基于51單片機(jī)的智能小車-在線瀏覽
2024-08-08 00:16本頁面
【正文】 人在智能小車的設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上對(duì)其進(jìn)行的又一次全新的探索。第二章 方案說明、方案論證（1）控制系統(tǒng)方案一：采用MC9S12DG128單片機(jī)，該單片機(jī)以運(yùn)算速度很快的CPU12內(nèi)核為核心的單片機(jī)，經(jīng)過鎖相環(huán)后，時(shí)鐘頻率可達(dá)到40MHz，內(nèi)部Flash高至128KB，擁有2組各8路10位A/D、16路I/O口，有功能強(qiáng)大的8位PWM輸出共8路，以及8路16位增強(qiáng)型定時(shí)器（ECT），相比STC89C52單片機(jī)它編程更加簡(jiǎn)單，反應(yīng)速度快；但是成本較高且短時(shí)間內(nèi)不易掌握。在單芯片上，擁有靈巧的8 位CPU 和在系統(tǒng)可編程Flash，使得STC89C52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、有效的解決方案。其完全可以滿足本設(shè)計(jì)對(duì)小車功能的要求，并且價(jià)格便宜；所以本設(shè)計(jì)最終選用STC89C52單片機(jī)作為其控制芯片。方案二：采用八路紅外對(duì)管及處理模塊，采用多圈式電阻調(diào)節(jié)檢測(cè)距離，且尺寸較小可方便的搭載在小車上，同時(shí)其平均價(jià)格要比US100要低；其八路的傳感器可分別用作測(cè)距與檢測(cè)黑線；綜合上述考慮，本設(shè)計(jì)采用八路紅外對(duì)管作為其避障與尋線傳感器。傳感器在接通電源后會(huì)不斷的發(fā)送和接收紅外線，接收到的信號(hào)經(jīng)過LM324進(jìn)行放大然后由74HC14D施密特觸發(fā)器轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)輸出，而當(dāng)單片機(jī)檢測(cè)到需要轉(zhuǎn)向的傳感器信號(hào)時(shí)，單片機(jī)通過改變PWM波的占空比來調(diào)整小車兩側(cè)的電機(jī)轉(zhuǎn)速，從而使其兩側(cè)輪產(chǎn)生速度差，以實(shí)現(xiàn)小車的轉(zhuǎn)向。檢測(cè)黑線：安裝在小車四角的紅外傳感器負(fù)責(zé)檢測(cè)黑線，由于小車是向前行駛所以最先駛出黑線的應(yīng)該是小車的前端，當(dāng)左前端傳感器檢測(cè)到黑線時(shí)，向單片機(jī)發(fā)送信號(hào)，小車右轉(zhuǎn)；當(dāng)右前端傳感器檢測(cè)到黑線時(shí)，小車左轉(zhuǎn)；當(dāng)左后端檢測(cè)到黑線而左前端未檢測(cè)到時(shí)小車先右轉(zhuǎn)再左轉(zhuǎn)，當(dāng)右后端檢測(cè)到黑線而左前端未檢測(cè)到時(shí)先左轉(zhuǎn)后右轉(zhuǎn)，當(dāng)前端兩傳感器同時(shí)檢測(cè)到黑線時(shí)小車先后退之后左轉(zhuǎn)。第三章 硬件電路設(shè)計(jì)、主控電路本模塊主要是采集信號(hào)并進(jìn)行分析，同時(shí)輸出PWM波控制電機(jī)速度，從而控制小車前進(jìn)轉(zhuǎn)彎等動(dòng)作。復(fù)位及時(shí)鐘電路分別見圖2和圖3，單片機(jī)引腳電路見附錄1 圖3 時(shí)鐘電路圖2 復(fù)位電路 、L7805穩(wěn)壓器L7805是我們最常用到的穩(wěn)壓芯片，本設(shè)計(jì)中采用7節(jié)5號(hào)干電池進(jìn)行供電，電容CC3對(duì)輸入到L7805前的直流電進(jìn)行濾波，之后輸入到L7805，經(jīng)其穩(wěn)壓后輸出5V直流電，給單片機(jī)供電。其電路如圖八路紅外傳感器模塊紅外線在不同顏色的物體表面具有不同的反射性質(zhì)，所以我們可以利用紅外對(duì)管對(duì)黑線及障礙物進(jìn)行檢測(cè)；此模塊擁有兩個(gè)LM324放大器和兩個(gè)74HC14D，當(dāng)紅外線在不同顏色物體上的反射光被接收管接收到時(shí)會(huì)產(chǎn)生不同幅度的電壓，經(jīng)由模塊的LM324芯片進(jìn)行信號(hào)放大，之后輸入到74HC14D進(jìn)行高低電平的轉(zhuǎn)換。小車的避障原理與此類似，當(dāng)紅外管不斷發(fā)出紅外線，而在距小車前方6cm無障礙物時(shí)，紅外線不發(fā)生反射，此時(shí)接收管接收不到反射光，模塊輸出低電平；當(dāng)小車前方6cm內(nèi)有障礙物時(shí)，紅外管發(fā)出的紅外線將會(huì)被反射回來，接收管接受到反射光，模塊輸出高電平。它的使用范圍包括傳感放大器、直流增益模塊和其他所有可用單電源供電的使用運(yùn)算放大器的場(chǎng)合。圖5 TTL轉(zhuǎn)換電路、L298N電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊圖6 電機(jī)控制電路[7]該模塊采用了L298N雙H橋直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片，驅(qū)動(dòng)電機(jī)部分VIN采用+9V直流電源供電，同時(shí)模塊上安裝了L78M05穩(wěn)壓器對(duì)vin的輸入進(jìn)行穩(wěn)壓，邏輯部分VCC采用+5V供電，小車運(yùn)行時(shí)通過單片機(jī)向該模塊4腳輸入控制信息來控制小車電機(jī)的轉(zhuǎn)速。可以方便的驅(qū)動(dòng)兩個(gè)直流電機(jī)，或一個(gè)兩相步進(jìn)電機(jī)。L298N可接受標(biāo)準(zhǔn)TTL邏輯電平信號(hào)VSS，VSS可接4．5～7 V電壓。輸出電流可達(dá)2 A，可驅(qū)動(dòng)電感性負(fù)載。L298可驅(qū)動(dòng)2個(gè)電動(dòng)機(jī)，OUT1，OUT2和OUT3，OUT4之間可分別接電動(dòng)機(jī)。第四章 軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)開始、程序流程圖如圖9設(shè)置初始值啟動(dòng)電機(jī)Y避障檢測(cè)到障礙物？NN檢測(cè)到黑線？Y避線停止圖9 程序流程圖、程序設(shè)計(jì)方案本系統(tǒng)編程部分采用C語言編寫完成，應(yīng)用模塊化的設(shè)計(jì)方法，各子程序做為實(shí)現(xiàn)各部分功能和過程，通過主程序不斷對(duì)子程序的調(diào)用完成PWM脈寬控制、延時(shí)以及電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)方向控制等部分的設(shè)計(jì)。中斷程序如下：void time0(void)interrupt 1{i++。if(i=pro_right) {en1=1。if(i==40) {en1=~en1。}if(j=pro_left) {en2=1。if(j==40) {en2=~en
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