【正文】 要求。如抗干擾能力差、共模抑制比低等。其特點是結構簡單、調(diào)試方便、價格低廉。根據(jù)以上綜合比較，以及本設計中受控電機的容量和直流電機調(diào)速的發(fā)展方向，本設計采用了PWM方式進行調(diào)速，脈寬調(diào)速也可通過單片機控制繼電器的閉合來實現(xiàn)。（2）同樣由于開關頻率高，若與快速響應的電機相配合，系統(tǒng)可以獲得很寬的頻帶，因此快速響應性能好，動態(tài)抗擾能力強。與VM系統(tǒng)相比，PWM調(diào)速系統(tǒng)有下列優(yōu)點：（1）由于PWM調(diào)速系統(tǒng)的開關頻率較高，僅靠電樞電感的濾波作用就可以獲得脈動很小的直流電流，電樞電流容易連續(xù)，系統(tǒng)的低速運行平穩(wěn)，調(diào)速范圍較寬，可達1：10000左右。脈沖寬度調(diào)制（Pulse Width Modulation），簡稱PWM。采用晶閘管的直流斬波器基本原理與整流電路不同的是，在這里晶閘管不受相位控制，而是工作在開關狀態(tài)。最后，當系統(tǒng)處于低速運行時，系統(tǒng)的功率因數(shù)很低，并產(chǎn)生較大的諧波電流危害附近的用電設備。VM系統(tǒng)的缺點是晶閘管的單向?qū)щ娦裕辉试S電流反向，給系統(tǒng)的可逆運行造成困難。VM系統(tǒng)是當今直流調(diào)速系統(tǒng)的主要形式。串電阻調(diào)速能簡單的實現(xiàn)要求，但是不穩(wěn)定，在電動車行走時產(chǎn)生大的功耗，影響其他芯片的工作，故放棄此方案。 方案二：采用市面易購的電機驅(qū)動芯片L293D，該芯片是利用TTL電平進行控制，對電機的操作方便，通過改變芯片控制端的輸入電平，即可以對電機進行正反轉(zhuǎn)操作，很方便單片機的操作，亦能滿足直流減速電機的要求。方案一：采用分立元件組成的平式驅(qū)動電路，這種電路可以由單片機直接對其進行操作，但由于分立元件占用的空間比較大，還要配上兩個繼電器，考慮到小車的空間問題，此方案不夠理想。 智能車驅(qū)動方案雖然蓄電池的體積過于龐大，在小型電動車上使用極為不方便，但由于我們的車體設計時留出了足夠的空間，并且蓄電池的價格比較低。方案三：采用12V蓄電池為直流電機供電，將12V電壓降壓、穩(wěn)壓后給單片機系統(tǒng)和其他芯片供電。鋰電池的電量比較足，并且可以充電，重復利用，因此，這種方案比較可行。但干電池電量有限，使用大量的干電池給系統(tǒng)調(diào)試帶來很大的不便，因此，我們放棄了這種方案。 電源模塊方案由于本系統(tǒng)需要電池供電，我們考慮了如下集中方案為系統(tǒng)供電。此系統(tǒng)比較靈活，采用軟件方法來解決復雜的硬件電路部分，使系統(tǒng)硬件簡潔化，各類功能易于實現(xiàn)，能很好地滿足題目的要求。紅外線探頭采用市面上通用的發(fā)射管與及接收。本方案電路復雜，靈活性不高，效率低，不利于小車智能化的擴展，對各路信號處理比較困難。 預期目標根據(jù)設計目的，選出合適的芯片和設計方案，實現(xiàn)設計的智能電動小車能夠顯示時間、速度、里程，具有自動尋跡、尋光、避障功能，可程控行駛速度、準確定位停車。所以本設計與實際相結合，現(xiàn)實意義很強。該設計具有實際意義，可以應用于考古、機器人、醫(yī)療器械等許多方面。綜觀近三十年的發(fā)展過程，單片機正朝多功能、多選擇、高速度、低功耗、低價格、擴大存儲容量和加強I/O功能及結構兼容方向發(fā)展。從前必須由模擬電路或數(shù)字電路實現(xiàn)的大部分控制功能，現(xiàn)在已能使用單片機通過軟件方法實現(xiàn)了，這種以軟件取代硬件并能提高系統(tǒng)性能的控制技術，稱之為微控制技術。從上述可以看出，單片機應用的意義絕不限于它的功能，以及所帶來的經(jīng)濟效益上。而在線控制應用方面，由于計算機身處系統(tǒng)之中，因此對計算機有體積小、功耗小、成本低以及控制功能強等要求，對這些要求真可謂是非單片機莫屬了。新一代單片機為外部提供了相當完善的總線結構，為系統(tǒng)的擴展與配置打下了良好的基礎。關鍵詞：AT89S52單片機 電動小車 PMW調(diào)速 紅外傳感器 自動避障 LM324 L293 LCD1602目 錄1 前言……………………………………………………………………………….………1 本論文的主要工作………………………………………………………………….….1 預期目標………………...……………………………….……………………….…….22 系統(tǒng)設計可行性分析……...……………………………………….....…………….……2 總體方案……...……………………………………………………….……….……….2 電源模塊方案………………………………………………………………….……….2 智能車驅(qū)動方案……………………………………………………………….……….3 直流調(diào)速方案……………………………………………………………….………….3 檢測放大器方案……………………………………………………………….……….4 檢測黑線方案……………………………………………………………….………….6 檢測鐵片方案……………………………………………………………….………….6 避障方案……………………………………………………………………….……….6 尋光方案……………………………………………………………………….……….6 停車方案…………………………………………………………………….………...7 行車距離檢測方案……………………………………………………………………7 聲音提示方案…………………………………………………………………………8 顯示部分………………………………………………………………………………8 系統(tǒng)工作原理…………………………………………………………………………8 本章小結………………………………………………………………………………93 系統(tǒng)硬件電路…………………………………………………………………………….9 電源電路………………………………………………………………………………..9 驅(qū)動電路………………………………………………………………………………..10 檢測電路………………………………………………………………………………..11 黑線檢測……………………………………………………………………………...11 鐵片檢測……………………………………………………………………………...11 障礙物檢測…………………………………………………………………………...12 單片機最小電路………………………………………………………………………..12 聲光電路………………………………………………………………………………..13 顯示電路………………………………………………………………………………..13 系統(tǒng)總電路圖…………………………………………………………………………..16 本章小結………………………………………………………………………………..174 系統(tǒng)軟件電路…………………………………………………………………………….17 系統(tǒng)軟件設計說明……………………………………………………………………..17 軟件流程圖……………………………………………………………………………..17 本章小結………………………………………………………………………………..295 硬件電路的制作與調(diào)試………………………………………………………………….30 電路板的制作…………………………………………………………………………..30 電路圖的繪制………………………………………………………………………...30 制作電路板…………………………………………………………………………...30 電路板的焊接…………………………………………………………………………..31 手工焊錫要點…….…………………………………………………………………..31 焊錫操作要領……………………………………………………………………...…31 電路的調(diào)試……………………………………………………………………………..31 測試方法與儀器……………………………………………………………………...31 電源模塊調(diào)試………………………………………………………………………...32 單片機模塊調(diào)試…………………………………………………………………...…32 檢測模塊調(diào)試……………………………………………………………………...…32 本章小結………………………………………………………………………………..346 結論……………………………………………………………………………………….34致謝…………………………………………………………………………………………...35參考文獻……………………………………………………………………………………...36英文摘要……………………………………………………………………………………...37附錄成績評定表1 前言隨著汽車工業(yè)的迅速發(fā)展，關于汽車的研究也就越來越受人關注。本文著重介紹了該系統(tǒng)的組成、硬件配置、軟件設計、工作原理、功能以及技術性能。本文介紹了基于AT89S52單片機，利用紅外傳感器檢測道路上的障礙，控制電動小車的自動避障，用PMW調(diào)速方式控制車子快慢速行駛，以及自動停車，并可以自動記錄和顯示時間、里程和速度，自動尋跡、檢測鐵片、發(fā)出聲光信息和尋光功能。隨著單片機的發(fā)展以及它在各種復雜的控制系統(tǒng)、智能化系統(tǒng)中的廣泛應用，它將滲透到生產(chǎn)和生活的各個領域。摘 要AT89S52單片機是一款八位單片機，它的易用性和多功能性受到了廣大使用者的好評?，F(xiàn)在，單片機已廣泛地應用在智能儀器儀表、機電設備過程控制、自動檢測、家用電器和數(shù)據(jù)處理等各個方面。本設計的理論設計方案、調(diào)試方法、家用清潔機器人、滅火機器人等自主及半自主機器人的設計與實現(xiàn)有一定的參考意義。整個系統(tǒng)的電路邏輯結構簡單，可靠性能高，實現(xiàn)功能強大。本設計的特色就在于它利用AT89S52作為中心芯片對外部進行控制，在外部信號采集后經(jīng)LM324電壓比較器后能夠給單片機輸入穩(wěn)定的高低電平，在小車行駛動力采用L293芯片具有足夠的驅(qū)動力，選LCD1602做為顯示器增加了本設計的顯示功能，改變了傳統(tǒng)的LED顯示信息量小的局限性。全國電子大賽和省內(nèi)電子大賽幾乎每次都有智能小車這方面的題目，全國各高校也都很重視該題目的研究，可見其研究意義很大。 單片機的應用在于實現(xiàn)計算機控制。現(xiàn)在單片機的應用日益廣泛深入，諸如在智能儀器儀表、家用電器和軍事設備的智能化以及實時過程控制等方面，單片機都扮演著越來越重要的角色，具有廣闊的應用前景。更重要的意義在于單片機的應用正從根本上改變著傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)設計思想和設計方法。這標志著一種全新概念的建立。預計其今后的發(fā)展趨勢有以下幾個方面： （1）微控制器的CPU核仍以CISC為主，但向RISC演化 （2）提升指令執(zhí)行速度 （3）集成大容量片上FLASH存儲器，實現(xiàn)ISP、IAP （4）普遍使用混合信號(數(shù)字模擬相混合)集成技術 （5）增加可聯(lián)網(wǎng)的外設接口 （6）追求低電壓、低功耗、低價位、LPG(少腿芯片)本設計就采用了比較先進的AT80S52為控制核心，AT80S52采用CHOMS工藝，功耗很低。尤其是在足球機器人研究方面具有很好的發(fā)展前景；在考古方面也應用到了紅外傳感器進行檢測。 本論文的主要工作在現(xiàn)有玩具電動車的基礎上，加裝紅外線傳感器、霍爾傳感器及金屬探測器，實現(xiàn)對電動車的速度、位置、運行狀況的實時測量，并將測量數(shù)據(jù)傳送至單片機進行處理，然后由單片機根據(jù)所檢測的各種數(shù)據(jù)實現(xiàn)對電動車的智能控制。2 系統(tǒng)設計可行性分析 總體方案方案一：采用各類數(shù)字電路來組成小車的控制系統(tǒng)，對外圍避障信號，黑帶檢測信號，鐵片檢測信號，各路趨光信號進行處理。 方案二：采用AT89S52單片機來作為整機的控制單元。鐵片檢測采用電感式接近開關TLQ5MCL檢測，黑帶采用紅外線發(fā)射管對光源信號采集，再經(jīng)過LM324轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號送到單片機系統(tǒng)處理。 比較以上兩種方案的優(yōu)缺點，方案二簡潔、靈活、可擴展性好，能達到題目的設計要求，因此采用方案二來實現(xiàn)。方案一：，電壓達到15V，經(jīng)7812穩(wěn)壓后給支流電機供電，然后將12V電壓再次降壓、穩(wěn)壓后給單片機系統(tǒng)和其他芯片供電。方案二：，然后將12V電壓再次降壓、穩(wěn)壓后給單片機系統(tǒng)和其他芯片供電。但鋰電池的價格過于昂貴，使用鋰電池會大大超出我們的預算，因此，我們放棄了這種方案。蓄電池具有較強的電流驅(qū)動能力以及穩(wěn)定的電壓輸出性能。因此我們選擇了此方案。 直流調(diào)速方案方案一：串電阻調(diào)速系統(tǒng)。方案二：靜止可控整流器，簡稱VM系統(tǒng)。它可以是單相、三相或更多相數(shù)，半波、全波、半控、全控等類型，可實現(xiàn)平滑調(diào)速。它的另一個缺點是運行條件要求高，維護運行麻煩。方案三：脈寬調(diào)速系統(tǒng)。當晶閘管被觸發(fā)導通時，電源電壓加到電動機上，當晶閘管關斷時，直流電源與電動機斷開，電動機經(jīng)二極管續(xù)流，兩端電壓接近于零。脈沖周期不變，只改變晶閘管的導通時間，即通過改變脈沖寬度來進行直流調(diào)速。由于電流波形比VM系統(tǒng)好，在相同的平均電流下，電動機的損耗和發(fā)熱都比較小。（3）由于電力電子器件只工作在開關狀態(tài)，主電路損耗較小，裝置效率較高。 檢測放大器方案：方案一：使用普通單級比例放大電路。但是也存在著許多不足。方案二：采用差動放大電路。例如，在測量本設計中的光電檢測信號時需要把檢測過來的電平信號放大并濾除干擾，而且要求對共模干擾信號具有相當強的抑制能力。但在實際操作中，往往滿足了高共模抑制比的要求，卻使運算放大器輸出飽和；為獲得單片機能識別的TTL電平卻又無法抑制共模干擾。電壓比較器的功能是比較兩個電壓的大小，例如將一個信號電壓U1和一個參考電壓Ur進行比較，在U1Ur和U1Ur兩種不同情況下，電壓比較器輸出兩個不同的電平，即高電平和低電平。比較器有各種不同的類型。比較器的特點：（1）工作在開環(huán)或正反饋狀態(tài)。因此比較器的性能分析方法與放大、運算電路是不同的。由于比較器中運放處于開