智能小车毕业论文(内含循迹避障智能小车论文等)(编辑修改稿)

智能小车毕业论文(内含循迹避障智能小车论文等)(编辑修改稿)内容摘要：

„„„„„„ „ 6 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 路 面 检 测 模块 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 9 LCD 显示模块 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 9 测速模块 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 9 控速模块 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 9 复 位 电 路 模块 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 9 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。 要求： 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 B~C 区（ 3～6 米）以低速行驶，通过时间不低于 10s；第二个路程 C~D 区（ 2 米）以高 速 行驶 ，通过时间不得 多 于 4 秒 ；第三个路程 D~E 区（ 3～ 6 米）以低速行驶，通过时间不低 于10s。 （ 2） 小车能 自动记录、显示 行驶 时间 、 行驶距离 以及行驶速度，还能记录每段所走的时间，从而判断是否符合课程设计要求。 （记录显示装置要求安装在车上）。 发挥部分： S 型控制：如（图 2）所示： （图 2） 车辆沿着 S 形铁片行驶，自动转弯，自动寻找正确方向和铁片。 当离开 S 型铁片跑道或者感应不到铁片一段时间的时候，小车自动停止，并记录行驶时间，路程，平均速度并通过 LCD 显示出来。 2. 方案比较与选择 ： 根据设计任务要求，并且根据我们自己的需要而附加的功能，该电路的总体框图可分为几个 基本的模块，框图如（图 3）所示： （图 3） 路面检测模块： 采用铁片感应器 TLQ5MC 来检测路面上的铁片从而给单片机中断脉冲。 原理图接线如（图 4）所示： （图 4） LCD 显示模块： 采用 1602LCD，由单片机的总线模式连接。 为节约电源电量并且不影响 LCD 的功能，LCD 的背光用单片机进行控制，使 LCD 的背光在小车行驶的过程中不亮，因为我们不必看其显示；在其它我们需要看显示的内容的时候 LCD 背光亮。 测速模块： 方案 1： 采用采用霍尔开关元器件 A44E 检测轮 子上的小磁铁从而给单片机中断脉冲，达到测量速度的作用。 霍尔元件具有体积小，频率响应宽度大，动态特性好，对外围电路要求简单，使用寿命长，价格低廉等特点， 电源要求不高 ，安装也较为方便。 霍尔开关只对一定强度的磁场起作用，抗干扰能力强，因此可以在车轮上安装小磁铁，而将霍尔器件安装在固定轴上，通过对脉冲的计数进行车速测量。 方案 2： 采用红外传感器进行测速。 但无论是 反射式红外传感器还是对射式红外传感器，他们对都对外围环境要求较高，易受外部环境的影响，稳定性不高，且价格较为昂贵。 通过对方案 方案 2 的比较 其优缺点，综合多方面因素决定选用方案 1，其原理图接线如（图5）所示： （图 5） 控速模块： 方案 1： 使用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，对于小车的长时间运行不利。 方案 2： 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 .此方案的优点是电路较为简单 ,缺点是继电器的响应时间慢 ,易损坏 ,寿命较短 ,可靠性不高。 方案 3： 采用由双极性管组成的 H 桥电路。 用单片机控制晶体管使之工作在占空比可调的开关状态，精确调整电机转速。 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 桥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，稳定性也很高，是一种广泛采用的调速技术。 综合 3 种方案的优缺点，决定选择方案 3，其电路原理图如（图 6）所示： （图 6） 模式选择模块： 模式选择模块通过一个 74LS00与非门和两个不带锁按钮来控制单片机单片机的两个中断口，从而按动按钮来选择小车走动的路型、来选 择小车的速度是快速、中速、慢速；走完路程小车停止后还可以通过按钮选择想要在 LCD 上想看的信息，比如总时间、走过各段路程的时间、平均速度、总路程等。 小车走动的模式选择有： （ 1） 直线型：满足设计任务的基本要求，能稳定的走完全程。 之后按顺序循环不断的显示走完全程所用的时间、走完高速区所用的时间和走完低速区所用的时间这三个时间；或者可以通过两个按钮以及 LCD 显示的菜单选择所要看的内容如平均速度、全程距离以及那三个时间。 （ 2） S型：满足设计任务的发挥部分的要求，小车能自动的感应到在前面或在后面铁片，即第一次 转弯后若感应到的是错误的方向，则小车会后退自动调整方向，沿着 S 型的铁片走。 当走完 S 型铁片后的一定时间里，小车自动停止。 之后自动进入菜单由我们自己选择要看的内容时间、平均速度和所走的距离。 （ 3）自动型：小车先以一定的速度走完全程，之后再以一定的速度倒退回起点，再调整速度在一定的时间内走完全程。 走完后 LCD 显示的内容与直线型显示的内容一样。 3. 程序框图 ： 单片机主程序框图、速度感应程序框图和铁片感应程序框图分别如（图 7）所示。 (图 7) 4．系统的具体设计与实现： 路面检测模块： 应用一个金属感应器，安装在车盘下，离地略小于或约四毫米。 当金属传感器检测到铁片时将对单片机发送中断信号，单片机运行中断，改变输给电机驱动信号的电压占空比来控制小车的速度。 LCD 显示模块： 采用 1602LCD，由单片机的总线模式连接。 为节约电源， LCD 的背光用单片机进行控制。 测速模块： 通过霍尔元件感应磁铁来产生脉冲 (当霍尔元件在离磁场较近时输出会是高电平，其它时候是低电平 )，一个车轮均匀放四个小磁铁，计算一秒所得的脉冲数，从而计算出一秒小车轮子转动圈数，再 测量出小车车轮周长即可计算出小车当前速度，累加可得到当前路程。 控速模块： 考虑到元器件的缺少以及我们所用的电路的驱动电机的电路原理图和和小车自带的电路的电机驱动原理图一样，所以暂时使用小车自带的电机驱动电路图。 复位电路模块： 单片机的复位电路通过手动来实现，复位电路图如（图 8）所示。 （图 8） 22uVCC2001KRST 模式选择模块： 两个中断口使用和感应铁片、感应速度所使用的中断口一样，通过一个与非门和按钮控制。 原理图如（图 9）所示： （图 9） 5．最小系统图： 该系统主要用到的是单片机，所以主要的部分是最小系统图，该最小系统图如（图10）所示： （图 12） 6. 最终 PCB 板图： 该最小系统的最终 PCB 板图（包括 LCD 接口以及其他的外部扩展电路部分，考虑到最小系统的简洁以及容易看懂，外部扩展电路不在最小系统图上显示。 ）分别如（图11）、（图 12）所示： （图 11） （图 12） 7．系统程序： 按照预定的功能，系统实现预定的功能的程序如下所示： include include /********************************************************************************\ ** 宏定义区 ** \********************************************************************************/ /* LCD模块 */ define LCD_RW P2_6 //读写控制端 define LCD_RS P2_7 //数据命令选择端 define LCD_E P2_5 //执行使能端 define LCD_Data P1 //P1口 define Write 0x00 //低电平写入 define Read 0x01 //高电平读出 define Data 0x01 //高电平选择数据 define Cmd 0x00 //低电平选择命令 define Enable 0x00 //跃变到低电平时执行命令 define Disable 0x01 define True 0x01 define False 0x00 define LCD_Init 0x38 //初始化模式 define LCD_DispCtr 0x0C //开显示及光标设置 define LCD_CloseCtr 0x08 //关显示 define LCD_CLS 0x01 //清屏幕 define LCD_EnterSet 0x06 //显示光标 define Busy P1_7 //忙信号 /* 测速 /测距 /测时模块 */ define CircleLength //小车转一轮的长度为 .132m /* 控速模块 */ define P03 P0_3 //后电 机 define P04 P0_4 //后电机 define P01 P0_1 //前电机 define P02 P0_2 //前电机 define P31 P0_5 //控制液晶背光 define P33 P3_3 /* 菜单选择模块 */ define Line 0x00 //0代表直线模式 define Curve 0x01 //1代表 S型模式 define Normal 0x00 //0 代表正常速度 define Low 0x01 //1 代表低速 define High 0x02 //2 代表高速 /*********************************************************************************\ ** 全局函 数声明区 ** \*********************。