智能小车课程设计说明书

目录

一、前言 (2)

1.1课程设计要求 (2)

1.2课题研究的背景和意义 (2)

二、方案设计与论证 (2)

2.1控制器模块选取 (2)

2.2电机模块选取 (3)

2.3电机驱动器模块选取 (3)

2.4电源模块选取 (3)

三、硬件设计 (3)

3.1主控系统 (4)

3.2电机模块 (5)

3.3电机驱动模块 (5)

3.4电源模块 (7)

3.5按键模块 (7)

3.6显示模块设计 (8)

四、软件设计 (8)

4.1直行设计 (8)

4.2小车运行设计 (9)

4.3小车调速设计 (9)

五、调试中存在的问题 (12)

六、参考文献 (12)

一、前言

1.1课程设计要求

1.查阅有智能小车控制方案，设计智能小车软硬件；

2.按键控制加速，减速，刹停，左转和右转；

3.驱动最大电压12V；最大驱动电流2A；

4.实时显示：运行状态;

1.2课题研究的背景和意义

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。全国电子大赛和省内电子大赛几乎每次都有智能小车这方面的题目，全国各高校也都很重视该题目的研究。可见其研究意义很大。本设计就是在这样的背景下提出的，指导教师已经有充分的准备。本题目是结合科研项目而确定的设计类课题。我们设计的智能电动小车具有加速、减速、刹停、左转和右转运行的功能。

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，加了四个按键，实现对电动车的运行轨迹的启动，并将按键的状态传送至单片机进行处理，然后由单片机根据所检测的各种按键状态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。本设计采用AT89C51单片机。以AT89C51为控制核心，利用按键的动作，控制电动小汽车的状态。

二、方案设计与论证

2.1控制器模块选取

我们采用AT89C51单片机作为主控制器，AT89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器（FPEROM—Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压，高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。该器件采用ATMEL 高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器，为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方

案。从方便使用的角度考虑，我们选择了此方案

2.2电机模块选取

采用普通直流电机。直流电机运转平稳，精度有一定的保证。直流电机控制的精度虽然没有步进电机那样高，但完全可以满足本题目的要求。通过单片机的PWM输出同样可以控制直流电机的旋转速度，实现电动车的速度控制。并且直流电机相对于步进电机价格经济。

2.3电机驱动器模块选取

采用电机驱动芯片L298N。L298N为单块集成电路，高电压，高电流，四通道驱动，可直接的对电机进行控制，无须隔离电路。通过单片机的I/O输入改变芯片控制端的电平，即可以对电机进行正反转，停止的操作，非常方便，亦能满足直流减速电机的大电流要求。调试时在依照芯片手册，用程序输入对应的码值，能够实现对应的动作。

2.4电源模块选取

在本系统中，需要用到的电源有单片机的5V，L298N芯片的电源5V和电机的电源12V。所以需要对电源的提供必须正确和稳定可靠。用9V的锂电池串联2节5号普通电池给前、后轮电机供电，然后使用7805稳压管来把高电压稳成5V分别给单片机和电机驱动芯片供电。因此为了方便，这里我们采用12V电源给电机供电，再用7805转换成5V电源给单片机使用。

三、硬件设计

小车采用四轮驱动，一侧的前后两个车轮共用一个电机驱动，另外两个前后轮共用一个驱动，调节左右车轮转速从而达到控制转向的目的。

图3.1

3.1控制模块设计

根据设计的小车性能，使用控制系统来控制电机的状态，按键来操作，从而使小车可以进行加速、减速、刹停、左转和右转的运行。设计的控制模块电路图图3.2

图3.2

AT89C51单片机的P0通过控制总线来连接锁存器74LS373以及计数器8253，以此来控制L298N驱动芯片的工作方式，PWM1和PWM2来控制电机的工作状态。AT89C51的P2口通过控制总线与显示器连接。

3.2电机模块设计

因为设计的小车运行比较简单，没有避障等复杂的功能，所以我们选择普通直流减速电机，通过到商店里和到网上等途径进行购买，电机模块采用2块电机同时驱动，这里将同一侧电机短接接到L298N的一个输出端。

3.3电机驱动模块设计

采用电机驱动芯片L298N。L298N是SGS公司的产品，为单块集成电路，高电压，高电流，四通道驱动，可直接的对电机进行控制，无须隔离电路。通过单片机的I/O输入改变芯片控制端的电平，即可以对电机进行正反转，停止的操作，非常方便，亦能满足直流减速电机的大电流要求。调试时在依照芯片手册，

用程序输入对应的码值，能够实现对应的动作。

图3.3

如图3.2所示，1脚和15脚可单独引出连接电流采样电阻器，形成电流信号，，还可驱动2个电机，OUT1，OUT 2，OUT3，OUT4之间分别连接2个电动机。5、7、10、12脚接控制电平，控制电机的正反转，ＥＮＡ，ＥＮＢ接控制使能端，控制电机的停转。

同时输出两组ＰＷＭ波，每一组ＰＷＭ用来控制一个，电机的速度。另外，二个Ｉ／Ｏ口可以控制电机的正反转，Ｐ１０，Ｐ１１控制第一个电机的方向，，输入的：ＰＷＭ１控制第一个电机的速度；Ｐ１２．Ｐ１３控制第二个电机的方向，输出的ＰＷＭ２控制第二个电机地说速度。

由于电机的正常的工作时对电源的干挠很大，只用一组电源时，会影响单片机的正常工作，所以选用双电源供电。ｄ１，Ｑ１是一对红外发射接收对管，与ＬＭ３２４构成光右转电传感的检测电路。可实现对小车的加速，减速，刹停，并可通过两个电机的不同转速实现左转和。

可以用表表示为：