采用 L298N；并利用直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)小車(chē)，能較有效的控制其在特定位置轉(zhuǎn)彎及行駛出錯(cuò)處理,該系統(tǒng)無(wú)論在結(jié)構(gòu)和技術(shù)上都具有較好的科學(xué)性。 顯示模塊的設(shè)計(jì) 顯示模塊的仿真圖顯示模塊中主要考慮的是顯示什么，綜合考慮后
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