基于51單片機(jī)循跡小車的設(shè)計(jì)-閱讀頁(yè)
2025-07-08 23:27本頁(yè)面
【正文】 車來(lái)說(shuō)，其驅(qū)動(dòng)輪的驅(qū)動(dòng)電機(jī)的選擇就顯得十分重要。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)。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，不適用于小車等有一定速度要求的系統(tǒng)。方案 2：采用直流減速電機(jī)。由于其內(nèi)部由高速電動(dòng)機(jī)提供原始動(dòng)力，帶動(dòng)變速（減速）齒輪組，可以產(chǎn)生較大扭力。我們的車輪直徑為 6cm，因此我們的小車的最大速度可以達(dá)到V=2πrv=2***100/60=，因此我們選擇了此方案。L298N 是一個(gè)具有高電壓大電流的全橋驅(qū)動(dòng)芯片，它相應(yīng)頻率高，一片 L298N 可以分別控制兩個(gè)直流電機(jī)，而且還帶有控制使能端。方案 2：對(duì)于直流電機(jī)用分立元件構(gòu)成驅(qū)動(dòng)電路。但是這種電路工作性能不夠穩(wěn)定。 最終選取方案經(jīng)過反復(fù)論證，我們最終確定了如下方案：（1）車體采用鋁合金車架手工制作。（3）采用蓄電池經(jīng) 7812 穩(wěn)壓后為直流電機(jī)供電，將 12V 電壓經(jīng) 2576 降壓、穩(wěn)壓后為單片機(jī)系統(tǒng)和其他芯片供電。（5）采用 L298N 作為直流電機(jī)的驅(qū)動(dòng)芯片。穩(wěn)壓電源 模塊主控芯片STC89C52 L298N 減速電機(jī)電壓比較器LM324 圖（1）紅外對(duì)管（3 組）8三、硬件實(shí)現(xiàn)及單元電路設(shè)計(jì) 微控制器模塊我們?cè)陂_發(fā)過程中使用開發(fā)版，方便程序的調(diào)試和整機(jī)的測(cè)試，待系統(tǒng)調(diào)試完成后，將單片機(jī)從開發(fā)板上取下，安裝在小車系統(tǒng)板的單片機(jī)座中，由于本次設(shè)計(jì)要求中，小車需要完成的任務(wù)比較簡(jiǎn)單，因此我們只在小車系統(tǒng)板的單片機(jī)系統(tǒng)中保留了晶振和復(fù)位電路。圖（2） 光電對(duì)管電路可調(diào)電阻 R7 可以調(diào)節(jié)比較器的門限電壓，經(jīng)示波器觀察，輸出波形相當(dāng)規(guī)則，可以直接夠單片機(jī)查詢使用。因此我們選擇此電路作為我們的傳感器檢測(cè)與調(diào)理電路。9圖（3）考慮到設(shè)計(jì)要求，本次設(shè)計(jì)僅用 3 對(duì)光電傳感器就能完成設(shè)計(jì)要求。兩側(cè)的傳感器用來(lái)檢測(cè)小車過線，可以實(shí)現(xiàn)小車的轉(zhuǎn)彎。圖（4）L298N 的 12 四個(gè)引腳接到單片機(jī)上，通過對(duì)單片機(jī)的編程就可以實(shí)現(xiàn)兩個(gè)直流電機(jī)的 PWM 調(diào)速以及正反轉(zhuǎn)等功能。10圖（5） 5V 穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì)如圖（6）所示。11圖（7） 整合電路板（PCB）圖 頂層圖如圖（8）所示。圖（9） 整體圖如圖（10）所示。初 始 化開 始小 車 前 進(jìn)檢測(cè)不到或中間探頭檢測(cè)到黑線加 速 前 進(jìn)車 頭 偏 左 車 頭 偏 右右 拐 左 拐停 止返 回圖（11） 軟件實(shí)現(xiàn)主程序（C 語(yǔ)言）我們所設(shè)計(jì)的軟件的主程序源代碼：/* 小車在白色地面沿黑色路線行走單片機(jī)晶振為 12MHz探頭檢測(cè)到黑色 經(jīng)過電壓比較輸出 1探頭檢測(cè)不到黑色 經(jīng)過電壓比較 輸出 0*/includedefine uchar unsigned chardefine uint unsigned intuchar x3,x4。//L298N 使能端 ENAsbit P21=P3^7。//左電機(jī) A1sbit P23=P1^4。//右電機(jī) B1sbit P25=P1^6。//左邊探頭sbit P11=P1^1。//右邊探頭void ds(uchar x1,uchar x2){TMOD=0X01。//賦高 8 位初值TL0=x2。x4=x2。ET0=1。 //定時(shí)器 0 開始計(jì)數(shù)}void xunji(){if(P10==1amp。P11==1amp。P12==1)//左、中、右探頭都檢測(cè)到黑色{P22=1。 P24=1。}if((P10==0amp。P11==0amp。P12==0)||(P10==0amp。P11==1amp。P12==0))//全檢測(cè)不到黑色或中間探頭檢測(cè)到黑色{ds(0xff,0xff)。amp。amp。amp。amp。 //計(jì)數(shù)初值 65505}if((P10==0amp。P11==0amp。P12==1)||(P10==0amp。P11==1amp。P12==1))//右邊探頭檢測(cè)到黑線或右、中探頭檢測(cè)到黑線{ds(0xff,0xe1)。P20=1。//ENA 和 ENB 同時(shí)為高電平時(shí)，L298N 芯片正常工作P22=1。 P24=1。}}void time0()interrupt 1{TH0=x3。//重新賦計(jì)數(shù)初值if((P10==0amp。P11==0amp。P12==0)||(P10==0amp。P11==1amp。P12==0))//全檢測(cè)不到黑色或中間探頭檢測(cè)到黑色{P23=0。}if((P10==1amp。P11==0amp。P12==0)||(P10==1amp。P11==1amp。P12==0))//延時(shí) 30us 左邊探頭檢測(cè)到黑線或左、中探頭檢測(cè)到黑線{P23=0。}if((P10==0amp。P11==0amp。P12==1)||(P10==0amp。P11==1amp。P12==1))//延時(shí) 30us 右邊探頭檢測(cè)到黑線或右、中探頭檢測(cè)到黑線{P23=1。}}五、結(jié) 論17 小車能夠較好的完成實(shí)驗(yàn)的基本要求，尋跡誤差較小。 本系統(tǒng)基本能夠滿足設(shè)計(jì)要求，能夠較快較平穩(wěn)的是小車沿引導(dǎo)線行駛，但由于經(jīng)驗(yàn)?zāi)芰τ邢?，該系統(tǒng)還存在著許多不盡人意的地方有待于進(jìn)一步的完善與改進(jìn)。經(jīng)過多次測(cè)試，結(jié)果表明在一定的弧度范圍內(nèi)，小車能夠沿著黑線軌跡行進(jìn)，達(dá)到了預(yù)期的目標(biāo)。我們的尋跡小車在完成設(shè)計(jì)要求的前提下，充分考慮了外觀、成本等問題。由于設(shè)計(jì)要求并不復(fù)雜，我們沒有在電路中增加冗余的功能，但是我們保留了各種硬件接口和軟件子程序接口，方便以后的擴(kuò)展和進(jìn)一步的開發(fā)。通過兩周的努力，即將完成設(shè)計(jì)，當(dāng)然由于本組精力和時(shí)間有限，本設(shè)計(jì)中或多或少會(huì)存在一些缺點(diǎn)，所設(shè)計(jì)的軟硬件難免會(huì)存在一些不足，還懇請(qǐng)各位老師和同學(xué)給予批評(píng)和指正。單片機(jī)輕松入門（第二版）。單片機(jī)的 C 語(yǔ)言應(yīng)用程序設(shè)計(jì)（第四版）。十天學(xué)會(huì) 51 單片機(jī)。百度文庫(kù)
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