智能小车运动控制系统

扬州大学能源与动力工程学院课程设计报告总结题目：智能小车运动控制系统课程：电子技术综合课程设计专业：测控技术与仪器班级：学号：姓名：指导教师：完成日期：2《电子技术综合课程设计》任务书一、课程设计的目的本课程实在学完《模拟电子技术基础》、《数字电子技术基础》之后，集中两周时间，进行的复杂程度较高、综合性较强的设计课题的实做训练。主要包括：方案论证，系统电路分析、单元功能电路设计、元器件选择、安装调试、计算机辅助设计、系统综合调试与总结等。通过本课程设计可培养和提高学生的科研素质、工程意识和创新精神。真正实现了理论和实际动手能力相结合的教学改革要求。二、课程设计的要求1、加强对电子电路的理解，学会查寻资料、方案比较，以及设计计算等环节，进一步调高分析解决实际问题的能力。2、独立开展电路实验，锻炼综合应用所学电子技术知识，分析、解决电子电路问题的实际本领，真正实现由知识向技能的转化。3、独立书写课程设计报告，报告应能正确反映设计思路和原理，反映安装、调试中解决各路问题。三、课程设计进度安排序号设计进程内容地点时间/天1方案设计自定1.52电路设计实验室23电路仿真实验室2.54装配图设计实验室15电路制作实验室26总结鉴定实验室13目录1、任务及要求…………………………………………………………..………42、整体方案设计……………………………………...………………………..52.1各器件模块说明…………………………………………………......52.2系统控制框图…………………………………………………...….…63、程序编写与设计………………………………………………………...…..73.1主控芯片模块程序设计及仿真波形………….....................73.2PWM模块程序设计及仿真波形…………………………...…..93.3运动控制模块程序设计及仿真波形………………...……103.4系统总的设计图…………………………………………............124、最终成果………………………………………………………………..........135、心得体会………………………………………………………….…….........146、参考文献………………………………………………………………..........167、附录………………………………………………………………................1641.任务及要求任务：（1）小车可完成启动、停止控制；（2）小车可完成前进、后退、转向等行驶方向；（3）小车可完成调速控制行驶;（4）可通过遥控器控制小车的运行。要求：（1）课题要求用可编程逻辑器件（CPLD/FPGA）设计实现;（2）在试验箱上或印刷电路板上安装、调试出所设计的电路；（3）在EDA编程实验系统上完成硬件系统的功能仿真；（4）写出设计、调试、总结报告。52.整体方案设计2.1各器件模块说明1．电源模块采用输出7.2V的可充电电池组，便于重复利用。2．控制模块采用CPLDEPM7128S模块3．电机驱动模块采用L298N驱动模块6号信L298N驱动CPLD遥控器入输4．遥控模块采用四建无线遥控器5．小车车型选择采用双层透明的小车地盘，既美观大方，而且易于检查线路问题。2.2系统控制框图3.程序编写与设计73.1主控芯片模块程序设计（1）通过编程实现控制（程序如下）LIBRARYIEEE;USEIEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;USEIEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;USEIEEE.STD_LOGIC_ARITH.ALL;ENTITYZZJSISPORT(H3,H2,H1,H0:INSTD_LOGIC_VECTOR(1DOWNTO0);A,B:OUTSTD_LOGIC_VECTOR(3DOWNTO0);IN1,IN2,IN3,IN4:OUTSTD_LOGIC);ENDZZJS;ARCHITECTUREXMANOFZZJSISSIGNALWD:STD_LOGIC_VECTOR(7DOWNTO0);BEGINWD=H3&H2&H1&H0;PROCESS(WD)BEGINCASE(WD)ISWHEN01000000=A=1000;B=1000;IN1='1';IN2='0';IN3='1';IN4='0';WHEN10000000=A=1110;B=1110;IN1='1';IN2='0';IN3='1';IN4='0';WHEN00010000=A=1000;B=1000;IN1='0';IN2='1';IN3='0';IN4='1';WHEN00100000=A=1110;B=1110;IN1='0';IN2='1';IN3='0';IN4='1';WHEN00000100=8A=0010;B=1110;IN1='1';IN2='0';IN3='1';IN4='0';WHEN00001000=A=1000;B=1110;IN1='0';IN2='1';IN3='1';IN4='0';WHEN00000001=A=1110;B=0010;IN1='1';IN2='0';IN3='1';IN4='0';WHEN00000010=A=1110;B=1000;IN1='1';IN2='0';IN3='0';IN4='1';WHENOTHERS=A=0000;B=0000;IN1='0';IN2='0';IN3='0';IN4='0';ENDCASE;ENDPROCESS;ENDXMAN;其中A,B输出分别是改变PWM来改变小车左右轮速度来实现左右转动（2）生成元件（如下图所示）9（3）通过maxplus2仿真脉冲波形（如下图所示）3.2PWM模块程序设计及仿真波形（1）通过编程实现（程序如下）LIBRARYIEEE;USEIEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;USEIEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;USEIEEE.STD_LOGIC_ARITH.ALL;ENTITYTPWMISPORT(CLK:INSTD_LOGIC;A:INSTD_LOGIC_VECTOR(3DOWNTO0);ENA:OUTSTD_LOGIC);ENDTPWM;ARCHITECTUREexampleOFTPWMISSIGNALCOUNTT:STD_LOGIC_VECTOR(3DOWNTO0);BEGINPROCESS(CLK)BEGINIFCLK'EVENTANDCLK='1'THENIFCOUNTT=1111THENCOUNTT=0000;ELSECOUNTT=COUNTT+1;ENDIF;10IFCOUNTTATHENENA='1';ELSEENA='0';ENDIF;ENDIF;ENDPROCESS;ENDexample;其中，A为通过主控芯片输出用于调节pwm改变轮速的参量。（2）生成元件（如下图所示）（3）通过maxplus2仿真脉冲波形（如下图所示）3.3运动控制模块程序设计及仿真波形（1）通过编程实现（程序如下）LIBRARYIEEE;USEIEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;USEIEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;USEIEEE.STD_LOGIC_ARITH.ALL;ENTITYAA3ISPORT(D3,D2,D1,D0:INSTD_LOGIC;H3:OUTSTD_LOGIC_VECTOR(1DOWNTO0));ENDAA3;ARCHITECTUREXMANOFAA3IS11SIGNALDD3,M3:STD_LOGIC_VECTOR(1DOWNTO0);SIGNALB:STD_LOGIC;BEGINPROCESS(D3,D2,D1,D0)BEGINB=D2ORD1ORD0;DD3=D3&D3;IF(B='1')THENM3=00;ELSIF(RISING_EDGE(D3))THENIF(M3=10)THENM3=10;ELSEM3=M3+'1';ENDIF;ENDIF;H3=(M3andDD3);ENDPROCESS;ENDXMAN;（2）生成元件（如下图所示）（3）通过maxplus2仿真脉冲波形（如下图所示）123.4系统总的设计图（1）原理图（2）波形仿真134.最终成果145.心得体会经过两周的实际操作和实习，我们小组完成了运动控制智能小车的组装和程序调制，实现了智能小车的调速功能。在智能小车的组装和程序调制过程中，我们虽然遇到了一些问题，但经过一次又一次的认真思考，一遍又一遍的修改尝试终于找出了原因，最终完成了智能小车的功能。课程设计刚开始的时候，可以说什么都不知道，MAX+PlusII不会用，VHDL语言看不懂，不理解，拿着选定的题目不知如何入手。毕竟课程设计不同于实验课，电路图和程序都要自己设计。静下心来，仔细分析题目，再加上指导老师的说明与提示和同组成员的帮助，心中才有了谱。将整个系统根据不同的功能化分成模块，再分别进行设计，最后再将其整合。通过这次实习，我明白了实践的重要性。在实习过程中，必须将理论知识和实际情况结合起来。实践才能出真知，通过我们自己亲身实践亲自动手，我们应用掌握的知识，使知识不再是空洞的。在课程设计过程中，我们不断的发现错误，不断改正，发现问题，不断探索，并不断领悟，在解决问题和克服错误的过程中最终完成了设计任务。不仅这次实习是这样，在今后的学习和实践过程中，我们也不能遇到问题就想到要退缩，一定要不厌其烦的发现问题所在，然后一一进行解决，只有这样，才能做成想要做的事情，才能成功。解决问题的方式是多种多样的，可以向有能力比自己精通的人请教，可以自己去查找资料，可以去网络上搜索，而解决问题的过程正是一个学习和提升的过程，所以我们应该不错过任何一个问题，也不应该惧怕问题，而应该迎难而上，尽力去解决问题，只有这样，我们才能够真的学习到知识并提升自身的各种能力。课程设计是一门专业课，它不仅让我学习到了许多专业知识，也让我学到了许多书本外的知识。设计过程让我对抽象的理论有了具体的认识。通过这次课程设计，我了解了电路的连线方法；掌握了小车的控制方法和技术，通过查询资料，我也15掌握了程序的编写和小车的调试。而调试及程序的修改过程是最艰难的，但是经过我们小组成员的合作和配合，最后终于使小车完成了任务。在实习过程中，我们培养了自身的独立思考、动手操作的能力，在各种其它能力上也都有了提高。最重要的是我们还学习到了许多学习的方法，这些方法在我们以后的学习生活中是重要的。在实习的两周时间里，虽说时间并不十分长，但是真的可以学到很多很多有用的东西，一方面我们巩固了以前所学过的知识，另一方面我们培养并提升了自己的合作和动手能力。此次设计也让我明白了思路即出路，有什么不懂不明白的地方要及时请教或上网查询，只要认真钻研，动脑思考，动手实践，就没有弄不懂的知识，才能收获到成功的喜悦。总之，通过这次课程设计，我收获了许多，这些收获对我以后的生活和学习都将产生十分重要作用。166.参考文献（1）“模拟电子技术基础”和“数字电子技术基础”教材；（2）有关“电子技术课程设计指导书”；（3）“集成电路特性应用手册”；（4）EDA技术使用教程及VHDL语言的编写教材；（5）其他。7.附录使用仪器设备1.稳压电源(±5V，±15V)；2.实验电路箱；3.信号发生器；4.示波器5.数字万用表6.PC机（装有MAX+PLUSII或QuartusII软件）；7.EDA编程系统实验箱等。