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正文內(nèi)容

基于單片機(jī)的智能小車控制_畢業(yè)論文(編輯修改稿)

2024-12-23 21:30 本頁(yè)面
 

【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 時(shí),輸出高電平。單片機(jī)根據(jù)接收頭電平的高低做出相應(yīng)控制,避免小車碰到障礙物。由于接收管輸出 TTL 電平,有利于單片機(jī)對(duì)信號(hào)的處理。紅外接收二極管江蘇理工學(xué)院畢業(yè)論文 (說(shuō)明書(shū) ) 第 8 頁(yè) 共 56 頁(yè) 又叫紅外光電二極管,也可稱紅外光敏二極管。它廣泛用于各種家用電器的遙控接收器中,如音響、彩色電視機(jī)、空調(diào)器、 VCD 視盤(pán)機(jī)、 DVD 視盤(pán)機(jī)以及錄像機(jī)等。紅外接收二極管能很好地接收紅外發(fā)光二極管發(fā)射的波長(zhǎng)為 94Onm 的紅外光信號(hào),而對(duì)于其他波長(zhǎng)的光線則不能接收。因而保證了接收的準(zhǔn)確性和靈敏度。 小車采用紅外線傳感器進(jìn)行避障的電路原理圖如下圖 25所示,實(shí)物圖如圖26 所示。紅外模塊的功能指標(biāo)如表 22 所示。 表 22 紅外模塊的功能指標(biāo) 使用芯片 NE555 工作電壓 5V 輸出模式 數(shù)字信號(hào) 測(cè)量距離 1CM 200CM 探測(cè)距離是否可以調(diào)節(jié) 是 檢測(cè)信號(hào) 探測(cè)到障礙物為高電平,無(wú)障礙物或超出探測(cè)范圍輸出低電平 LED 紅色為 Power 指示燈,綠色為 Status 指示燈 圖 25 紅外線傳感器進(jìn)行避障的電路原理圖 江蘇理工學(xué)院畢業(yè)論文 (說(shuō)明書(shū) ) 第 9 頁(yè) 共 56 頁(yè) 圖 26 紅外線傳感器進(jìn)行避障的實(shí)物圖 HCSR04 超聲波測(cè)距模塊 HCSR04 超聲波測(cè)距模塊可提供 2cm400cm 的非接觸式距離感測(cè)功能,測(cè)距精度可達(dá)高到 3mm;模塊包括超聲波發(fā)射器、接收器與控制電路。 基本工作原理: (1)采用 IO口 TRIG 觸發(fā)測(cè)距,給至少 10us 的高電平信號(hào) 。 (2)模塊自動(dòng)發(fā)送 8個(gè) 40khz 的方波,自動(dòng)檢測(cè)是否有信號(hào)返回; (3)有信號(hào)返回,通過(guò) IO口 ECHO 輸出一個(gè)高電平,高電平持續(xù)的時(shí)間就是超聲波從發(fā)射到返回的時(shí)間。測(cè)試距離 =(高電平時(shí)間 *聲速 (340M/S))/2。 HCSR04 超聲波 測(cè)距模塊的時(shí)序圖如圖 27所示。 圖 27 超聲波模塊時(shí)序圖 以 上時(shí)序圖表明你只需要提供一個(gè) 10uS 以上脈沖觸發(fā)信號(hào),該模塊內(nèi)部將 江蘇理工學(xué)院畢業(yè)論文 (說(shuō)明書(shū) ) 第 10 頁(yè) 共 56 頁(yè) 發(fā)出 8 個(gè) 40kHz 周期電平并檢測(cè)回波。一旦檢測(cè)到有回波信號(hào)則輸出回響信號(hào)?;仨懶盘?hào)的脈沖寬度與所測(cè)的距離成正比。由此通過(guò)發(fā)射信號(hào)到收到的回響信號(hào)時(shí)間間隔可以計(jì)算得到距離。公式: uS/58=厘米或者 uS/148=英寸;或是:距離 =高電平時(shí)間 *聲速( 340M/S) /2;建議測(cè)量周期為 60ms 以上,以防止發(fā)射信號(hào)對(duì)回響信號(hào)的影響 。 HCSR04 超聲波 測(cè)距模塊的電路圖如圖 28所示,實(shí)物圖如圖 29所示。 圖 28 超聲波模塊的電路圖 圖 29 超聲波模塊實(shí)物圖 江蘇理工學(xué)院畢業(yè)論文 (說(shuō)明書(shū) ) 第 11 頁(yè) 共 56 頁(yè) 蜂鳴器驅(qū)動(dòng) 電路 蜂鳴器是一種一體化結(jié)構(gòu)的電子訊響器,采用 直流電壓 供電,廣泛應(yīng)用于 計(jì)算機(jī) 、打印機(jī)、復(fù)印機(jī)、報(bào)警器、 電子玩具 、汽車電子設(shè)備、電話機(jī)、 定時(shí)器 等電子產(chǎn)品中作發(fā)聲 器件。 蜂鳴器主要分為壓電式蜂鳴器和電磁式蜂鳴器兩種類型。蜂鳴器在 電路 中用字母 “H” 或 “HA” (舊標(biāo)準(zhǔn)用 “FM” 、 “LB” 、 “JD”等)表示。 由于 自激 蜂鳴器是 直流電壓 驅(qū)動(dòng)的,不需要利用交流 信號(hào) 進(jìn) 行驅(qū)動(dòng),只需對(duì)驅(qū)動(dòng)口輸出驅(qū)動(dòng)電平并通過(guò) 三極管 放大驅(qū)動(dòng)電流就能使蜂鳴器發(fā)出聲音 (其驅(qū)動(dòng)電路如圖 210 所示 ), 利用 定時(shí)器 來(lái)做定時(shí),通過(guò)定時(shí)翻轉(zhuǎn)電平產(chǎn)生符合蜂鳴器要求的頻率的波形,這個(gè)波形就可以用來(lái)驅(qū)動(dòng)蜂鳴器了。 LS1SPEAKER蜂鳴器PNPR21KR110GNDVCC 圖 210 蜂鳴器驅(qū)動(dòng)電路 液晶顯示電路 該設(shè)計(jì)的顯示部分采用 LCD1602 來(lái)顯示超聲波測(cè)距模塊測(cè)得的距離。對(duì)于現(xiàn)實(shí)電路我們可以采用數(shù)碼管,也可以采用液晶顯示。液晶顯示相對(duì)于數(shù)碼管顯示電路更簡(jiǎn)潔,顯示更明了,故我們采用液晶顯示電路。液晶又分字符型和點(diǎn)陣型,我們使用的液晶是 字符型液晶。 LCD1602 自帶字符庫(kù),不需要查找代碼,英文字符可直接使用。液晶電路使用時(shí),如果發(fā)現(xiàn)液晶不亮可以調(diào)節(jié)連接液晶的電位器,調(diào)節(jié)液晶的亮度。液晶顯示電路如圖 211 所示。 江蘇理工學(xué)院畢業(yè)論文 (說(shuō)明書(shū) ) 第 12 頁(yè) 共 56 頁(yè) VSS1VDD2VO3RS4RW5EN6D07D18D29D310D411D512D613D714BLA15BLK16J2LCD1602VCCRSRWENVCCGNDR810KGND 圖 211 液晶顯示電路 遙控部分獨(dú)立按鍵電路 遙控部分的獨(dú)立按鍵與單片機(jī)的接口設(shè)置為 、 、 、 、 ,分別控制小車的前進(jìn)、后退、左轉(zhuǎn)彎、右轉(zhuǎn)彎、以及功能切換。獨(dú)立按鍵采用低電平觸發(fā),即當(dāng)按下按鍵時(shí)給單片機(jī)一個(gè)低電平信號(hào),單片機(jī)隨后做出相應(yīng)的處理,當(dāng)按鍵松開(kāi)時(shí),單片機(jī)接收到 一個(gè)高電平信號(hào),單片機(jī)隨后繼續(xù)做出相應(yīng)處理。遙控部分的獨(dú)立按鍵電路如圖 212所示。 SW5BUTTON_2SW4BUTTON_2SW2BUTTON_2SW1BUTTON_2GNDSW5BUTTON_2 圖 212 遙控部分獨(dú)立按鍵電路 江蘇理工學(xué)院畢業(yè)論文 (說(shuō)明書(shū) ) 第 13 頁(yè) 共 56 頁(yè) 江蘇理工學(xué)院畢業(yè)論文 (說(shuō)明書(shū) ) 第 14 頁(yè) 共 56 頁(yè) 第 3 章 軟件的設(shè)計(jì)與說(shuō)明 軟件設(shè)計(jì) 系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn)依賴于軟、硬件的協(xié)同工作。主控芯片為 STC89C52RC單片機(jī)。單片機(jī)控制軟件實(shí)現(xiàn)遙控和小車的各項(xiàng)功能。程序編譯采用 Keil uVision4編程軟件, Keil uVision4程序編譯界面如圖 31所示。程序部分采用目前單片機(jī)最通用的 C語(yǔ)言進(jìn)行編程。程序的燒錄軟件采用 STC_ISP_V479軟件燒寫(xiě)編譯好的HEX文件, STC_ISP_V479軟件程序燒寫(xiě)界面如圖 32所示。 圖 31 Keil uVision4 編程軟件界面 江蘇理工學(xué)院畢業(yè)論文 (說(shuō)明書(shū) ) 第 15 頁(yè) 共 56 頁(yè) 圖 32 STC_ISP_V479軟件程序燒寫(xiě)界面 軟件的說(shuō)明 遙控部分主程序流程 遙控部分主程序流程圖如圖 33 所示。程序從主函數(shù)開(kāi)始執(zhí)行, 24L01 無(wú)線模塊初始化,同時(shí)在主函數(shù)中定義單片機(jī)口對(duì)應(yīng)的按鍵按下時(shí)所發(fā)出的函數(shù)值。接下來(lái)判斷是否有按鍵按下,如果有按鍵按下,則發(fā)送相應(yīng)的按鍵對(duì)應(yīng)的函數(shù)值,接著判斷是否又有按鍵按下。如果未發(fā)現(xiàn)按鍵按下 則在主函數(shù)中循環(huán)判斷是否有按鍵按下。 江蘇理工學(xué)院畢業(yè)論文 (說(shuō)明書(shū) ) 第 16 頁(yè) 共 56 頁(yè) 開(kāi) 始2 4 L 0 1 初 始 化定 義 鍵 值是 否 有 按 下 按 鍵發(fā) 送 相 應(yīng) 鍵 值YN 圖 33 遙控主程序流程圖 24L01 子程序流程圖 24L01子程序流程圖如圖 34所示,本模塊子程序采用收發(fā)一體的驅(qū)動(dòng)程序,即使該模塊既可以在需要時(shí)發(fā)送信號(hào),又可以在需要時(shí)接收信號(hào)。 24L01 子程序模塊先初始化,初始化的同時(shí)在設(shè)置的寫(xiě)入 reg 函數(shù)中寫(xiě)入本地地址,寫(xiě)入接收端地址,并且設(shè)置頻道 0自動(dòng) ACK 應(yīng)答允許。設(shè)置 24L01 的允許接收地址只有頻道 0,并且是信道工作在 ,以及設(shè)置數(shù)據(jù)長(zhǎng)度為 32字節(jié),發(fā)射速率為 1MHz。 江蘇理工學(xué)院畢業(yè)論文 (說(shuō)明書(shū) ) 第 17 頁(yè) 共 56 頁(yè) 開(kāi) 始2 4 L 0 1 初 始 化寫(xiě) 本 地 地 址寫(xiě) 接 收 端 地 址設(shè) 置 頻 道 0 自 動(dòng) A C K 應(yīng) 答 允 許設(shè) 置 接 收 數(shù) 據(jù) 長(zhǎng) 度 為 3 2 字 節(jié)設(shè) 置 信 道 工 作 為 2 . 4 G H Z允 許 接 收 地 址 只 有 頻 道 0發(fā) 射 速 率 為 1 M H Z結(jié) 束 圖 34 24L01子程序流程圖 小車部分主程序流程圖 小車部分主程序流程圖如圖 35 所示。程序從主函數(shù)開(kāi)始執(zhí)行, 24L01 無(wú)線模塊初始化,液晶顯示模塊初始化, 24L01 無(wú)線電模塊初始化,超聲波模塊初始化。各個(gè)模塊初始化完畢后,單片機(jī)判斷是否接受到了信號(hào),如果接收到信號(hào),則判斷相應(yīng)的按鍵值,如果沒(méi)有接收到按鍵值則返回繼續(xù)判斷是否接受到信號(hào)。接收到信號(hào)后,小車開(kāi)始執(zhí)行鍵值對(duì)應(yīng)的相應(yīng)的命令。而超聲波測(cè)距,并在液晶上顯示相應(yīng)距離,危險(xiǎn)距離報(bào)警都是貫穿在整個(gè) while( 1)的語(yǔ)句中的。 江蘇理工學(xué)院畢業(yè)論文 (說(shuō)明書(shū) ) 第 18 頁(yè) 共 56 頁(yè) 開(kāi) 始主 函 數(shù) 初 始 化超 聲 波 模 塊 初始 化2 4 L 0 1 初 始 化液 晶 初 始 化執(zhí) 行 命 令判 斷 按 鍵 值收 到 信 號(hào)超 聲 波 測(cè) 距Y延 時(shí) 0 . 1 s危 險(xiǎn) 距 離N蜂 鳴 器 報(bào) 警YN 圖 35 小車部分主程序流程圖 江蘇理工學(xué)院畢業(yè)論文 (說(shuō)明書(shū) ) 第 19 頁(yè) 共 56 頁(yè) 第 4章 調(diào)試與總結(jié) 基于單片機(jī)的智能小車控制有許多的模塊,在做整體設(shè)計(jì)之前首先是對(duì)每個(gè)模塊的調(diào)試。只有在確保每個(gè)模塊都正常的情況下才能進(jìn)行總體的設(shè)計(jì)和總體的調(diào)試。每個(gè)模塊都需要軟硬件的調(diào)試才能確保模塊的正常。 硬件部分 硬件的焊接 單片機(jī)的電路系統(tǒng)相對(duì)于簡(jiǎn)單一些,對(duì)于焊接只要多練習(xí)就不會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題,但是,單片機(jī)的電路系統(tǒng)中只要出于一處的錯(cuò)誤,則會(huì)對(duì)檢測(cè)造成很大的不便,而且電路的交叉線較多,對(duì)于各種鋒利的引腳都要注意處理, 否則會(huì)刺破帶有包皮的導(dǎo)線,則會(huì)對(duì)電路造成短路現(xiàn)象。 在本次單片機(jī)的設(shè)計(jì)調(diào)試中遇到了很多的問(wèn)題?;叵脒@些問(wèn)題只要認(rèn)真多思考都是可以避免的,主要問(wèn)題在于單片機(jī)上的測(cè)試用燈不亮,原因出于焊接時(shí)間過(guò)長(zhǎng)導(dǎo)致電路板上的金屬片脫落,造成斷路。 解決方案:重新引線使電路重新導(dǎo)通。 24L01 無(wú)線電模塊 24L01 模塊是直接購(gòu)買的模塊,在調(diào)試的時(shí)候按照商家提供
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