智能小车设计报告(DOC)

智能小车设计报告专业：电子信息工程技术学生姓名：史响林周博超朱雄王昌指导教师：张力完成日期：2014年5月24日目录1绪论...........................................................................................................................32设计任务...................................................................................................................22.1设计任务..............................................................................................................23设计方案...................................................................................................................33.1任务分析..............................................................................................................33.2方案框架..............................................................................................................34系统硬件设计...........................................................................................................44.1核心芯片模块AT89S52......................................................................................44.2电机驱动电路设计..............................................................................................44.3超声波测距设计..................................................................................................64.4传感器测速的设计..............................................................................................84.5LCD1602显示模块...........................................................................................95系统软件设计...........................................................................................................85.1程序设计流程图.................................................................................................85.2关键程序设计.....................................................................................................86心得体会.................................................................................................................13附录1系统原理图....................................................................................................15附录2系统PCB图....................................................................错误!未定义书签。附录3程序清单.........................................................................................................171论绪智能作为现代社会的新产物，是以后的发展方向，他可以按照预先设定的模式在一个特定的环境里自动的运作，无需人为管理，便可以完成预期所要达到的或是更高的目标。本设计主要体现多功能小车的智能模式，设计中的理论方案、分析方法及特色与创新点等可以为自动运输机器人、采矿勘探机器人、家用自动清洁机器人等自动半自动机器人的设计与普及有一定的参考意义。同时小车可以作为玩具的发展对象，为中国玩具市场技术含量的缺乏进行一定的弥补，实现经济收益，形成商业价值。超声波作为智能车避障的一种重要手段，以其避障实现方便，计算简单，易于做到实时控制，测量精度也能达到实用的要求，在未来汽车智能化进程中必将得到广泛应用。我国作为一个世界大国，在高科技领域也必须占据一席之地，未来汽车的智能化是汽车产业发展必然的，在这种情况下研究超声波在智能车避障上的应用具有深远意义，这将对我国未来智能汽车的研究在世界高科技领域占据领先地位具有重要作用。本智能小车系统最诱人的前景就是可用于未来的智能汽车上了，当驾驶员因疏忽或打瞌睡时这样的智能汽车的设计就能体现出它的作用。如果汽车偏离车道或距障碍物小于安全距离时，汽车就会发出警报，提醒驾驶员注意，如果驾驶员没有及时作出反应，汽车就会自动减速或停靠于路边。这样的小车还可以用于月球探测等的无人探月车，帮助我们传达月球上更多的信息，让我们更加的了解月球，为将来登月做好充分准备。这样的小车在科学考察探测车上也有广阔的应用前景，在科学考察中，有很多危险且人们无法涉足的地方，这时，智能科学考察车就能够派上用场，在它上面装上摄像机，代替人们进行许多无法进行的工作。设计采用对比选择，模块独立，综合处理的研究方法。采用AT89S52单片机模块作为小车的检测和控制核心；通过翻阅大量的相关文献资料，分析整理出有关信息，在此基础上列出不同的解决方案，结合实际情况对比方案优劣选出最优方案进行设计。本次试验利用单片机模块上的按键来控制小车的速度，方向，及在车体上面装有超声波测距模块利用LCD1602显示屏来显示测出来具体距离。本设计结构简单，较容易实现，但具有高度的智能化、人性化，一定程度体现了智能。通过调试检测各模块，得到正确的信号输出，实现其应有的功能。最后将各个调试成功的模块结合到小车的车体上，结合程序，通过单片机的控制，将各模块有效整合在一起，达到所预期的目标，完成最终设计与制作，能使小车在一定的环境中智能化运转。2设计任务2.1设计任务根据题目目的要求，确定如下方案：首先先购买小车的基本模型以及传动方案，并根据小车要实现的功能在小车上面按装功能模块，直流电机PWM控制系统的主要功能包括：实现对直流电机的加速、减速，并且以调整电机的转速，能够很方便的实现电机的智能控制。主体电路：即直流电机PWM控制模块。这部分电路主要由AT89S52单片机的I/O端口、定时计数器、外部中断扩展等控制直流电机的加速、减速以及转弯，并且可以调整电机的转速，能够很方便的实现电机的智能控制。其间是通过AT89S52单片机产生脉宽可调的脉冲信号并输入到L298驱动芯片来控制直流电机工作的。该直流电机PWM控制系统由以下电路模块组成：设计控制部分：主要由AT89S52单片机的外部中断扩展电路组成。直流电机PWM控制实现部分主要由电机和L298直流电机驱动模块组成。设计测速部分：装一个传感器测速模块设计显示部分：LCD数码显示部分，实现对超声波测的距离的实时显示。3设计方案3.1任务分析智能小车是通过在车体上面装一些功能模块来实现其功能的，其驱动轮的驱动电机就显的特别重要，我们选用的是直流电机L298N，另外还在车体上装有超神波测距模块和液晶显示LCD1602，就是让其测出的具体的数值显示液晶显示屏上，测速传感器模块来实现速度的测试，主要就是实现这样一些功能。3.2方案框架AT89S52传感器测速模块电动机驱动模块LCD1602超神波测速模块4系统硬件设计4.1核心芯片模块AT89C52（1）AT89C52实物图图4.1.1（2）AT89C52的主要性能参数①、与Mcs-51产品指令和引脚完全兼容。②、8字节可重擦写FLASH闪速存储器。③、1000次擦写周期④、全静态操作：0HZ-24MHZ⑤、三级加密程序存储器⑥、256X8字节内部RAM⑦、32个可编程I/0口线⑧、3个16位定时／计数器⑨、8个中断源⑩、可编程串行UART通道，低功耗空闲和掉电模式4.2电机驱动电路设计（1）L298N电机驱动PCB板图图4.2.1（2）L298N电机驱动原理图图4.2.2电机驱动原理图（3）L298N电机驱动原理①、主要芯片：L298N、光电耦合器②、工作电压：控制信号直流4.5~5.5V;驱动电机电压5~30V③、可驱动直流（5~30V之间的电压的电机）④、最大输出电流2A（瞬间峰值电流3A）⑤、最大输出功率25W⑥、特点：1、具有信号指示2、转速可调3、抗干扰能力强4、具有续流保护5、可单独控制两台直流电机6、可单独控制一台步进电机7、PWM脉宽平滑调速（可使用PWM信号对直流电机调速）8、可实现正反转9、采用光电隔离⑦、L298N逻辑功能表：左电机右电机左电机右电机智能小车运行状况IN1IN2IN3IN4正转正转前进1010正转反转左转1001正转停以左电机为中心原地左转1011停正转右转1110反转正转以右电机为中心原地右转0101反转反转后退4.3超神波测距设计（1）超声波测距模块实物图图4.3.1（2）超声波测距原理图图4.3.2超声波原理图（2）超声波测距原理谐振频率高于20kHz的声波被称为超声波。超声波为直线传播方式，频率越高，绕射能力越弱，但反射能力越强。利用超声波的这种性能就可制成超声传感器，或称为超声换能器，它是一种既可以把电能转化为机械能、又可以把机械能转化为电能的器件或装置。换能器在电脉冲激励下可将电能转换为机械能，向外发送超声波；反之，当换能器处在接收状态时，它可将声能(机械能)转换为电能。最常用的超声测距的方法是回声探测法，超声波发射器向某一方向发射超声波，在发射时刻的同时计数器开始计时，超声波在空气中传播，途中碰到障碍物面阻挡就立即反射回来，超声波接收器收到反射回的超声波就立即停止计时。超声波在空气中的传播速度为340m/s，根据计时器记录的时间t，就可以计算出发射点距障碍物面的距离s，即：s=340t/2。由于超声波也是一种声波，其声速V与温度有关。在使用时，如果传播介质温度变化不大，则可近似认为超声波速度在传播的过程中是基本不变的。如果对测距精度要求很高，则应通过温度补偿的方法对测量结果加以数值校正。声速确定后，只要测得超声波往返的时间，即可求得距离。这就是超声波测距仪的基本原理。4.4传感器测速的设计（1）测速距模块实物图图4.4.1（2