10124412005-吕敏-基于51单片机电动智能小车设计

成都电子机械高等专科学校成教院毕业论文（设计）（基于51单片机电动智能小车设计）成都电子机械高等专科学校成教院毕业设计（论文）论文题目：基于51单片机电动智能小车设计教学点：重庆科创职业学院指导老师：王兴平职称：讲师学生姓名：吕敏学号:10124412005专业：机电一体化成都电子机械高等专科学校成教院制2012年3月1日成都电子机械高等专科学校成教院毕业论文（设计）（基于51单片机电动智能小车设计）成都电子高等专科学校成教院毕业设计（论文）任务书题目：基于51单片机电动智能小车设计任务与要求：通过对51单片机的电动智能小车的硬件和软件模块设计，并分析了研究过程中遇到的问题，逐步使之运行更加的精确与合理。时间：2011年12月15日至2012年3月15日共12周教学点：重庆科创学院学生姓名：吕敏学号：10124412005专业：机电一体化指导单位或教研室：重庆科创职业学院指导教师：王兴平职称：讲师成都电子机械高等专科学校成教院制成都电子机械高等专科学校成教院毕业论文（设计）（基于51单片机电动智能小车设计）毕业设计(论文)进度计划表日期工作内容执行情况指导教师签字12月15日至12月25日选题12月26日至1月2日论文提纲写作1月3日至2月15日初稿写作2月15日至2月29日二稿写作3月1日至3月10日定稿并上交论文的电子文稿3月10日至3月15日做好论文评阅准备教师对进度计划实施情况总评签名年月日本表作评定学生平时成绩的依据之一。成都电子机械高等专科学校成教院毕业论文（设计）（基于51单片机电动智能小车设计）摘要80C51单片机是一款八位单片机，他的易用性和多功能性受到了广大使用者的好评。这里介绍的是如何用80C51单片机来实现成都电子高专的毕业设计，该设计是结合科研项目而确定的设计类课题。本系统以设计题目的要求为目的，采用80C51单片机为控制核心，利用超声波传感器检测道路上的障碍，控制电动小汽车的自动避障，快慢速行驶，以及自动停车，并可以自动记录时间、里程和速度，自动寻迹和寻光功能。整个系统的电路结构简单，可靠性能高。实验测试结果满足要求，本文着重介绍了该系统的硬件设计方法及测试结果分析。采用的技术主要有：（1）通过编程来控制小车的速度；（2）传感器的有效应用；（3）新型显示芯片的采用.关键词：80C51单片机、光电检测器、PWM调速、电动小车成都电子机械高等专科学校成教院毕业论文（设计）（基于51单片机电动智能小车设计）Abstract80C51isa8bitsinglechipcomputer.Itseasilyusingandmulti-functionsufferlargeusers.ThisarticleintroducestheCCUTgraduationdesignwiththe80C51singlechipcomputer.Thisdesigncombineswithscientificresearchobject.Thissystemregardstherequestofthetopic,adopting80C51forcontrollingcore,supersonicsensorfortestthehinder.Itcanruninahighandalowspeedorstopautomatically.Italsocanrecordthetime,distanceandthespeedorsearchinglightandmarkautomaticallytheelectriccircuitconstructionofwholesystemissimple,thefunctionisdependable.Experimenttestresultsatisfytherequest,thistextemphasizesintroducedthehardwaresystemdesignsandtheresultanalyze.Theadoptionoftechniqueas:(1)Reducethespeedbyprogramtheengine；(2)Efficientapplicationofthesensor;(3)Theadoptionofthenewdisplaychip.Keywords:80C51singlechipcomputer,lightelectricitydetector,PWMspeedadjusting,Electricitymotivesmallcar成都电子机械高等专科学校成教院毕业论文（设计）（基于51单片机电动智能小车设计）目录第一章方案设计与论证...............................................1第一节直流调速系统............................................1第二节检测系统................................................2第三节显示电路................................................4第四节系统原理图..............................................4第二章硬件设计.....................................................5第一节80C51单片机硬件结构.....................................5第二节前向通道设计............................................6第三节后向通道设计............................................8第四节显示电路设计...........................................10第三章软件设计....................................................13第一节主程序设计.............................................13第二节显示子程序设计.........................................15第三节避障子程序设计.........................................16第四节软件抗干扰技术.........................................17第四章测试数据、测试结果分析及结论................................20结束语.............................................................21致谢.............................................................22参考文献...........................................................23成都电子机械高等专科学校成教院毕业论文（设计）（基于51单片机电动智能小车设计）1第一章方案设计与论证根据题目的要求，确定如下方案：在现有玩具电动车的基础上，加装光电检测器，实现对电动车的速度、位置、运行状况的实时测量，并将测量数据传送至单片机进行处理，然后由单片机根据所检测的各种数据实现对电动车的智能控制。这种方案能实现对电动车的运动状态进行实时控制，控制灵活、可靠，精度高，可满足对系统的各项要求。第一节直流调速系统方案一：串电阻调速系统。方案二：静止可控整流器。简称V-M系统。方案三：脉宽调速系统。旋转变流系统由交流发电机拖动直流电动机实现变流，由发电机给需要调速的直流电动机供电，调节发电机的励磁电流即可改变其输出电压，从而调节电动机的转速。改变励磁电流的方向则输出电压的极性和电动机的转向都随着改变，所以G-M系统的可逆运行是很容易实现的。该系统需要旋转变流机组，至少包含两台与调速电动机容量相当的旋转电机，还要一台励磁发电机，设备多、体积大、费用高、效率低、维护不方便等缺点。且技术落后，因此搁置不用。V-M系统是当今直流调速系统的主要形式。它可以是单相、三相或更多相数，半波、全波、半控、全控等类型，可实现平滑调速。V-M系统的缺点是晶闸管的单向导电性，它不允许电流反向，给系统的可逆运行造成困难。它的另一个缺点是运行条件要求高，维护运行麻烦。最后，当系统处于低速运行时，系统的功率因数很低，并产生较大的谐波电流危害附近的用电设备。采用晶闸管的直流斩波器基本原理与整流电路不同的是，在这里晶闸管不受相位控制，而是工作在开关状态。当晶闸管被触发导通时，电源电压加到电动机上，当晶闸管关断时，直流电源与电动机断开，电动机经二极管续流，两端电压接近于零。脉冲宽度调制（PulseWidthModulation），简称PWM。脉冲周期不变，只改变晶闸管的导通时间，即通过改变脉冲宽度来进行直流调速。与V-M系统相比，PWM调速系统有下列优点：（1）由于PWM调速系统的开关频率较高，仅靠电枢电感的滤波作用就可以获得脉动很小的直流电流，电枢电流容易连续，系统的低速运行平稳，调速范围较宽，可达1：10000左右。由于电流波形比V-M系统好，在相同的平均电成都电子机械高等专科学校成教院毕业论文（设计）（基于51单片机电动智能小车设计）2流下，电动机的损耗和发热都比较小。（2）同样由于开关频率高，若与快速响应的电机相配合，系统可以获得很宽的频带，因此快速响应性能好，动态抗扰能力强。（3）由于电力电子器件只工作在开关状态，主电路损耗较小，装置效率较高。根据以上综合比较，以及本设计中受控电机的容量和直流电机调速的发展方向，本设计采用了H型单极型可逆PWM变换器进行调速。脉宽调速系统的主电路采用脉宽调制式变换器，简称PWM变换器。脉宽调速也可通过单片机控制继电器的闭合来实现，但是驱动能力有限。为顺利实现电动小汽车的前行与倒车，本设计采用了可逆PWM变换器。可逆PWM变换器主电路的结构式有H型、T型等类型。我们在设计中采用了常用的双极式H型变换器，它是由4个三极电力晶体管和4个续流二极管组成的桥式电路。第二节检测系统检测系统主要实现光电检测，即利用各种传感器对电动车的避障、位置、行车状态进行测量。1．行车起始、终点及光线检测：本系统采用反射式红外线光电传感器用于检测路面的起始、终点（2cm宽的黑线），玩具车底盘上沿黑线放置一套，以适应起始的记数开始和终点的停车的需要。利用超声波传感器检测障碍。光线跟踪，采用光敏三极管接收灯泡发出的光线，当感受到光线照射时，其c-e间的阻值下降，检测电路输出高电平，经LM393电压比较器和74LS14施密特触发器整形后送单片机控制。本系统共设计两个光电三极管，分别放置在电动车车头的左、右两个方向，用来控制电动车的行走方向，当左侧光电管受到光照时，单片机控制转向电机向左转；当右侧光电管受到光照时，单片机控制转向电机向右转；当左、右两侧光电管都受到光照时，单片机控制直行。见图2.1电动车的方向检测电路。检测放大器方案：方案一：使用普通单级比例放大电路。其特点是结构简单、调试方便、价格低廉。但是也存在着许多不足。如抗干扰能力差、共模抑制比低等。方案二：采用差动放大电路。选择优质元件构成比例放大电路，虽然可以达到一定的精度，但有时仍不能满足某些特殊要求。例如，在测量本设计中的光电检测信号时需要把检测过来的电平信号放大并滤除干扰，而且要求对共模干扰信号具有相当强的抑制能力。这种情况下须采用差动放大电路，并应设法减小温漂。但在实际操作中，往往满足了高共模抑制比的要求，却使运算放大成都电子机械高等专科学校成教院毕业论文（设计）（基于51单片机电动智能小车设计）3器输出饱和；为获得单片机能识别的TTL电平却又无法抑制共模干扰。方案三：电