自动往返小车设计
基于51单片机的自动往返小车设计刘桐
参考文献......................................................................................................................20
2
忻州师院计算机系本科学士学位论文
基于 51 单片机的自动往返小车设计
3 自动往返小车硬件设计............................................................................................7 3.1 总体设计..............................................................................................................7 3.2 3.3 4 信号检测模块...................................................................................................7 主控电路...........................................................................................................8
摘 要：自动往返小车，是一种以电子汽车技术为背景，包含小车控制、传感技 术、电子技术、计算机、机械等多学科的科技创意性设计。主要组成模块有以下 几部分：路径识别、行驶时间控制及车速管制等模块组成。 该设计以 51 单片机为唯一主要控制模块，充分利用了自动检测技术、单片 机最小系统、模块电路，以及声光信号的管控、电机的驱动电路。通过 51 单片 机的仿真，通过实践调试与操作，实现小车在直线上的自动往返设计。综合应用 单片机技术、自动控制理论、检测技术等。使小车能在无人操作情况下，借助传 感器辨认路面环境，由单片机主控行进，完成初步的无人控制。 本设计以单片机为核心，附以外围电路，采用光电检测器进行检测信号实现 小车的自动加速、和循线运动。运用单片机的运算和处理能力来加速、减速、急 刹车、掉头、返回、显示行驶路程、行驶时间等智能控制系统。 关键词：51 单片机、检测技术、自动 Abstract ： Automatic car back and forth, it is a kind of electronic automotive technology as the background, containing the car control, sensor technology, electronic technology, computer, machinery, and other multi-disciplinary science and technology creative design. Main composition module has the following several parts: path identification, time control, speed control module, etc. With 51 single-chip microcomputer as the main control module for the design, make full use of the automatic detection technology, module circuit, single chip microcomputer minimum system, as well as the acousto-optic signal control, the motor drive circuit. By 51 MCU simulation, debugging and through practice operation, from design to realize automatic car on a straight line. Integrated application of single-chip computer technology, automatic control theory, detecting technology, etc. Can make the car in the case of unattended operation, with the aid of sensors to identify the road environment, by single-chip microcomputer control, complete preliminary without control. This design with the single chip processor as the core, attached to the peripheral circuit, adopting photoelectric detector for testing signal to achieve the automatic acceleration, and followed the movement of the car. Using single chip microcomputer operation and processing power to acceleration, deceleration, brakes, turn around, return, show the intelligent control system such as travel, travel time. Keywords：51 single-chip microcomputer, automatic detection technology
小车自动往返控制PLC课程设计
小车自动往返控制PLC课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解PLC（可编程逻辑控制器）的基本原理和结构，掌握其在小车自动往返控制系统中的应用。
2. 学生能掌握基本的逻辑控制语句和程序设计方法，实现对小车的自动往返控制。
3. 学生能了解传感器的工作原理，并将其应用于PLC控制系统中，实现小车行进中的障碍物检测和避让。
技能目标：1. 学生能运用PLC编程软件进行程序设计，实现小车自动往返控制的功能。
2. 学生能通过实际操作，调试和优化PLC控制程序，提高小车的运行效率和稳定性。
3. 学生能运用相关工具和仪器进行电路搭建和故障排查，培养实际操作能力和问题解决能力。
情感态度价值观目标：1. 学生通过课程学习，培养对自动化技术和PLC控制系统的兴趣，激发创新意识和探索精神。
2. 学生在小组合作中，学会沟通与协作，培养团队精神和责任感。
3. 学生能够关注PLC技术在工业生产和日常生活中的应用，认识到科技对社会发展的推动作用，树立正确的价值观。
课程性质：本课程为实践性较强的课程，注重理论知识与实际操作的结合，培养学生动手能力和创新能力。
学生特点：学生为高年级学生，具备一定的电子技术基础和编程能力，对新技术和新知识有较高的学习热情。
教学要求：教师需结合学生特点，采用任务驱动法、案例教学法和小组合作法等教学方法，引导学生主动探索，提高课程教学效果。
同时，注重过程评价，关注学生知识掌握和技能提升，培养其情感态度价值观。
通过分解课程目标为具体学习成果，便于后续教学设计和评估。
二、教学内容1. PLC基础知识：包括PLC的组成、工作原理、编程语言及编程软件的使用，重点讲解与小车自动往返控制相关的基础知识。
- 教材章节：第一章 PLC概述，第二章 PLC组成与工作原理，第三章 编程语言与编程软件。
2. 逻辑控制语句：介绍PLC常用的逻辑控制语句，如与、或、非、定时器、计数器等，通过实例分析，让学生掌握逻辑控制语句的应用。
自动往返小车控制程序的设计与调试实验
自动往返小车控制程序的设计与调试实验一、设计：1.确定硬件和电路连接：确定需要的传感器、执行器和控制器等硬件，并按照规定的电路连接方式进行连接。
2.初始化：在程序开始时，初始化相关变量和设备，例如设置传感器引脚的输入输出模式，设置执行器引脚的输出模式等。
3.传感器数据获取：程序中需要获取传感器的数据，例如红外避障传感器检测到有障碍物时，返回高电平信号。
4.控制算法：根据传感器数据和运动策略，确定小车的运动方式。
例如，如果红外传感器检测到有障碍物，小车需要停下或者改变方向避障。
5.执行器控制：根据控制算法确定小车的运动方式后，将控制信号发送给执行器，例如电机控制模块控制小车前进、后退、停止等。
6.循环控制：将步骤3-5进行循环执行，实现小车的自动往返运动。
7.结束：当需要结束程序时，释放资源，关闭设备等。
二、调试实验：进行自动往返小车控制程序的调试实验可以按照以下步骤进行：1.连接硬件：将传感器、执行器和控制器等硬件按照设计要求进行连接。
2.编写程序：根据设计的步骤，编写相应的控制程序，并进行初步测试。
3.调试传感器：分别测试各个传感器，确保传感器能够正常工作，并能够获取到正确的数据。
4.测试控制算法：根据传感器数据和运动策略，测试控制算法的准确性和可靠性。
例如，使用虚拟环境或模拟障碍物来模拟实际情况，检查小车是否能够正确地避障。
5.测试执行器控制：根据控制算法确定小车的运动方式后，测试执行器的控制功能是否正常。
例如，测试小车是否能够按照设定的方向、速度等参数进行正常运动。
6.整体调试：将步骤3-5进行整体调试，检查小车是否能够完成自动往返运动。
7.优化和修正：根据实际测试结果，对程序进行优化和修正。
例如，调整控制算法的参数、增加异常处理代码等。
8.最终测试：最终测试整个程序的功能和性能，确保小车能够稳定、可靠地完成自动往返运动。
通过以上的设计和调试实验，可以有效地实现自动往返小车的控制程序，并对其进行调试和优化，从而达到预期的效果。
plc小车自动往返毕业设计
plc小车自动往返毕业设计
PLC小车自动往返毕业设计可以按照以下步骤进行：
1. 确定设计要求：确定PLC小车自动往返的具体功能和要求，包括小车的移动方式、起止点、速度控制、停顿时间等。
2. 系统设计：设计整个系统的硬件部分，包括PLC控制器、
电机驱动、传感器以及其他必要的电路和接口。
3. 程序设计：编写PLC控制程序，实现小车自动往返的逻辑
控制，包括起动、停止、方向控制以及速度控制等。
4. 系统调试：将硬件部分和程序部分进行整合，测试系统的正常运行，调试可能出现的问题，确保系统稳定可靠。
5. 性能优化：通过调整程序和参数，对系统进行优化，提高小车的移动速度、精度和稳定性。
6. 结果评估：对设计的系统进行评估和测试，检查是否符合设计要求和预期效果，并进行必要的改进和调整。
7. 文档撰写：撰写毕业设计报告，详细记录设计的整个过程，包括设计原理、实施步骤、测试结果和分析等。
8. 学术交流：参加学术交流活动，向其他同行和专业人士展示设计成果，并从他们的反馈中得到进一步改进的建议。
以上步骤只是一个大致的指导，在具体实施过程中可能还会根据具体情况进行一些调整和改变。
同时，也需要注意安全问题，确保设计和实施过程中不会造成任何人身伤害或设备损坏。
小车自动往返系统设计
课程设计题目：小车自动往返系统设计学生姓名：学号：所在学院：专业班级：级别：指导教师：目录1 概述 (2)1.1 继电器-接触器控制系统的概况 (2)1.2 继电器与接触器的定义与概念 (2)1.3 继电器-接触器控制系统的优缺点 (2)1.4 继电器-接触器控制系统的发展形势 (3)2 方案设计 (3)2.1 控制系统描述 (3)2.3 继电器-接触器控制系统设计分析 (4)3 元器件的选型 (4)3.1 三相异步电动机的选择 (4)3.2 开关的选择 (5)3.3 熔断器的选择 (6)3.4 时间继电器的选择 (6)3.5 热继电器的选择 (7)3.6 接触器的选择 (8)4 电路图设计 (9)4.1主电路图 (9)4.2工作原理 (10)设计小结 (11)感谢 (12)参考文献 (13)附录一接线图 (13)附录二实物连接图 (14)1概述1.1继电器-接触器控制系统的概况电气控制课程是材料成型与控制工程专业的专业基础课，是由继电接触器控制系统来实现的。
它包含控制线路、主电路、照明电路及辅助线路组成。
该系统是由接触器、继电器、主令电器和保护电器等元件组成，按照一定的控制逻辑接线组成的控制系统。
其工作原理就是采用硬接线逻辑，利用继电器触点的串联或并联，及延时继电器的滞后动作等组成控制逻辑，从而实现对电动机或其他机械设备的起动、停止、反向、调速及对多台设备的顺序控制和自动保护功能。
1.2 继电器与接触器的定义与概念接触器：由于接触器具有可控叫大容量，自身活动性质稳定，功能可靠，工作效率高及给够经久耐用等特性不仅被广泛应用在远距离操控高频度接断电路，一级容量较大甚至兼具负荷的各种系统物质中，比如各种电热机械装置、电焊机、电动机等，而且由于接触器可以进行自动控制一级齐纳电压情况下的释放作业保护型调节，所以，在各种进行远距离自动操控中也被作为一种电磁式自动调控开关进行使用。
如果我们将接触器一句自身结构的主触头所通电流进行划分可以得到：甲流接触器和直流接触器两种类别，其中前者种类较为多，而且就我国而言现有常用的租住设计并以进行投产的交流接触器组要有CJ10以及CJ20等系列型号。
PLC运货小车自动往返控制设计
郑州航空工业管理学浣工业通信技术课程设计报告届专业班级题目运货小车往返程序设计学号_______________________姓名_______________________指导教师_______________________二。
一二年五月二十六日1、控制任务运货小车的控制分为自动和手动两个方面，XI为开始按钮，X2为停止按钮，X3为手动后退，X4为手动前进，X5、X6为限位开关。
控制顺序如下：(1)按下开始按钮XI,小车后退(2)碰到限位开关X5,停止5s,进行装料¢3) 5s过后小车自动前进(4)碰到限位开关X6,停止5s,卸料(5) 5s过后小车自动后退(6)按下停止按钮X2,小车停止(7)按下手动后退按钮X3,小车后退(8)按下手动前进按钮X4,小车前进(9)按下停止按钮X2(10)再按下开始按钮XI,小车进入自动运行状态2、状态流程图/ Y1/T0K50END3、输入/输出分配表输入装置编号开始按钮XI停止按钮X2手动后退X34、逻辑框图小车后退否触发X3是♦‘定时5s小车前进否触发X4定时5s5、梯形图1114151842454649525556586164 -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- [RET65 --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- ΓEND 6、程序列表0 LD M80021 SET SO3 STL SO4 LD X0015 SET S207 STL S208 LDI Y0019 ANI X00210 OUT Y00211 LD X00512 SET S2114 STL S2115 OUT TOK5018 LD TO19 SET S2221 STL S2222 LDI Y00223 ANI X00224 OUT Y00125 LD X00626 SET S2328 STL S2329 OUT TlK5032 LD Tl33 SET S2435 STL S2436 LDI Y00137 ANI X00238 OUT Y00239 LD X00540 OUT S2142 LD X00243 SET S2545 STL S2546 LDI Y00147 AND X00348 OUT Y00249 LD X00550 OUT S2152 LD X00453 SET S2655 STL S2656 LDI Y00257 OUT Y00158 LD X00659 OUT S2361 LD X00262 OUT SO64 RET65 END66。
小车往返运动控制设计
1.总体要求：对每一课题必须绘制运行工序图，设计的PLC控制系统包括：PLC I/O分配、控制线路图设计、梯形图设计；将设计的PLC程序利用手持式编程器送入PLC 并调试通过，符合课题提出的控制要求后，提交现场验收。
实验报告书在提交上述内容的基础上，还要讨论调试心得。
2.实验课题课题一：小车往返运动控制小车往返运动情况参如图1。
SQ2SQ3SQ1图 1初态：小车启动前位于导轨的中部（如图1中位置），运行要求如下：1）按启动按钮SB1，小车前进，到SQ1处后小车后退；2）小车后退至SQ2处停车，延时5S后第二次前进，到SQ3处后再次后退；3）后退至SQ2处停车。
要求：设计PLC控制系统，必须采用基本逻辑指令编程。
流程图：电气控制线接线图：梯形图：指令表：LD X1 LD X3 LD X4 LD X5OR Y0 OR Y1 OR M0 OR M1OR T0 OR X5 MPS ANI X1LDI X3 ANI X4 OUT T0 OUT M1OR M0 ANI Y0 K50 ENDANB OUT Y1 MPPANI X5 ANI X1ANI M1 OUT M0ANI Y1OUT Y0课题二：三台电机顺序控制三台电机顺序控制要求如下：M1运行10S 后停止，M2自行启动；M2运行5S 后停止，M3自行启动；M3运行5S后停止，M1重新自行启动运行，如此反复三次后所有电机停止运行。
要求：设计PLC控制系统，必须采用基本逻辑指令编程。
流程图：电气控制线路图：接线图：梯形图：指令表：LD M8002 LD T0 LD T1 RST C0 OR Y1 OR Y2 LD X1 MPS MPSRST C0 OUT T1 OUT T2 LD X1 K50 K50 OR T2 MPP MPPOR Y0 ANI T1 ANI T2 MPS OUT Y1 OUT Y2 OUT T0 LD T2 K100 OUT C0 MPP K3ANI C0 ENDANI T0 OUT Y0课题三：小车装卸料控制小车装卸料过程情况参图2。
继电控制的自动往返投料小车控制电路设计与搭建
继电控制的自动往返投料小车控制电路设计与搭建
实现继电控制的自动往返投料小车控制电路的设计分为两部分：控制部分和电机驱动部分。
1.控制部分
控制部分采用常开继电器电路控制,将控制信号输入到继电器中,控制小车运行的方向。
这里采用AT89C52单片机控制继电器的开关状态,输入的触发信号通常是由传感器产生的,判断小车是否到达终点站,如果到达就反向运行。
2.电机驱动
电机驱动部分采用的是双向直流电机,在电路中增加一个H桥驱动电路能够方便地控制电机的正反转。
这里采用L298N芯片作为H桥的驱动,将AT89C52的控制信号经过适当的电路处理后,通过L298N芯片控制电机的正反转。
总之,这是一个比较简单的电路,需要对单片机、继电器、L298N芯片、电机的原理有一定的了解,同时需要选择适合的元器件,建议在电子爱好者的指导下进行设计和搭建。
plc小车自动往返课程设计
plc小车自动往返课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解PLC（可编程逻辑控制器）的基本原理和功能，掌握其在小车自动往返控制中的应用。
2. 学生能够描述小车自动往返过程中所涉及到的传感器、执行器及其工作原理。
3. 学生能够解释PLC编程中涉及的逻辑运算和程序流程控制。
技能目标：1. 学生能够运用PLC进行小车自动往返的编程设计，实现小车的自动启动、运行、停止和往返。
2. 学生能够运用相关软件进行PLC程序的编写、调试和优化。
3. 学生能够通过小组合作，解决实际操作过程中遇到的问题，提高问题解决能力。
情感态度价值观目标：1. 学生能够培养对自动化技术的兴趣，激发创新意识和探索精神。
2. 学生在小组合作中，学会尊重他人、沟通交流，培养团队协作能力。
3. 学生能够认识到PLC技术在工业生产中的重要性，增强对工程技术应用价值的认识。
本课程针对初中年级学生，结合课程性质、学生特点和教学要求，将目标分解为具体的学习成果。
在教学过程中，注重理论与实践相结合，培养学生的动手操作能力和实际应用能力。
通过本课程的学习，学生能够掌握PLC小车自动往返的相关知识，提高解决实际问题的能力，培养团队协作精神和创新意识。
二、教学内容1. PLC基本原理与结构：介绍PLC的定义、功能、基本组成，使学生理解其工作原理和应用场景。
- 教材章节：第二章 可编程逻辑控制器概述2. 传感器与执行器：讲解小车自动往返过程中所用到的传感器（如红外线传感器、限位开关等）和执行器（如直流电机、步进电机等）。
- 教材章节：第三章 输入输出接口与传感器、第四章 执行器及其控制3. PLC编程基础：教授PLC编程中涉及的逻辑运算、程序流程控制等基础知识。
- 教材章节：第五章 PLC编程基础4. 小车自动往返控制程序设计：指导学生运用所学知识，设计并编写PLC控制程序，实现小车自动往返功能。
- 教材章节：第六章 PLC程序设计实例5. PLC程序调试与优化：教授学生如何运用相关软件进行PLC程序的调试与优化，提高程序稳定性和运行效率。
往返小车设计实验报告(3篇)
第1篇一、实验目的1. 了解往返小车的基本原理和设计方法。
2. 掌握电路设计、机械结构和编程技巧。
3. 通过实验，提高动手能力和创新意识。
二、实验原理往返小车是一种简单的自动化小车，它能够在特定轨道上自动往返运动。
实验中，小车通过传感器检测轨道上的黑线，根据黑线的位置控制电机的转动，实现往返运动。
三、实验器材1. 小车底盘1个2. 电机2个3. 电池盒1个4. 电池1套5. 传感器2个6. 线路板1块7. 绝缘胶带1卷8. 黑色线条纸1卷9. 编程器1个10. 编程软件1套四、实验步骤1. 准备工作（1）将电池盒与电池连接，确保电池充满电。
（2）将电机与电池盒连接，确保电机转动正常。
（3）将传感器固定在小车底盘上，确保传感器能够准确检测黑线。
2. 电路设计（1）将线路板放置在小车底盘上，确保线路板与传感器、电机连接良好。
（2）将传感器输出端连接到线路板，将电机输出端连接到线路板。
（3）将线路板与电池盒连接，确保电路连接无误。
3. 编程（1）打开编程软件，创建一个新的项目。
（2）在项目中添加电机控制模块，设置电机转动速度和方向。
（3）添加传感器检测模块，设置传感器检测黑线的阈值。
（4）编写程序，使小车在检测到黑线时停止，等待一段时间后反向行驶。
4. 调试与优化（1）将编写好的程序下载到小车中。
（2）观察小车运行情况，调整传感器位置和编程参数，确保小车能够准确往返运动。
（3）优化程序，提高小车运行稳定性和速度。
五、实验结果与分析1. 实验结果通过实验，成功设计了一台往返小车，小车能够在黑线上准确往返运动。
2. 实验分析（1）传感器检测黑线的准确性对小车往返运动至关重要。
在实验过程中，通过调整传感器位置和编程参数，提高了小车检测黑线的准确性。
（2）电机转动速度和方向对小车往返运动也有较大影响。
通过调整电机参数，使小车在往返过程中保持稳定运行。
（3）编程技巧对小车往返运动有重要意义。
通过优化程序，提高了小车运行稳定性和速度。
mcgs小车自动往返课程设计
mcgs小车自动往返课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解mcgs小车自动往返的基本原理，掌握相关编程知识。
2. 学生能描述mcgs小车自动往返过程中的传感器使用及其作用。
3. 学生能掌握小车往返过程中速度、方向的调整方法。
技能目标：1. 学生能够运用所学知识，独立设计并实现mcgs小车自动往返的程序。
2. 学生能够通过实际操作，调试并优化小车自动往返的过程，提高小车运行效率。
3. 学生能够通过团队协作，共同解决问题，培养沟通与协作能力。
情感态度价值观目标：1. 学生对mcgs小车自动往返产生浓厚兴趣，激发探究欲望。
2. 学生在课程中培养创新精神和实践能力，增强自信心。
3. 学生通过课程学习，认识到编程与实际生活的紧密联系，增强学以致用的意识。
课程性质：本课程为实践性课程，注重培养学生的动手操作能力和创新能力。
学生特点：学生处于初中阶段，具有一定的编程基础和动手能力，好奇心强，喜欢探索新事物。
教学要求：结合学生特点，注重理论与实践相结合，强调实际操作，鼓励团队协作，关注个体差异，提高学生的综合素质。
通过本课程的学习，使学生能够将所学知识应用于实际情境中，培养解决问题的能力。
二、教学内容1. mcgs小车结构及原理：介绍mcgs小车的基本结构，包括电机、传感器、控制器等组成部分，分析其工作原理。
相关教材章节：第一章《mcgs小车概述》2. 编程基础知识：回顾与mcgs小车编程相关的语法、逻辑结构等基础知识。
相关教材章节：第二章《编程基础》3. 传感器使用：讲解并实践mcgs小车所使用的传感器，如红外线传感器、超声波传感器等，及其在自动往返过程中的作用。
相关教材章节：第三章《传感器及其应用》4. 小车程序设计：学习如何设计mcgs小车自动往返的程序，包括编程思路、流程图绘制等。
相关教材章节：第四章《程序设计》5. 实践操作与调试：分组进行实践操作，调试并优化小车自动往返的程序，提高小车运行效率。
自动往返小车控制程序的设计
实验五自动往返小车控制程序的设计
一、实验目的
1、学会熟练使用PLC解决生产实际问题。
二、实验设备
1、FX2N PLC实验平台 1 台
2、微型计算机 1 台
3、编程电缆1根
4、连接导线若干
三、实验内容
如图所示，要求小车的运行如下：
假设小车初始状态为：底门关闭（Y003断开）且位于最后端位置（后限位开关X002接通）；
启动按钮X000接通，小车向前运动（Y000接通）并且停止在最前端位置（Y000断开,前限位开关X001接通）；
同时，漏斗翻门打开（Y001接通），货物通过漏斗卸下。
7s后自动关闭漏斗翻门（Y001断开）；
同时，小车向后运动（Y002接通）至后限位开关位置停止（Y002断开，后限位开关X002接通）；
同时，小车底门打开（Y003接通），将小车中货物取下；5s后自动关闭小车底门（Y003断开）。
小车运动顺序控制状态转移图如下：。
自动往返运料小车控制系统设计【范本模板】
河南机电高等专科学校毕业设计（论文）自动往返运料小车控制系统设计系部：自动控制系专业: 电气自动化班级：自 124姓名: 张晓需学号： 121415404指导老师：赵新蕖二零一五年五月摘要运料小车在煤矿、仓库、港口车站、矿井等行业中被广泛应用，而其控制系统就是一种典型的PLC系统。
传统的运料小车大多是继电器控制，而继电器控制有着接线复杂、易出故障、维护维修不易等缺点。
为了降低运料小车的运行成本,实现自动化控制，应用可编程控制技术作为小车的控制系统。
本设计针对电气控制的运料小车系统，利用组态软件和西门子S7200 PLC实现对运料小车系统的监测和控制。
通过现场数据采集,进行集中的数据管理,从而实现对自动运料小车系统有效控制，系统状态实时监控，并由上位机生成可视化的动态监控界面.方便管理人员对现场的管理，提高工作效率。
关键词：运料小车；组态软件；PLC；传感器；AbstractCarriage is widely used in coal mine， warehouse， station, port mine and other industries, and its control system is a typical PLC system. The transport cars most of the traditional relay control, relay control with complex wiring, easy maintenance, fault repair defect is not easy. In order to reduce the operation cost of material transport trolley, automatic control system， the application of programmable control technology as the control system of car。
3.自动往返小车设计
备注：学生任务评价指标体系
任务评价指标（100分）
自评等级
互评等级
教师等级
查阅资料能力（10分）
语言文字能力（5分）
团队合作精神（5分）
理论设计能力（20分）
实践技能技巧（5分）
故障排除能力（10分）
独立工作能力（10分）
独特创新能力（10分）
任务4:基于MCGS的自动往返小车设计
专业
测控技术
课程名称
电气控制及PLC应用
教学任务
基于MCGS自动往返小车设计
地点
实验室308
教学对象
测控1441
课时
8学时
一、任务布置
内容：
在组态软件MCGS环境下的自动往返小车电路设计。
要求：
1. PLC系统设计：
1.1硬件电路：设计自动往返小车的电路原理图；
（2）小车无论在何处，上电时自动返回A点。
（3）拓展：B点停留6S卸料改为计数5次后自动返回。
2.MCGS组态设计：
2.1运用MCGS完成小车动画设计；
2.2编写脚本程序控制小车自动往返；
3.系统调试：
4.1完成自动往返小车系统整机调试，测试系统指标和功能。
目的：1、掌握可编程控制器硬件应用原理图设计。
2、掌握PLC和MCGS软件编程基本方法和技巧。
3、掌握外部输入和输出继电器、内部控制继电器和定时器的使用方法。
4、熟练掌握STEP7和MCGS的编程环境和使用方法。
5、掌握MCGS环境下PLC应用电路设计流程和系统硬件软件调试方法。
二、任务实施
1、教师向学生介绍抢答器控制电路的工作原理。
举例4 自动往返行驶小汽车的设计
2.系统内存资源的分配
20H～24H内存单元作为里程计数用（23H为跑道条数存放单 元），采用十进制计数，最大计数值为999 m。70H～73H为时 间计数单元，采用十进制BCD码计数，最大记录时间为59 min59 s。显示数据在70H～76H单元中，其中 74H～76H单元 内为里程显示数据。为了标志是终点停车还是起点停车，用位 地址30H（即35H.0位）的位值作为判断标志。
机采用独立稳压电源供电。
（l）电机驱动电路 本系统的电机驱动电路采用两对互补三极管，利用单片机16、 17脚电位的高低去控制三极管的截止和导通状态，从而实现小 汽车驱动电机的正反转功能。为了防止电机转动时对单片机的 干扰影响，提高单片机的稳定性，本电路在电机的两端加了抗 干扰电容，其电路如图所示。
（4） LED显示电路 对多位LED显示器采用动态扫描的方法进行显示。系统采用 七位数码管显示，前三位数码管显示的数值表示里程，显示的 范围为 l～999 m；后四位数码管的数值表示一次往返过程中所 需的总时间，其中前两位表示分，后两位表示秒。往返到起点 时显示的数值是一次往返的总时间。 P0口作段码数据输出，P2 口为扫描输出口。
（6）里程计数处理程序（外中断1服务程序） 里程计数器采用十进制计数，最大计数值为999 m。当退出 时，将计数值移入74H～76H显示数据存储单元。
（7）计时程序
（8）延时程序 延时程序均采用调用显示子程序的方法，以改善LED显示的 效果。
自动往返行驶小汽车的设计
小汽车能在如图所示的跑道上自动往返行驶。车子从起跑线出 发后到达终点线停车10 s，然后返回到起点停止。在限速区行驶 时间要求大于8 s，终点线停车与最后停车时要求车子中心点与 黑线的误差尽量小。车子能自动记录时间及里程并在车上显示。 跑道宽为0.5 m，两侧挡板高度大于0.2 m，跑道表面贴有白纸， 在B、C、D、E、F和G处画有2 cm宽的黑线。
基于单片机 的自动往返小车的设计-精品
目录摘要 (2)第一章MCS-8031单片机及其外围电路 (3)一．MCS-8031引脚及功能简介 (3)二．时钟电路 (5)三．复位及复位电路 (6)四．8031片外ROM连接 (7)第二章数码管显示里程方案设计 (8)一．检测电路方案选择 (8)二．数码管显示电路 (9)第三章直流调速方案讨论 (11)一．确定调速方案 (11)二．直流调速的实现 (12)第四章程序 (15)程序1小车电机调速程序 (15)程序2里程显示程序 (19)结论 (23)致谢 (24)参考文献 (25)摘要本设计要完成自动往返行驶汽车，要求使用MCS-8031单片机，并且用七段数码管显示里程。
要求采用调压调速的方法，改变电机的速度和转向。
一并完成自动往返功能。
为了方便调速，本设计拟采用小型直流电动机，为了同时满足对电机转速大小和方向的调节，要选择合适的调节方式，本设计拟采用PWM脉宽调制的方法实现。
对于里程显示，要将小车的车轮转数转换成距离，再将其输入单片机，并由单片机处理输出，并用数码管显示出来。
最后根据所选用的硬件及芯片，设计电路并编程实现要求内容。
关键字：MCS-8031 霍尔传感器数码显示PWM脉宽调速第一章MCS-8031单片机及其外围电路一．MCS-8031引脚及功能简介8031是最常见的mcs51系列单片机，是inter公司早期的成熟的单片机产品，应用范围涉及到各行各业,下面介绍一下它的引脚图等资料。
（图1.1为8031引脚图）图1.11）8031引脚功能：Vcc:+5V电源电压。
Vss:电路接地端。
2）P0.0～P0.7:通道0，它是8位漏极开路的双向I/O通道，当扩展外部存贮器时，这也是低八位地址和数据总线，在编程校验期间，它输入和输出字节代码，通道0吸收/发出二个TTL负载。
3）P1.0～P1.7:通道1是8位拟双向I/O通道，在编程和校验时，它发出低8位地址，吸收/发出一个TTL负载。
4）P2.0～P2.7:通道2是8位拟双向I/O通道，当访问外部存贮器时，用作高8位地址总线。
工业机器人设计自动往返小车设计说明书样本
（2）齿轮之间缺少润滑。
解决方案：
（1）调节齿轮中心距，使其重叠度等（大）于1，避免齿面互相撞击；
（2）在齿轮啮合处用了粘度高润滑油。
5.2小车活塞式开关反映不敏捷
问题体现：在试车过程中有时导杆撞到障碍物但活塞式开关动触点并没有移动，或位移量很小，无法与静触点接触导电。【5】齿轮（百科）【6】电机（百科）
【7】玩具四驱车（搜搜百科）
4.2安装直流电机
把两根铜芯细软导线与3V直流小电机接线端子用电烙铁焊接，焊接完毕后用厚双面胶把电机粘贴在塑胶底板上，粘贴牢固与齿轮变速箱啮合。
4.3焊接与安装电源
把四节1.5V电池两两正负极用电烙铁焊接构成两个供电电源，为电机提供极性相反电能，并用双面胶把其粘贴进电池卡槽内。
图-5电源安装图
4.4制作与安装活塞式开关
第3章制作准备
3.1工具准备
制作工具重要有：螺丝刀、电烙铁、焊锡、松香、剪刀、双面胶、小刀、打火机等。
图-3工具
3.2材料准备
制作材料重要有：3V直流电机1个、1.5V电池4枚、导线数条、注射器3支、自行车轮辐条1根等。
图-4选用材料
第4章制作自动来回小车
4.1制作小车底板
小车底板可选用材质强度高质地轻塑胶板，可以直接购买玩具小车拆卸其底板。
工业机器人设计（论文）
题目：自动来回小车
姓 名：
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班 级：
平顶山工业职业技术学院
年 月 日
第1章电动小车改进方案
1.1设计思想来源
现实中有诸多电机驱动玩具小车接通电源后只能迅速向前运营，当期遇到障碍物时却不能回倒，进行反向运营。因而若想让小车可以在撞到前方障碍物时可以返回，必要对其控制系统进行改进。
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题目自动往返小车设计目录自动往返小车设计一、方案的选择与论证根据题目要求，系统可以划分为几个基本模块，如图 1所示。
图 1对各模块的实现，分别有以下一些不同的设计方案:1. 电动机驱动调速模块方案一:采用电阻网络或数字电位器调整电动机的分压，从而达到调速的目的。
但是电阻网络只能实现有级调速，而数字电阻的元器件价格比较昂贵。
更主要的问题在于一般电动机的电阻很小，但电流很大;分压不仅会降低效率，而且实现很困难。
方案二:采用继电器对电动机的开或关进行控制，通过开关的切换对小车的速度进行调整。
这个方案的优点是电路较为简单，缺点是继电器的响应时间慢、机械结构易损坏、寿命较短、可靠性不高。
方案三:采用由达林顿管组成的H型PWM电路。
用单片机控制达林顿管使之工作在占空比可调的开关状态，精确调整电动机转速。
这种电路由于工作在管子的饱和截止模式下，效率非常高;H型电路保证了可以简单地实现转速和方向的控制;电子开关的速度很快，稳定性也极强，是一种广泛采用的PWM调速技术。
基于上述理论分析，拟选择方案三。
2. 路面黑线探测模块探测路面黑线的大致原理是:光线照射到路面并反射，由于黑线和白纸的反射系数不同，可根据接收到的反射光强弱判断是否到达黑线。
方案一:可见光发光二极管与光敏二极管组成的发射-接收电路。
这种方案的缺点在于其他环境光源会对光敏二极管的工作产生很大干扰，一旦外界光亮条件改变，很可能造成误判和漏判;虽然采取超高亮发光管可以降低一定的干扰，但这又将增加额外的功率损耗。
方案二:不调制的反射式红外发射-接收器。
由于采用红外管代替普通可见光管，可以降低环境光源干扰;但如果直接用直流电压对管子进行供电，限于管子的平均功率要求，工作电流只能在1OM左右，仍然容易受到干扰。
方案三:脉冲调制的反射式红外发射-接收器。
考虑到环境光干扰主要是直流分量，如果采用带有交流分量的调制信号，则可大幅度减少外界干扰;另外，红外发射管的最大工作电流取决于平均电流，如果使用占空比小的调制信号，在平均电流不变的情况下，瞬时电流可以很大(50-100mA)，这样也大大提高了信噪比。
基于上述考虑，拟采用方案三。
3. 车轮检速及路程计算模块方案一:采用霍尔集成片。
该器件内部由三片霍尔金属板组成，当磁铁正对金属板时，由于霍尔效应，金属板发生横向导通，因此可以在车轮上安装磁片，而将霍尔集成片安装在固定轴上，通过对脉冲的计数进行车速测量。
方案二:受鼠标的工作原理启发，采用断续式光电开关。
由于该开关是沟槽结构，可以将其置于固定轴上，再在车轮上均匀地固定多个遮光条，让其恰好通过沟槽，产生一个个脉冲。
通过脉冲的计数，对速度进行测量。
以上两种都是比较可行的转速测量方案。
尤其是霍尔元件，在工业土得到广泛采用。
但是在本题中，小车的车轮较小，方案一的磁片密集安装十分困难，容易产生相互干扰。
相反，方案二适用于精度较高的场合，可以车轮上加较多的遮光条来满足脉冲计数的精度要求，因此拟采用方案二。
4. 电源选择方案一:所有器件采用单一电源(6节M电池)。
这样供电比较简单;但是由于电动机启动瞬间电流很大，而且PWM驱动的电动机电流波动较大，会造成电压不稳、有毛刺等干扰,严重时可能造成单片机系统掉电，缺点十分明显。
方案二:双电源供电。
将电动机驱动电源与单片机以及其周边电路电源完全隔离，利用光电藕合器传输信号。
这样做虽然不如单电源方便灵活，但可以将电动机驱动所造成的干扰彻底消除，提高了系统稳定性。
我们认为本设计的稳定可靠性更为重要，故拟采用方案二。
5. 小结经过一番仔细的论证与比较，我们决定了系统各个主要模块的最终方案如下:电动机驱动与调速模块:采用达林顿管的H型PWM电动机驱动电路。
车轮检速模块: 采用光电断续开关构成的光电感应系统。
路面黑线检测模块:采用调制的反射式发射-接收器。
电源:双电源供电(6节M电池+1节9V方型电池)。
图 2二、系统的具体设计与实现系统组成及原理框图如图2 所示。
以下分为硬件和软件两个方面进行具体分析。
1.系统的硬件设计(1) 电动机PWM驱动模块的电路设计与实现具体电路见图3。
本电路采用的是基于PWM原理的H型驱动电路。
该电路采用11P132 大功率达林顿管，以保证电动机启动瞬间的8A电流要求。
图 3当Ug1为高电平 ,Ug2为低电平时，Q3、Q6 管导通，Q4、Q5管截止，电动机正转。
当Ug1为低电平，Ug2为高电平时，Q3、Q6管截止，Q4、 Q5 管导通，电动机反转。
另外四个二极管可以在Ug1由高变低时，通过D2、D4 两个二极管形成电动机电圈感应电压的回路，起到了保护电动机的作用。
控制系统电压统一为5V电源，因此若达林顿管基极由控制系统直接控制，则控制电压最高为5V，再加上三极管本身的压降，加到电动机两端的电压就只有4V左右，减弱了电动机的驱动力。
基于上述考虑，我们运用了 4N25光藕集成块，将控制部分与电动机的驱动部分隔离开来，这样不仅增加了各系统模块之间的隔离度，也使驱动电流得到了大大的增强。
至于Ug1 与Ug2这对控制电压，我们采用了200Hz的周期信号控制，通过对其占空比的调整，对车速进行调节。
最小脉宽为0.2ms，速度共分25挡，可以满足车速调整的精度要求。
同时，可以通过Ug1与Ug2的切换来控制电动机的正转与反转。
(2) 路面黑线检测模块的电路设计与实现为了检测路面黑线，在车底的前部和中部安装了两个反射式红外传感器。
为减少环境光源干扰，增加信噪比，采用脉冲调制的发射与接收电路。
发射、接收的具体电路见图4。
发射部分采用55定时器产生9kHz、占空比为1:5的方形脉冲信号，通过三极管Q1的放大来驱动红外发射管，实现路面检测系统信号的调输入制。
图 4接收部分的光敏二极管在不同的光照强度下，电阻值会大幅改变。
因此可以通过改变岛的大小，调整输出对路面灰度的敏感程度。
本实验中，我们把电路参数设置为只对黑色敏感，这样甚至可以忽略路面上的脚印。
输出的交流信号，经过隔直电容，整形后输出。
至于解调的一般做法是通过滤波电路后利用频率解码器解调。
但是这样做无法充分利用瞬时信噪比大的优势，而且也无法方便地调节接收敏感度。
因此，我们使用单片机同步检测的方法。
接收器产生的信号经过信号识别整形电路向89C2051分别指示两个传感器的探测信号。
同时，发射电路的555定时器产生的调制信号作为同步信号输入给89C2051中断。
当89C2051接收到中断时，便去检测传感器信号，等连续检测到若干个信号之后，再发送中断通知主控89620。
这样做的优点在于，可以充分利用单片机编程，等连续测到多个信号后才认为是黑线，避免将其他杂物误判为黑线，以增强纠错能力。
(3) 车速及路程检测模块的电路设计与实现在车轴上固定有一个沟槽状的断式红外光电开关，而在车轮侧壁则伸出一圈遮光板，圆周上均匀分布15 个输出方孔。
车轮转动时，方孔依次通过沟槽，光电开关便得到通断相间的高低电平信号。
得到的信号经过整形，发送至单片机，以实现车速检测和程计算。
具体电路如图5所示图 5在物理结构上，我们将该检测装置安装在前车轮上。
因为后轮在刹车时容易打滑、反转，故安装在前轮才能测得实际的车速和路程。
2. 系统的软件设计单片机控制电路主要由一片89C2051和一片89C52组成。
89C2051主要实现对路面黑线的软件检测与纠错;89C52 则作为整个控制部分的核心，负责车速检测、电动机驱动、数据显示等功能。
单片机具体电路如图6所示。
图 6(1)89C2051的路面检测程序程序流程图如图7所示。
该检测算法的主要特点是:只有连续检测到几个黑线信号之后，才发中断信号通知89C52到达黑线。
这样可以避免其他细小物体的干扰。
同样，在到达黑线之后，只有连续检测不到信号时，才取消中断，避免黑线上的杂物干扰。
图 7(2)89C52的主控程序 8962 的中断和定时器资源配置如表1所示。
表 1① 黑线计数(中断服务程序1)。
由于车底前部和中部装有两个传感器，采用中断和查询结合的检测方法。
89C2051在对黑线信号进行纠错处理后，向89C52 的INTO发出中断请求信号，并通过89C52的P1.4指明是哪一个传感器检测到黑线，在8962的中断服务程序中进一步查询中断源(见图8)。
图 8为了保证程序的实时性，中断服务程序尽量简洁，故在程序中设置2个全局计数变量Linenum1和Linenum2，分别对应两个传感器检测到的黑线数，服务程序仅仅累加计数变量，而到达黑线后的操作由主程序完成。
②车速检测(中断服务程序2)。
如前文所述，当车轮转动时，安装在轮胎上的圆形遮光板上的方孔依次通过槽型断续式光电开关，每通过一个方孔便产生一个脉冲。
因此只需记录两个脉冲所间隔的时间，便能得到实际车速(见图9)。
其中，时间差由定时器的时钟计算得到。
图 9同时，由累计脉冲的总数便可得到行驶的路程。
本作品中，车轮周长18cm, 圆周上方孔数为15个，故一个脉冲对应1.2cm路程，即路程测量精度为1.2cm。
③定时器服务程序。
为了提高效率，我们将多个需要定时的模块放在一个定时器服务程序中，其程序流程图如图10所示。
通过分频来实现各个不同功能。
定时器频率为5kHz。
图 10电动机PWM脉宽调制信号的产生:脉宽调制信号的一个周期为5000μs。
一个最小脉宽的时间为200μs间，则速度可分为5000/200=25 挡。
系统时钟的产生:只需设置一个全局变量不断累加,便能提供一个系统时钟。
LED数码管的动态扫描:为了使人眼感觉不到抖动，扫描频率应不低于60Hz，服务程序中将时钟经16分频后，得到5000/16=312.5 Hz，则4位数码管的每一位平均扫描频率为312.5/4=78Hz。
④限速子程序。
在限速区中为了实现低速行驶的要求，最简单的方法是减小功率。
但这种开环系统缺点十分明显。
首先是对电池电量依赖性强，电量充足时可能开得过快，电量不足时则过慢;其次，当小车碰到挡板时，由于阻力增加，车速也会与正常行驶差异极大，乃至停车。
因此，限速必须采用闭环系统，即通过车速检测的反馈，不断调整电动机的驱动力。
算法流程图如图11所示。
图 11为了直观地指示当前限速状态，在车尾设有两对红绿指示灯，通过指示灯的状态可清晰观察该速度反馈系统的运行状态。
另外值得注意的是，判断当前车速是否低于设定值不能通过计算两次脉冲间隔来实现。
因为车速很慢时，等待下一个脉冲的时间将无限变长;一旦车子停驶，程序便永远不能判断当前车速。
故检测车速时设置了一个超时器，一旦超时还没有来脉冲，便认为车速变慢或停止。
⑤过线返回算法。
题目要求在到达终点线及返回起点线时压线。
当车速不快时，只需通过刹车便可解决;但如果车速太快，刹车后仍超出终点线时，就应该倒退回终点线上。