自动往返小车电路图及汇编程序-论文

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1、自动往返小车电路图及汇编程序自动往返小车电路图及汇编程序- -论文论文自动往返小车电路图及汇编程序目 录 前言 自动往返行驶小汽车的设计 (摘要) 4 第一章 系统方案选择和论证5 第二章 系统的硬件设计与实现10 第三章 系统的软件设计14 第四章 系统的汇编程序19 第五章 系统调试30 第六章 技术参数31 结 束 语 33 参考文献 34前言 伴随着电子信息技术的飞速发展，单片机的应用越来越广泛，电子这个原本没有 生命的东西越来越具有智慧了，而单片机在这当中充当着“大脑”的作用，指挥着 系统完成其工作。单片机通过用汇编语言或者C语言编程，可以实现不同情况下的，不同电路的自 动控制，用它

2、可以开发很多智能的玩具，如机器人、遥控飞机、智能车，实际生活 中的很多电器，例如电冰箱、全自动洗衣机、空调等，还有就是很多测量仪器以 及高科技的空间探测，宇宙探索等都用到单片机，可以说现在生活中大多数的智 能物品都用到单片机，围绕单片机以及嵌入式系统形成的电子产业将会是一个 持续发展，愈来愈具有竞争力，愈来愈具有生命力的产业，电子世界将会更具有 魅力。现今的世界，传感器的应用无处不在，自动电梯，保安系统，路灯的控制等，天气 中的温度、湿度等等。而自动导航在实际中的应用也很广，包括航天事业中的自 动导航，全球定位系统，视觉导航等，随着传感器技术，计算机网络技术，图像处 理技术的飞速发展，自动导航

3、将进一步得到发展，而智能机器人也将进一步发展 ，代替人在一些环境艰难的地方工作。本设计正是基于汽车的自动控制、安全定位等技术而进行的研究和尝试。试验所 用的小汽车由玩具小汽车改装而成，主要通过单片机实现对小汽车运动的自动 控制。小汽车在没有干扰的情况下，可以自动按照给定的路径行驶。并且能依照 程序的指令，即时做到停、进、退、加速或减速等功能要求。本课题综合运用了单片机技术、自动控制理论、检测技术等。使小车能在无人操 作情况下，借助传感器识别路面环境，由单片机控制行进，实现初步的无人控制 。 自动往返行驶小汽车的设计李观顺【摘要】本设计以单片机AT89S51为核心组成测控系统,利用红外线发射与检

4、测技 术对电动小汽车的运行状态跟踪检测;由单片机对汽车的运行姿态实时作出反应, 并输出相适应的控制指令, 由驱动执行电路完成限速行驶、全速前进、定点定时停车和自动返回等基本操作 以及紧急避险、自动导航、发车令牌控制等功能;对小车运行时间、距离等参数进 行直观显示.电路采取了多种抗干扰措施,工作稳定 可靠.整个系统按要求安装于车体上实施跟踪监控。 【关键字】AT89S51芯片；自动往返电动小汽车；光电检测器 第一章系统方案选择和论证 1.1设计要求 （1） 设计任务设计并制作一个能自动往返于起跑线与终点线间的小汽车。允许用玩具汽车改 装，但不能用人工遥控（包括有线和无线遥控）。 跑道宽度0.5m

5、，表面贴有白纸，两侧有挡板，挡板与地面垂直，其高度不低于20c m。在跑道的B、C、D、E、F、G各点处画有2cm宽的黑线，各段的长度如图1所示。 （2） 设计要求 a. 车辆从起跑线出发（出发前，车体不得超出起跑线），到达终点线后停留10秒， 然后自动返回起跑线（允许倒车返回）。往返一次时间应力求最短（从合上汽车电 源开关开始计时）。 b. 到达终点线和返回起跑线时，停车位置离起跑线和终点线偏差应最小（以车辆 中心点与终点线或起跑线中心线之间距离作为偏差的测量值）。 c. DE间为限速区，车辆往返均要求低速通过，通过时间不得少于8秒，但不允许 在限速区内停车。 （3） 说明 a. 不允许在跑

6、道内外区域另外设置任何标志或检测装置。 b. 车辆（含在车体上附加的任何装置）外围尺寸的限制：长度35cm,宽度15cm。 c. 必须在车身顶部明显标出车辆中心点位置，即横向与纵向两条中心线的交点。 1.2设计目标 整个系统的设计是以单片机为核心，通过调试，本系统能实现如下功能： （1） 自动限速行驶799自动往返小车电路图及汇编程序 小汽车在行驶过程中，应能自动检测限速标志，并根据速度要求改变占空比使小 汽车按不同速度行驶。 （2） 自动往返 当小汽车到达终点后，停止10S，再从终点返回起点。要求控制系统能准确检测返 回标志。 （3） 自动避开障碍 小汽车在规定的跑道范围内运行时，可能会偏离

7、跑道，当小汽车偏离行驶轨道遇 到障碍物时，应及时转向，返回跑道。（4）自动记录并显示一次往返时间和行驶路程 当小汽车到达终点时，系统具有自动记录并显示一次往返时间和行驶路程的功 能。 （5）报警功能 当检测到障碍物时，具有报警功能。 1.3系统基本方案 1.控制电路 方案1： 图1：控制电路方案1原理框图 （a）车载系统 （b） 手持接收系统 图1自动往返小车（方案1）方框图 如图1所示，采用一片单片机89S51作为控制核心，控制驱动电路、显示电路，以 及处理跑道各路段标志、速度信号。此方案只用一片单片机89S51实现对所有硬 件电路的集中控制和所有信号的统一处理，因此电路之间，信号之间的控制

8、灵活 、简单。 方案2： 图2：控制电路方案2原理框图 图2自动往返小车（方案2）方框图 如图2所示，采用两片单片机89C2051作为控制核心。本系统中，(主)单片机的时 间负荷很重，而且电路占用单片机管脚资源多。故用其中一从单片机专门控制显 示（显示电路需要占用较多口线）；另一主单片机则用来控制驱动电路，并对跑道 各路段标志信号及速度信号作出处理。两个单片机之间通过串行口进行通信。此 方案中，单片机口线资源丰富，定时器、中断资源丰富；并且显示电路、存储电路 与其他电路间之间的独立性强，可靠性高。 比较以上两种方案，由于本设计是由玩具小汽车改装而成，在体积上有一定要求 ，考虑到方案2中用到两片

9、单片机89C2051芯片比方案1中一片单片机89C51多， 而且比较复杂，不利于我们设计，故采用方案1 2.供电方式 方案1： 采用统一电源供电方式，单片机系统直接通过三极管、场效应管或继电器控制电 机的工作。此方案在负载变化不大，干扰小的场合中使用较为可取。 方案2： 采用两组独立电源供电方式，单片机系统通过光电耦合器间接控制电动机的工 作。此方案电路稍微复杂，电源较多，但工作稳定可靠。由于方案2电路稍微复杂，电源较多，不容易设计。如采用方案1，电路简单，干扰 小的场合较为可取，故决定采用方案1。 3驱动电路 方案1 采用全NPN型BJT桥式可控斩波电路,此电路采用同种型号BJT，可实现2象

10、限电 源斩波。方案2：采用PNP、NPN结合的BJT桥式可控斩波电路，此电路控制较为方便，驱动 信号四种组合方式可控制电机的正反转、停止。 方案3：采用继电器控制。此电路驱动电路最简单，驱动电流大。 方案4：采用P、N型结合的VMOS桥式可控斩波电路，此驱动电路简单、可靠、控 制速度高、并具有四象限斩波功能。 方案1中，两输入端不能同时为0或1电平，否则会导致共模导通，造成电源短路； 方案2电路可实现性好，但电路稍微复杂；方案3控制精度低，耗电、干扰大，且不 利于电机的精确控制；方案4电路简单可靠，工作频率高，且无需加续流二极管就 可解决感性负载工作时的续流问题。 综上所述，第四种方案较好。

11、4 光电传感器选型 方案1：采用红外对管并加整形电路。此方案成本低廉，占用空间少，但调整有一 定困难。 方案2：采用成品光电开关。此方案简单可靠，灵敏度调节方便，易于调试。 为简化电路结构，且成本低廉，占用空间少，我们决定采用方案1。自动往返小车电路图及汇编程序 第二章系统的硬件设计与实现 由于电动小汽车纯硬件控制具有很多缺点，并且不宜实现复杂运动的自动控制 功能（不能用人工控制）。而单片机具有体积小，重量轻，耗电少，功能强，控制灵 活方便，价格低廉等优点。本设计就是以单片机89S51为核心，附以外围电路，采 用光电检测器进行检测信号和障碍物；运用单片机的运算和处理能力来实现小车 的自动加速、

12、限速、减速、定时、语音、前进、后退、左转、右转、显示行驶速度、 行驶路程、行驶时间等智能控制系统。 2系统硬件电路设计 系统结构框图如图1所示。 2.1 检测电路设计 本设计需要检测起点终点限速区一定黑白对比度的黑线和跑道两侧的障碍物（挡 板）。图2、图3是速度检测和路面检测。均采用反射取样式，单光束红外传感器ST 178接收信号，再分别用运放LM324比较电压信号进行放大。图2的电路在5V电压 下工作，根据该型号传感器红外发射管所需的工作压降（红外发射管的正向压降 在11.3V）和工作电流（红外发射管的电流为210mA），选取负载电阻R1=0.51 K，红外接收管负载电阻R2=51K。取R3

13、=R4=1K是由R5进行设置。图3的电 路是在+9V电压工作的，和图2的分析方法一样选取R6=2K，R7=270K，R8=27 0K，R9=100K。 图2 速度检测电路 图3 地面检测电路 2.2 驱动电路设计 2.2.1 电机驱动电路 主电路采用可逆PWM M的双极式H型电路。运用4个C2655晶体管和4个续流二极管组成的桥式电路，靠 晶体管导通和关闭的占空比D来实现电动机调速的目的，输出端的电位极性不同可以使电机正转和反转。应用中应尽量提高斩波频率，减少电流的脉动。具体电 路如图4所示。 图4 电机驱动电路 2.2.2 转向驱动电路 该电路结构简单，主要由达林顿管接受信号来驱动电机，输出

14、端的电位极性不同 可以使电机作不同的转向，实现转向功能。具体结构如图5所示： 图5 转向驱动电路 2.3 键盘及显示电路 显示电路采用串行数据输入，用四位数码液晶显示，显示时间或路程。通过单片 机利用不同的占空比来控制车的速度，小车运行的情况是通过轴上的带孔的圆 片和光电检测器把脉冲信号送给控制部分。当小车检测到终点线时，停止运行10 S，显示运行路程。自动往返小车电路图及汇编程序 第三章系统的软件设计 系统软件设计 软件设计采用模块化结构。本系统软件分为主结构图、中断服务流程图、显示子 程序、播报子程序等模块。程序设计流程图如图6所示。 图6 程序设计流程图 3.1系统软件主结构图如图7所示

15、。 图7主结构流程图 3.2系统软件中断服务流程图如图8所示。 图8中断服务流程图 3.3系统软件显示子程序如图9所示。 图9显示子程序流程图 3.4系统软件播报子程序如图10所示。 图10播报子程序流程图 第四章系统的汇编程序 ;* ;* * ;* 主程序和中断程序入口 * ;* * ;* ;ORG 0000H ;程序执行起始地址LJMP START ;跳至STARTORG 0003H ;外中断0入口LJMP INTEX0 ;跳至INTEX0中断服务程序ORG 000BH ;定时器T0中断入口RETI ;中断返回ORG 0013H ;外中断1入口LJMP INTEX1 ;跳至INTEX1中断服务程序ORG 001BH ;定时器T1中断入口LJMP INTT1 ;跳至INTT1中断