基于51单片机的多功能小车的设计
51单片机小车实验方案设计
1.轨迹探测模块设计与比较方案一:用光敏电阻组成光敏探测器。
光敏电阻的阻值可以跟随周围环境光线的变化而变化。
当光线照射到白线上面时,光线发射强烈,光线照射到黑线上面时,光线发射较弱。
因此光敏电阻在白线和黑线上方时,阻值会发生明显的变化。
将阻值的变化值经过比较器就可以输出高低电平。
但是这种方案受光照影响很大,不能够稳定的工作。
方案二:红外探测法,即利用红外线在不同颜色的物体表面具有不同的反射性质的特点,在小车行驶过程中不断红外发射管发出红外线,当发出的红外线照射到白色的平面后反射,若红外接收管能接收到反射回的光线则检测出白线继而输出低电平,若接收不到发射管发出的光线则检测出黑线继而输出高电平。
单片机就是通过接收到的高低电平为依据来确定黑线的位置和小车的行走路线。
对于发射和接收红外线的红外探头,可以自己制作或直接采用集成式红外探头。
经测试,此种方法简单可靠。
经反复对比后,采用方案二。
2、控制电机方案比较方案一:利用步进电机的准确定长步进性能方便的实现调速和方向的偏转,且能准确的测量速度、路程以及时间,简化编程和硬件连接的工作量。
但是步进电机在与机械配合的小车改装上难度极大,非短时间所能完成。
该方案实现较困难。
方案二:用玩具小车上自带的双直流电机,只需对后轮电机进行简单改造,加上一个齿轮减速装置即可,两电机分别负责小汽车的驱动和转向的功能,依据外围红外反射传感器所采集到的信息可以补足直流电机定位不准的缺点,同时红外反射传感器的使用还能实现比较准确的寻迹行驶,用较好的控制算法及特色硬件来提高小车的整体性能,可具有很高的性能/价格比。
经比较验证,显然方案一的机械结构也短时间内难以满足题目的要求,而方案二本身是与小车相兼容的,性能也比较好,采用方案二。
3、电机驱动方案的比较方案一:采用传统的功率三极管作为功率放大器的输出控制直流电机。
线性型驱动的电路结构和原理简单,成本低,加速能力强,但功率损耗大,特别是低速大转距运行时,通过电阻R的电流大,发热厉害,损耗大。
基于51单片机的多功能小车的设计[1]
目录一、绪论 (1)1、设计的目的 (1)2、设计方案要求 (2)二、硬件设计 (2)1、系统组成框图 (2)2、模块方案论证与比较 (2)(1)控制模块 (2)(2)电机的选择 (3)(3)电机驱动模块 (3)(4)寻迹模块 (3)(5)避障模块 (4)3、硬件电路分析 (5)(1)最小系统 (5)(2)电机驱动电路 (6)(3)寻迹电路 (7)4、部分元器件介绍 (8)(1)51单片机 (8)(2)L298N (10)三、软件设计 (11)1、软件流程 (11)(1)流程简介 (12)(2)各功能的实现 (12)2、寻迹算法设计 (14)四、调试与结果分析 (14)五、结束语 (14)参考文献 (15)附录1:元件清单 (15)附录2:软件程序 (16)基于51单片机的多功能小车的设计(应用电子技术专业2008级)摘要:智能作为现代的新发明,是以后的发展方向,他可以按照预先设定的,模式在一个环境里自动的运作,不需要人为的管理,可应用于科学勘探等等的用途。
智能小车就是其中的一个体现。
本次设计的智能小车,采用AT89C51单片机作为小车控制核心,运用红外探头的检测实现小车寻迹和蔽障功能。
传感器作为现代科技的前沿技术,被认为是现代信息技术的三大支柱之一,也是国内外公认的最具有发展前途的高技术产业。
在国内有自动化方面的专家指出,传感器技术直接关系到我国自动化产业的发展形势,认为"传感器技术强,则自动化产业强"。
由此可见传感器技术对自动化产业乃至整个国家工业建设的重要性。
关键字:51单片机;直流电机;L298驱动;红外探头一、绪论1、设计的目的随着汽车工业的迅速发展,关于汽车的研究也就越来越受人关注。
可见其研究意义很大。
本设计就是在这样的背景下提出的。
本题目是结合科研项目而确定的设计类课题。
设计的智能电动小车应该能够实时显示时间、里程,具有自动寻迹功能,可准确定位停车。
传感器作为现代科技的前沿技术,被认为是现代信息技术的三大支柱之一,也是国内外公认的最具有发展前途的高技术产业。
基于51单片机智能小车(电路+程序+论文)
基于单片机的多功能智能小车设计论文(摘要(关键词:智能车单片机金属感应器霍尔元件 1602LCD)智能作为现代的新发明,是以后的发展方向,他可以按照预先设定的模式在一个环境里自动的运作,不需要人为的管理,可应用于科学勘探等等的用途。
智能电动车就是其中的一个体现。
本次设计的简易智能电动车,采用AT89S52单片机作为小车的检测和控制核心;采用金属感应器TL-Q5MC来检测路上感应到的铁片,从而把反馈到的信号送单片机,使单片机按照预定的工作模式控制小车在各区域按预定的速度行驶,并且单片机选择的工作模式不同也可控制小车顺着S形铁片行驶;采用霍尔元件A44E检测小车行驶速度;采用1602LCD实时显示小车行驶的时间,小车停止行驶后,轮流显示小车行驶时间、行驶距离、平均速度以及各速度区行驶的时间。
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。
目录1 设计任务 (3)1.1 要求 (3)2 方案比较与选择 (4)2.1路面检测模块 (4)2.2 LCD显示模块 (5)2.3测速模块 (5)2.4控速模块 (6)2.5模式选择模块 (7)3 程序框图 (7)4 系统的具体设计与实现 (9)4.1路面检测模块 (9)4.2 LCD显示模块 (9)4.3测速模块 (9)4.4控速模块 (9)4.5复位电路模块 (9)4.6模式选择模块 (9)5 最小系统图 (10)6 最终PCB板图 (12)7 系统程序 (13)8 致谢 (46)9 参考文献 (47)10 附录 (48)1. 设计任务:设计并制作了一个智能电动车,其行驶路线满足所需的要求。
1.1 要求:1.1.1 基本要求:(1)分区控制:如(图1)所示:(图1)车辆从起跑线出发(出发前,车体不得超出起跑线)。
在第一个路程C~D区(3~6米)以低速行驶,通过时间不低于10s;第二个路程D~E区(2米)以高速行驶,通过时间不得多于4秒;第三个路程E~F区(3~6米)以低速行驶,通过时间不低于10s。
基于51单片机WiFi智能小车制作
基于51单片机WiFi智能小车制作基于51单片机WiFi智能小车制作一、基本原理51单片机WiFi智能小车是利用PC或手机作为控制端,通过手机连接wifi模块(路由器)以获得wifi信号,同时车载也连接wifi模块以获得和手机相同的IP地址,实现手机和小车的连接,然后利用PC或手机上的控制软件以wifi网络信号为载体发送相关信号,wifi模块接收PC 或手机端发送来的相关信号并分析转换成TTL 电平信号,然后发送给单片机,单片机接收到的电平信号处理、分析、计算,转化成控制指令并发送给电机驱动模块以实现小车的前进、后退、左拐、右拐等功能。
二、购买所需材料了解51单片机WiFi智能小车基本原理后,需要购买所需材料进行制作。
下面列出所需制作材料:序号材料备注图例6 小车底盘7 摄像头 根据固件支持摄像头购买8 电源根据自己需要购买种类9 杜邦线及小配件制作所需工具:序号工具名备注图例称1 电烙铁一套 包括松香焊锡2 螺丝刀 平口、十字等3 微型电钻 可以自制4手工刀5 剪刀6 万用表7 热熔胶枪或快干胶8US B下载器三、开始制作1、制作流程开始制作前,我们首先需要看购买路由器的型号,笔者采用的是703n 路由器,所以需要引出ttl 线。
总体步骤为:路由器引TTL 线→路由器刷OpenWrt 固件→制作51单片机最小系统→下载下位机程序到51单片机→安装上位机程序至PC 或手机→测试上、下位机通信→组装→调试完成。
2、路由器引ttl线首先打开703n路由器,按照下图标示位置焊接ttl线。
注意:1、焊接的时候要小心焊接,焊好后微拉下查看松紧2、焊接最好采用软线焊接,防止意外整块拉掉焊点3、焊好后一定用胶固定,最好采用热熔胶下图为引好ttl线样子3 刷OpenWrt固件何为OpenWrt固件,OpenWrt可以被描述为一个嵌入式的Linux 发行版,(主流路由器固件有dd-wrt,tomato,openwrt三类)而不是试图建立一个单一的,静态的系统。
基于51单片机的智能小车
唐山师范学院本科毕业论文题目基于单片机的智能小车的设计学生****指导教师***讲师年级2008级专业电子信息科学与技术系别物理系唐山师范学院物理系2012年5月郑重声明本人的毕业论文是在老师的指导下独立撰写完成的。
如有剽窃、抄袭、造假等违反学术道德、学术规范和侵权的行为,本人愿意承担由此产生的各种后果,直至法律责任,并愿意通过网络接受公众的监督。
特此郑重声明。
毕业论文作者(签名):年月日1目录摘要 (3)第一章引言 (3)第二章方案说明 (3)2.1、方案论证 (3)2.2、总体设计方案概述 (4)第三章硬件电路设计 (5)3.1、主控电路 (5)3.1.1、L7805稳压器 (5)3.1.2、MAX232芯片简介 (6)3.2、八路红外传感器模块 (6)3.2.1、LM324简介 (6)3.2.2、74HC14D简介 (6)3.3、L298N电机驱动模块 (7)3.3.1、L298N简介 (8)3.4、机械部分 (9)第四章软件系统设计 (9)4.1、程序流程图 (9)4.2、程序设计方案 (9)参考文献 (12)第五章结束语 (12)致谢 (12)附录1 (13)附录2 (13)外文页 (20)2基于单片机的智能小车的设计摘要本文介绍了基于STC89C52单片机的智能小车的设计与实现。
小车主要能够识别黑线并检测障碍物从而实现在固定跑道内行驶并且可自动避障。
小车以STC89C52单片机控制器;采用八路红外传感器及其处理模块实现对黑线及障碍物的检测;通过单片机产生PWM波并通过L298N来对小车的方向和速度进行控制。
关键字STC89C52 单片机红外传感器PWM L298N第一章引言社会的发展,科技的进步,使得人们对生活中的很多事物都提出了更高的要求,就像人们自己走累了便想到了坐车,所以马车出现了;而马车已经满足不了人们对速度的追求的时候,便又发明了汽车,所以科技创新是基于人们的需要而出现的;那么到了现在这个普通汽车已经很普遍的掌控在人们手中的时候,一个新的概念便被提了出来,它就是智能车。
基于51单片机的智能小车设计报告
本人保证自写文档,文档不足之处请谅解目录一、设计的目的------------------1二、设计的模块------------------1三、程序的流程------------------6四、元器件清单------------------8五、成品的制作------------------8六、注意事项--------------------9七、设计的总结------------------9设计的目的智能遥控车地目的主要突出在智能与遥控上,遥控意思明显就是通过某种控制手段使得小车能够实现由控制者控制前进后退等操作;智能可以体现为功能上的智能化。
本作的目的是实现控制小车移动时对前方所存在的威胁进行报警提醒。
设计的模块此次设计的硬件电路模块大致为五大类,分别是51单片机最小系统模块、电源模块、电机工作驱动模块、超声波报警系统模块、无线控制发射接收模块。
下图为硬件电路框图:1、单片机最小系统此模块式是本设计的控制核心模块,单片机最小系统由三部分组成:STC89C52芯片部分、复位部分(由按键开关、极性电容、10K电阻组成)、晶振部分(由12M石英晶振、两个30PF的瓷片电容组成)。
主要起程序的输入与控制、程序的复位、时间频率控制的作用。
2、无线控制模块本设计的无线控制模块是由编码芯片PT2262和解码芯片PT2272组成的电路模块组成,工作方式是编码芯片PT2262 发出的编码信号由:地址码、数据码、同步码组成一个完整的码字,解码芯片PT2272 接收到信号后,其地址码经过两次比较核对后,VT脚才输出高电平,与此同时相应的数据脚也输出高电平,如果发送端一直按住按键,编码芯片也会连续发射。
3、电机驱动模块本设计是采用了L298N电机驱动模块来驱动减速电机工作;L298N是ST公司生产的一种高电压、大电流电机驱动芯片。
该芯片采用15脚封装。
主要特点是:工作电压高,最高工作电压可达46V;输出电流大,瞬间峰值电流可达3A,持续工作电流为2A;额定功率25W。
(完整word版)基于51单片机的循迹小车系统设计
基于51单片机的循迹小车系统设计摘要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。
在生活中但凡涉及到自动控制的地方都会出现单片机的身影,单片机的应用有利于产品的小型化、智能化,并且能够提高生产效率.这里介绍的是如何用AT89C52单片机来实现小车的循迹功能,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AT89C52单片机为控制核心,利用红外传感器检测道路上的黑线,控制电动小汽车的自动循迹,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,和寻光功能。
整个系统的电路结构非常简单,可靠性能很高。
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。
关键词:80C51单片机;电动小车;pwm调速;光电检测;自动调速系统Car tracking system based on microcontrollerAbstract80C51 is a 8 bit single chip computer。
Its easily using and multi—function suffer large users。
In life,whenever it comes to automatic control of the local microcontroller will appear figure, microcontroller applications in favor of product miniaturization,intelligent,and can improve productivity. Here is how to use AT89C52 microcontroller to achieve the car tracking feature, which is designed to determine the combination of scientific research and design class topic.This system design requirements of the subject for the purpose of using AT89C52 microcontroller core,the use of infrared sensors to detect the black line on the road,the automatic tracking control of electric cars,fast low traffic speeds,as well as automatic parking, and can automatically record time ,mileage and speed, and look for the light function.The circuit structureof the entire system is very simple, very high reliability. The test results meet the requirements,the paper focuses on the hardware design and test results of the system analysis.Keywords:80C51 microcontroller;Electric car Pwm speed; A photodetector;Automatic Speed Control System。
基于51单片机的智能小车设计
基于51单片机的智能小车设计O 引言在现有玩具电动车的基础上,加装光电检测器,实现对电动小汽车的速度、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。
1 直流调速系统采用PWM 调速直流调速系统采用晶闸管的直流斩波器与整流电路。
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(Pulse Width Modulat-ion),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。
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。
为展利实现电动小汽车的左转和右转,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。
图1 为双极式H 型可逆PWM 变换器的电路原理图。
4 个电力晶体管的基极驱动电压分为两组。
VT1 和VT4 同时导通和关断,其驱动电路中Ub1=Ub4;VT2 和VT3 同时动作,其驱动电压Ub2=Ub3=-Ub1。
2 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。
2.1 行车起始、终点及光线检测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(2 cm 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。
基于51单片机的智能小车控制系统设计与制作
• 186•自从单片机问世以来,就被广泛地运用在各个行业中,如工业自动化,自动检测与控制系统,智能仪器仪表,家用电器等各个方面。
在当今社会,几乎所有的电子类产品都会用到单片机的集成芯片。
51单片机是一款八位单片机,它的易用性和多功能性受到了广泛使用者的一致好评,单片机的运用正在不断强化,基于它具有体积小,功耗低并且成本低的特点,工作可靠性强,根据这些特点特别适合用于控制有关的系统。
该设计在车身部分采用STC89C52RC 单片机作为主要的核心控制芯片。
通过无线传送操作指令,利用光电门来监测小车驱动轮的转速,从而用PWM 动态调节和控制小车的速度与方向。
该设计主要实现以下几点功能:前进后退、左转右转、黑线寻迹、避障、红外遥控、以及调节小车行驶速度。
智能遥控小车的研究现状首先在美国工业方面首先展开运用,由于很大的便利之处和智能化,就让其得到了政府的认可,得到了相关技术和政策的支持,因此各大工业大国都在智能无线遥控上占据着一定的优势。
因此,在未来智能小车的应用将随处可见。
本总体结构图如图1所示。
本设计系统主要以STC89C52RC 为核心的单片芯片为中心,芯片使用T0定时器的中断方式,形成更精确的脉冲波,以驱动发动机L298N 芯片精准的控制发动机的旋转速度。
采用PT2262的编码解码芯片并进行无线传输和操作:执行指令接收和控制车身移动平台上的单片机收到相应的指令后改变发动机的PWM 脉冲波形,并调整车辆当前的操作状态。
2 硬件设计在小车设计的硬件模块中单片机采用的是51系列作为控制的核心处理器,这里主要是以STC89C52RC 作为主要控制芯片,它兼容51的全部功能并且功能更加优化。
单片机最小系统由外围信号I/O 口组成的,包括电源、CPU 时序电路、复位电路,在这三个模块的基础上,单片机就能够正常的工作。
设计系统中,时钟晶振电路模块采用的工作方式是内部时钟的工作方式,是通过利用芯片内部的实时震荡谐振电路模块来进行实现。
51单片机小车课程设计
51单片机小车课程设计一、课程目标知识目标:1. 掌握51单片机的硬件结构、工作原理及编程方法;2. 了解小车的基本构造,理解电机驱动、传感器等模块的功能及相互关系;3. 学习如何将51单片机应用于小车控制,实现小车的基本运动控制功能。
技能目标:1. 能够运用C语言编写51单片机的程序,实现对小车的控制;2. 学会使用电机驱动、传感器等模块,进行小车电路的搭建和调试;3. 培养动手实践能力,通过课程设计,独立完成一个具有基本功能的小车控制系统。
情感态度价值观目标:1. 培养学生对电子科技的兴趣,激发创新意识;2. 培养学生团队协作精神,学会共同分析问题、解决问题;3. 培养学生严谨的科学态度,提高自我评价和反思能力。
分析课程性质、学生特点和教学要求,本课程将目标分解为以下具体学习成果:1. 掌握51单片机的基本知识,能够独立编写程序;2. 完成小车电路搭建,实现小车的基本运动控制;3. 撰写课程设计报告,总结设计过程和经验教训;4. 参与团队讨论,积极提出问题,共同解决问题;5. 通过课程学习,提升对电子科技的兴趣和热情,培养创新精神和动手能力。
二、教学内容1. 51单片机基础知识:介绍51单片机的硬件结构、工作原理、寄存器及I/O 口编程;2. C语言编程:回顾C语言基础,重点讲解51单片机编程中的常用语法和技巧;3. 小车电路设计:讲解电机驱动原理,介绍常用传感器(如红外、超声波等)的工作原理及接线方法;4. 小车控制算法:学习如何编写程序实现小车的前进、后退、转向等基本运动控制;5. 课程设计实践:指导学生进行小车电路搭建、程序编写及调试,实现小车的基本功能;6. 课程总结:撰写课程设计报告,总结设计过程中的经验教训。
教学内容安排与进度:第一周:51单片机基础知识学习;第二周:C语言编程训练;第三周:小车电路设计与分析;第四周:小车控制算法学习;第五周:课程设计实践;第六周:课程总结及评价。
基于51单片机的简易智能小车设计
基于51单片机的简易智能小车设计文章介绍了一种可循迹、可追光、可金属探测的基于51单片机的智能小车的设计。
小车的设计以AT89S52为核心,结合漫反射式光电传感器、电感式接近开关、光敏二极管和LM393实现循迹、追光、金属探测功能。
采用AT89S52芯片控制能够实现全部功能,系统电路结构简单,可靠性高。
标签:AT89S52;循迹;追光;金属探测;智能小车1 概述在科学技术飞速发展的今天,人工智能越来越受到人们的关注。
智能小车也属于人工智能中轮式机器人的一个分支,因而成为大多数电子类在校大学生学习和实践的重点。
本文设计的智能小车以AT89S52单片机为微控制器,使用L298N 作为两个直流电机的驱动芯片,驱动小车车轮运动。
单片机通过传感器检测到的不同信号,根据程序指令小车做出相应的动作。
小车在循迹的时候遇到金属物,小车停止循迹并鸣响蜂鸣器,在数码管上显示循迹过程中检测到的金属物个数;在循迹过程中有光源靠近则追光行驶。
2 智能小车的总体设计智能小车的总体构成有单片机最小系统、电机驱动、传感器部分和底盘部件。
单片机最小系统的制作,包括单片机及其外围电路、蜂鸣器电路、电源电路、4位七段LED数码管显示电路、ISP程序下载口、留足各个传感器的接口。
智能小车的系统框图如图1所示。
3 硬件模块设计3.1 单片机控制系统选用ATMEL公司的AT89s52单片机,该单片机片内集成有定时器,中断系统,丰富的I/O端口,有较强的位处理功能,且价格便宜,指令系统较简单。
考虑本系统主要用于控制,不需要复杂的运算,选用AT89s52完全可以实现控制功能,且价格便宜,编程较容易。
3.2 电机驱动模块单片机的带负载能力是无法直接驱动直流电机的,所以采用L298N作为直流电机的驱动模块。
L298N是ST公司生产的一种高电压、大电流电机驱动芯片。
该芯片采用15脚封装。
内含两个H桥的高电压大电流全桥式驱动器,可以用来驱动直流電机和步进电机。
基于51单片机的智能小车控制系统设计
工业职业技术学院毕业设计课题名称—基于51与单片机的智能小车控制系统__________________________系(院)名称________________ 电气工程系_____________________ 专业及班级___________________________________________________ 学生_______________________________________________学号_______________________________________________指导教师___________________________________________________完成日期年11 月19 日随着我国科学技术的进步,智能化作为现代社会的新产物开始越来越普及,各种高科技也广泛应用于智能小车和机器人玩具制造领域,使智能机器人越来越多样化。
智能小车是一个多种高薪技术的集成体,它融合了机械、电子、传感器、计算机硬件、软件、人工智能等许多学科的知识,可以涉及到当今许多前沿领域的技术。
整个小车平台主要以51单片机为控制核心,通过无线遥控实现前进后退和转向行驶,通过红外线传感器,实现小车的自适应巡航、避障等功能。
设计采用对比选择,模块独立,综合处理的研究方法。
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。
从电机车体,最小系统到无线遥控,红外线对管的自动寻迹再到红外线自动避障和语音控制,完成各模块设计。
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。
关键字:智能小车,单片机,红外传感器。
目录第一章绪论......................................................................... -1 -1.1.1 智能循迹小车概述....................................................... -1 -1.1.2课题研究的目的和意义 ................................................... -2 -1.1.3 智能循迹小车智能循迹分类............................................... -2 -1.1.4 智能循迹小车的应用..................................................... -3 -第二章方案设计..................................................... 错误!未定义书签。
(完整word版)基于51单片机智能小车设计
北华航天工业学院课程设计报告(论文)设计课题:基于51单片机智能循迹小车设计专业班级:B12242学生姓名:李云鑫指导教师:王晓设计时间: 2014年6月15日北华航天工业学院电子工程系基于51单片机智能循迹小车课程设计任务书指导教师:王晓教研室主任:王晓2014年06 月15 日注:本表下发学生一份,指导教师一份,栏目不够时请另附页。
课程设计任务书装订于设计计算说明书(或论文)封面之后,目录页之前.内容摘要本设计主要有单片机模块、地面寻线模块、发光二极管模块,电机驱动模块以及电源模块组成,小车具有自主寻迹的功能。
本次设计采用ATMEL公司的AT89C2051单片机作为控制芯片,传感器模块采用红外接收管和比较器实现,能够轻松识别黑白两色路面,同时具有抗环境干扰能力,电机模由LM393芯片和两个直流电机构成,组成了智能车的动力系统,电源采用5V的直流电池,经过系统组装,从而实现了小车的自动循迹的功能.索引关键词:智能小车AT89C2051 单片机LM393 红外接收管目录一概述 (1)二方案设计与论证 (8)三单元电路设计及各模块具体电路 (3)3.1。
电路中51单片机芯片介绍 (13)3。
2 最小系统部分电路 (19)3。
3控制模块电路电路 (20)3。
4电机驱动及二极管模块电路 (20)3。
5寻线检测模块部分电路 (21)3.6软件设计 (22)四总原理图及元器件清单4。
1总原理图 (23)4.2元器件清单 (23)五安装与调试5.1.电子元器件的装配 (24)5。
2。
机械装配 (25)5.3.总装 (25)六性能测试与分析6.1测试方法及注意事项 (26)6.2源程序 (26)七结论 (27)八心得体会 (28)九参考文献 (29)一、概述目前,在企业生产技术不断提高、对自动化技术要求不断加深的环境下,智能车辆以及在智能车辆基础上开发出来的产品已成为自动化物流运输、柔性生产组织等系统的关键设备.世界上许多国家都在积极进行智能车辆的研究和开发设计。
机电一体化论文基于51单片机的智能小车设计大学毕设论文
基于51单片机的智能小车设计一、课题背影及实验目的随着人类科技的发展,社会的进步,科技产品在人们日常生活中越来越不可或缺,影响也越来越大,人们对自动化的要求也不断提高。
自动化概念的提出,使其不但在工业上已经充分应用,人们的日常生活在被它悄然影响。
而汽车作为人们日常生活中最为常见的交通工具,人们迫切希望汽车自动化、智能化的实现。
基于51单片机的智能小车课题的提出就是希望通过简单课题的实验,验证智能汽车方案的可行性,从而为以后智能化系统在汽车上的应用有提前的了解。
实验以单片机小车实验板为底板,加装红外传感器、超声波传感器,以51单片机为核心对信息进行处理,从而实现循迹、避障功能,和可控行驶。
二、总体方案设计1、设计思路车体上搭载电源模块、电机驱动模块。
单片机系统模块、循迹模块、避障模块,基本框架图如图2、各模块的分析选择单片机电路的设计一个单片机应用系统的硬件电路设计包含两部分内容:一是系统扩展,即单片机内部的功能单元,如ROM、RAM、I/O、定时器/计数器、中断系统等不能满足应用系统的要求时,必须在片外进行扩展,选择适当的芯片,设计相应的电路;二是系统的配置,即按照系统功能要求配置外围设备,如键盘、显示器、A/D、D/A转换器等。
单片机的功能特性描述单片机又称单片微控制器,它不是完成某一个逻辑功能的芯片,而是把一个计算机系统集成到一个芯片上。
概括的讲:一块芯片就成了一台计算机。
它的体积小、质量轻、价格便宜。
单片机内部也有和电脑功能类似的模块,比如CPU,内存,并行总线,还有和硬盘作用相同的存储器件。
单片机是一种集成电路芯片,采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计时器等功能(可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D转换器等电路)集成到一块硅片上构成的一个小而完善的计算机系统。
本课题选择了STC公司的生产的STC89C52单片机。
基于51单片机智能小车的设计
智能小车的设计单片机课程设计设计名称:智能小车及温度显示所在学院:电气与控制工程学院专业班级:测控技术与仪器0902学生姓名:学生学号:********** ********** ********** 指导老师:完成时间:2012/07/06目录1.方案论证与比较 (4)1.1 课程实现 (4)1.2 电机驱动模块 (4)1.3 温度测量模块 (5)1.4 显示模块 (5)1.5遥控 (6)2.单片机最小应用系统 (6)2.1 时钟电路 (7)2.2 复位电路 (8)3.控制部分 (9)3.1电机驱动 (9)3.2.温度检测及显示模块 (9)3.3.遥控 (10)4.流程图 (10)4.1 主程序流程图 (10)4.2遥控器解码程序流程图 (11)4.3 温度显示流程图 (11)5.参考文献 (11)6. 设计心得体会 (12)6.1设计心得体会(魏璐) (12)6.2设计心得体会(雷军) (12)6.3设计心得体会(陈志伟) (13)7.附录 (14)7.1元件清单: (14)7.2程序清单: (14)智能小车的设计摘要:智能作为现代的新发明,是以后的发展方向,他可以按照预先设定的模式在一个环境里自动的运作,不需要人为的管理,可应用于科学勘探等等的用途。
智能小车就是其中的一个体现。
本设计采用STC89C52单片机为主要控制核心,STC89C52是一款高速低功耗的新一代8051单片机,我们利用红外接收遥控器对小车的控制信号,对小车实现无线遥控,利用DS18B20检测小车所在环境的温度,并利用12864液晶显示模块将其显示出来。
关键词:STC89C52 单片机DS18B20检测温度液晶显示Abstract:Smart as a modern invention, the direction of development in the future, he can in an environment where automatic operation in accordance with the pre-set pattern, no human management can be applied to the use of scientific exploration. The smart car is one of expression. This design uses STC89C52 microcontroller core as the main control STC89C52 is a new generation of high-speed low-power 8051, we use the infrared receiver remote control signals of the car, wireless remote control car using the DS18B20 test car where the temperature of the environment and use 12864 LCD module will be displayed.Keyword:STC89C52 single-chip DS18B20 detection temperature LCD1.方案论证与比较1.1 课程实现方案1:采用各类数字电路来组成小车的控制系统,对外围避障信号,各路趋光信号进行处理,车库拦栅上升下降控制,温度显示等。
51单片机小车课程设计
51单片机小车课程设计一、教学目标本课程旨在让学生了解和掌握51单片机小车的基础知识,包括单片机的结构、原理、编程和应用。
通过本课程的学习,使学生能够熟练使用51单片机小车进行简单的编程和实验,培养学生的动手能力、创新意识和科技兴趣。
具体目标如下:1.知识目标:了解51单片机的内部结构、工作原理和编程方法;掌握C语言的基本语法和编程技巧;了解如何使用51单片机小车进行传感器数据采集和控制。
2.技能目标:能够使用Keil、MPLAB等集成开发环境进行程序编写;能够独立完成51单片机小车的硬件连接和调试;具备分析和解决问题的能力。
3.情感态度价值观目标:培养学生对科技的热爱,提高学生的创新意识,培养学生的团队协作能力和沟通能力。
二、教学内容教学内容主要包括以下几个部分:1.51单片机基础知识:单片机的结构、原理、编程语言及开发环境。
2.C语言编程:基本语法、数据类型、运算符、控制结构、函数等。
3.51单片机小车硬件系统:电源、电机、传感器、通信模块等硬件设备及原理。
4.51单片机小车软件系统:程序设计、调试与优化。
5.应用实践:通过项目案例,使学生掌握51单片机小车的应用技巧,提高学生的实际操作能力。
三、教学方法本课程采用多种教学方法相结合,以激发学生的学习兴趣和主动性:1.讲授法:讲解51单片机基础知识、C语言编程和硬件系统原理。
2.案例分析法:分析实际项目案例,使学生了解51单片机小车的应用场景。
3.实验法:让学生动手搭建和调试51单片机小车,提高学生的实践操作能力。
4.讨论法:学生进行小组讨论,培养学生的团队协作能力和沟通能力。
四、教学资源教学资源包括:1.教材:《51单片机原理与应用》、《C语言程序设计》等。
2.参考书:相关论文、技术文档、在线教程等。
3.多媒体资料:PPT、视频教程、实验演示等。
4.实验设备:51单片机小车、编程器、实验板、传感器等。
五、教学评估本课程的评估方式包括平时表现、作业、考试等,以全面、客观、公正地评价学生的学习成果。
基于51单片机的多功能智能小车设计论文(电路、程序和论文))
基于单片机的多功能智能小车设计论文(电路+程序+论文)摘要(关键词:智能车单片机金属感应器霍尔元件 1602LCD)智能作为现代的新发明,是以后的发展方向,他可以按照预先设定的模式在一个环境里自动的运作,不需要人为的管理,可应用于科学勘探等等的用途。
智能电动车就是其中的一个体现。
本次设计的简易智能电动车,采用AT89S52单片机作为小车的检测和控制核心;采用金属感应器TL-Q5MC来检测路上感应到的铁片,从而把反馈到的信号送单片机,使单片机按照预定的工作模式控制小车在各区域按预定的速度行驶,并且单片机选择的工作模式不同也可控制小车顺着S形铁片行驶;采用霍尔元件A44E检测小车行驶速度;采用1602LCD实时显示小车行驶的时间,小车停止行驶后,轮流显示小车行驶时间、行驶距离、平均速度以及各速度区行驶的时间。
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。
目录1 设计任务 (3)1.1 要求 (3)2 方案比较与选择 (4)2.1路面检测模块 (4)2.2 LCD显示模块 (5)2.3测速模块 (5)2.4控速模块 (6)2.5模式选择模块 (7)3 程序框图 (7)4 系统的具体设计与实现 (9)4.1路面检测模块 (9)4.2 LCD显示模块 (9)4.3测速模块 (9)4.4控速模块 (9)4.5复位电路模块 (9)4.6模式选择模块 (9)5 最小系统图 (10)6 最终PCB板图 (12)7 系统程序 (13)8 致谢 (46)9 参考文献 (47)10 附录 (48)1. 设计任务:设计并制作了一个智能电动车,其行驶路线满足所需的要求。
1.1 要求:1.1.1 基本要求:(1)分区控制:如(图1)所示:(图1)车辆从起跑线出发(出发前,车体不得超出起跑线)。
在第一个路程C~D区(3~6米)以低速行驶,通过时间不低于10s;第二个路程D~E区(2米)以高速行驶,通过时间不得多于4秒;第三个路程E~F区(3~6米)以低速行驶,通过时间不低于10s。
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目录一、绪论 (1)1、设计的目的 (1)2、设计方案要求 (2)二、硬件设计 (2)1、系统组成框图 (2)2、模块方案论证与比较 (2)(1)控制模块 (2)(2)电机的选择 (3)(3)电机驱动模块 (3)(4)寻迹模块 (3)(5)避障模块 (4)3、硬件电路分析 (5)(1)最小系统 (5)(2)电机驱动电路 (6)(3)寻迹电路 (7)4、部分元器件介绍 (8)(1)51单片机 (8)(2)L298N (10)三、软件设计 (11)1、软件流程 (11)(1)流程简介 (12)(2)各功能的实现 (12)2、寻迹算法设计 (14)四、调试与结果分析 (14)五、结束语 (14)参考文献 (15)附录1:元件清单 (15)附录2:软件程序 (16)基于51单片机的多功能小车的设计(应用电子技术专业2008级)摘要:智能作为现代的新发明,是以后的发展方向,他可以按照预先设定的,模式在一个环境里自动的运作,不需要人为的管理,可应用于科学勘探等等的用途。
智能小车就是其中的一个体现。
本次设计的智能小车,采用AT89C51单片机作为小车控制核心,运用红外探头的检测实现小车寻迹和蔽障功能。
传感器作为现代科技的前沿技术,被认为是现代信息技术的三大支柱之一,也是国内外公认的最具有发展前途的高技术产业。
在国内有自动化方面的专家指出,传感器技术直接关系到我国自动化产业的发展形势,认为"传感器技术强,则自动化产业强"。
由此可见传感器技术对自动化产业乃至整个国家工业建设的重要性。
关键字:51单片机;直流电机;L298驱动;红外探头一、绪论1、设计的目的随着汽车工业的迅速发展,关于汽车的研究也就越来越受人关注。
可见其研究意义很大。
本设计就是在这样的背景下提出的。
本题目是结合科研项目而确定的设计类课题。
设计的智能电动小车应该能够实时显示时间、里程,具有自动寻迹功能,可准确定位停车。
传感器作为现代科技的前沿技术,被认为是现代信息技术的三大支柱之一,也是国内外公认的最具有发展前途的高技术产业。
在国内有自动化方面的专家指出,传感器技术直接关系到我国自动化产业的发展形势,认为"传感器技术强,则自动化产业强"。
由此可见传感器技术对自动化产业乃至整个国家工业建设的重要性。
传感器早已渗透到诸如工业生产、宇宙开发、海洋探测、环境保护、资源调查、医学诊断、生物工程、甚至文物保护等等极其之泛的领域。
可以毫不夸张地说,从茫茫的太空,到浩瀚的海洋,以至各种复杂的工程系统,几乎每一个现代化项目,都离不开各种各样的传感器。
汽车传感器作为汽车电子控制系统的信息源,是汽车电子控制系统的关键部件。
随着科学技术的发展,新型敏感材料和传感器不断涌现,传感器种类的增多、性能的提高及精巧的结构都促进了多传感器系统的发展。
本次设计就是基于传感器技术使得小汽车智能化。
2、设计方案要求根据设计需要确定如下方案:在现有玩具电动车的基础上,增加避障、寻迹,实现对电位置及运行状况的实时检测,并将测得数据传送至单片机进行分析处理,然后由单片机根据所检测到的各种数据发出不同指令实现对电动车的智能控制。
这种方案能实现对电动车运动状态的实时监控,控制灵活、可靠,精度高,可满足对系统的各项要求。
自主寻迹电动小汽车是一个运用传感器、单片机信号处理、电机驱动及自动控制等技术来实现环境感知和自动行驶为一体的高新技术综合体。
本设计采用 AT89C51 单片机作控制核心, 针对小车在行驶过程中的不同要求, 采用模块化设计方案, 进行了各部分电路的设计。
二、硬件设计1、系统组成框图系统组成框图如图1所示。
图1 系统组成框图本设计采用了 AT89C51 单片机为寻迹小汽车的核心控制部分, 通过查询方式实现对小汽车的智能控制。
小汽车由主控制板、驱动模块、寻迹模块、蔽障模块及车身载体几部分组成。
主控制系统由主控 CPU电路、传感器接口电路、直流电机驱动电路等组成。
路面检测系统采用反射式红外传感器检测黑线及超声波传感器检测障碍, 直流电机驱动采用双向PWM控制技术实现对车速灵活地控制。
2、模块方案论证与比较(1)控制模块方案一:采用ARM芯片作为系统的控制器,它的功能强大,可以实现很多复杂的功能,但本设计对控制器的要求简单,浪费资源而且价格昂贵。
采用8位51单片机作为控制器。
51系列单片机具有高性能、体积小、价格低廉、控制能力强等特点,系统功能实现简单,性价比高。
本设计就采用了比较先进的89C51为控制核心,功耗很低。
该设计亦具有实际意义,可以应用于考古、机器人、医疗器械等许多方面,尤其是在足球机器人研究方面具有很好的发展前景。
所以本设计与实际相结合,现实意义很强。
从系统功能和性价比方面考虑,我们选择了方案二。
(2)电机的选择方案一:采用步进电机。
步进电机具有快速启停能力,可实现电机正反转及调速,启动性能好,启动转矩大。
工作电压可达到36V,4A;可同时驱动两台直流电机,且不具有误差积累作用。
由于步进电机的控制要求严格且很难运转到较高的速度。
方案二:采用直流电机。
直流电机具有良好的启动特性和调速特性,直流电机转动力矩大,体积小,重量轻,装配简单,使用方便且价格比步进电机要便宜好多。
直流电机在调速性能要求方面比较严格。
综合本系统对电动机的控制要求,我们选择了方案二。
(3)电机驱动模块方案一:采用分立元件构成的H桥驱动电路对电机进行控制。
该驱动电路结构简单,价格低廉,在实际中应用广泛。
但这种电路工作性能不够稳定且功耗比较容易烧坏单片机。
方案二:采用专用芯片L298作为电机驱。
L298是SGS公司的产品,比较常见的是15脚Multiwatt 封装的L298N,内部同样包含4通道逻辑驱动电路。
可以方便的驱动两个直流电机,或一个两相步进电机。
L298N芯片可以驱动两个二相电机,也可以驱动一个四相电机,输出电压最高可达50V,可以直接通过电源来调节输出电压;可以直接用单片机的IO口提供信号;而且电路简单,使用比较方便。
综合电机控制的稳定性考虑,我们选择方案二。
(4)寻迹模块采用光敏电阻作为寻迹电路的主要元件。
光敏电阻的阻值随周围环境光线的变化而变化,当光线照射到白线上面时,光线发射强烈,光线照射到黑线上面时,光线发射较弱。
因此光敏电阻在白线和黑线上方时,随值会发生明显的变化,将阻值的变化值经过比较器就可以输出高低电平。
但是这种方案受光照影响很大,不能稳定的工作。
方案二:用红外发射管和接受管自制的对管作为寻迹传感器。
红外发射管发出红外线,当发出的红外线照射到白色的平面后反射,若红外接受管能接受到反射回的光线则检测出白线继而输出低电平;若接受不到发射管发出的光线则检测出黑线继而输出高电平;虽然自己制作的寻迹传感器基本满足要求,但工作不够稳定且容易受外界光线的影响。
方案三:采用TCRT5000型光电对管。
TCRT5000传感器的工作原理与一般的红外传感器一样,一传一感,TCR5000具有一个红外发射管和一个红外接受管。
当发光二极管发出的光反射回来时,三极管导通输出电平,该光电对管调整电路简单,工作性能稳定。
通过工作时的性能稳定性和寻迹准确性考虑我们选择了方案三。
(5)避障模块方案一:采用简易光电传感器结合外围电路探测,但实际效果并不理想,对行驶过程中的稳定性要求很高,且误差几率较大,易受光线环境和路面介质影响,在使用过程极易出现问题,而且容易因为该部件构成整个系统的不稳定,故最终未采用该方案。
方案二:采用两只红外线,分别置于小车车身前轨道的两侧,根据两只光电开关接受到白线与黑线的情况来控制小车转向来调整方向,测试表明,只要合理安装两只光电开关的位置就可以很好的实现寻迹功能。
方案三:采用两只红外管分别置于小车的前端两侧,方向与小车前进方向平行,对小车与障碍物相对距离和方位作出较为准确的判别和及时反应。
但此方案过于依赖硬件、成本较高、缺乏创造性,而且置于小车作坊的红外对管用到的几率很小,所以最终未采用。
采用一只红外对管置于小车右侧。
通过测试此种方案就能很好的实现小车避开障物且充分的利用资源而不浪费。
智能小车应以准确、智能见优,因此我们应采用方案三。
3、硬件电路分析(1)最小系统89C51是片内有ROM/EPROM的单片机,因此,这种芯片构成的最小系统简单﹑可靠。
用89C51单片机构成最小应用系统时,只要将单片机接上时钟电路和复位电路即可,如图二89C51单片机最小系统所示。
由于集成度的限制,最小应用系统只能用作一些小型的控制单元。
其应用特点:①有可供用户使用的大量I/O口线。
②内部存储器容量有限。
③应用系统开发具有特殊性。
图二最小系统电路图和PCB电路板(Ⅰ)时钟电路89C51虽然有内部振荡电路,但要形成时钟,必须外部附加电路。
89C51单片机的时钟产生方法有两种。
内部时钟方式和外部时钟方式。
本设计采用内部时钟方式,利用芯片内部的振荡电路,在XTAL1、XTAL2引脚上外接定时元件,内部的振荡电路便产生自激振荡。
本设计采用最常用的内部时钟方式,即用外接晶体和电容组成的并联谐振回路。
振荡晶体可在1.2MHZ到12MHZ之间选择。
电容值无严格要求,但电容取值对振荡频率输出的稳定性、大小、振荡电路起振速度有少许影响,CX1、CX2可在20pF到100pF之间取值,但在60pF到70pF时振荡器有较高的频率稳定性。
所以本设计中,振荡晶体选择6MHZ,电容选择65pF。
在设计印刷电路板时,晶体和电容应尽可能靠近单片机芯片安装,以减少寄生电容,更好的保证振荡器稳定和可靠地工作。
为了提高温度稳定性,应采用NPO电容。
(Ⅱ)复位电路89C51的复位是由外部的复位电路来实现的。
复位引脚RST通过一个斯密特触发器用来抑制噪声,在每个机器周期的S5P2,斯密特触发器的输出电平由复位电路采样一次,然后才能得到内部复位操作所需要的信号。
复位电路通常采用上电自动复位和按钮复位两种方式。
最简单的上电自动复位电路中上电自动复位是通过外部复位电路的电容充电来实现的。
只要Vcc的上升时间不超过1ms,就可以实现自动上电复位。
时钟频率用6MHZ时C取22uF,R 取1KΩ。
除了上电复位外,有时还需要按键手动复位。
本设计就是用的按键手动复位。
按键手动复位有电平方式和脉冲方式两种。
其中电平复位是通过RST端经电阻与电源Vcc接通而实现的。
按键手动复位电路见图3.2。
时钟频率选用6MHZ时,C取22uF,Rs取200Ω,RK取1K Ω。
(2)电机驱动电路使用LM298作为本设计的驱动芯片电路如图4所示。
图四电机驱动电路图和PCB电路板本系统采用驱动芯片L298作为电机的驱动,L298N的5、7、10、12四个引脚接到单片机上,通过对单片机的编程就可以实现两个直流电机的PWM调速以及正反转等功能。