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1、宜宾职业技术学院小车智能功能的实现项目设计报告项目设计题目：小车智能功能的实现系部：电子信息与控制工程系班级：电子11201 班组号：第四组小组成员：陈鼎徐成焱毛池贵浦东指导教师：罗德雄二O三年一月二十五日目录引言3一、方案论证4二、小车车体设计7三、硬件系统设计81、单片机最小系统82、电机驱动电路9四、软件系统设计10五、系统的制作、仿真与调试14引言当今世界，传感器技术和自动控制技术正在飞速发展，机械、电气和电子信息 已经不再明显分家，自动控制在工业领域中的地位已经越来越重要，“智能”这个 词现在也已经成为了热门词汇。现在国外的自动控制盒传感器技术已经达到了很高六、总结 14 水平，特别
2、是日本，比如日本本田制作的机器人，其仿人双足行走已经做的十分逼 真，而且具有一定的学习能力。作为机械行业的代表产品汽车，其与电子信息产业的融合速度也显着提高， 呈现出两个明显的特点：一是电子装置占汽车整车的价值量比例逐步提高，汽车将 由以机械产品为主向高级的机电一体化方向发展，汽车电子产业也很有可能成为依 托整车制造业和用车提高配置而快速成为新的增长点；二是汽车开始向电子化、多 媒体化和智能化方向发展，使其不仅作为一种代步工具、同时能具有交通、娱乐、 办公和通讯等多种功能。为了适应机电一体化的发展在汽车智能化方向的发展要求，提出简易智能小车 的构想，目的在于：通过独立设计并制作一辆具有简单智能
3、化的简易小车，获得项 目整体设计的能力，并掌握多通道多样化传感器综合控制的方法，此项目设计是在 以自己做的小车为基础上，采用AT89C52单片机作为控制核心，实现智能小车功能。一、方案论证总体方案设计：根据题目，我们设计了以下方案并进行了综合的比较论证，智能电动小车系统 由主控模块、电源模块、超声波传感器模块、电机驱动模块、显示模块、蜂鸣模块 构成。1、主控制器模块采用凌阳公司的16位单片机，它是16位控制器，具有体积小、驱动能力高、 集成度高、易扩展、可靠性高、功耗低、结构简单、中断处理能力强等特点。处理 速度高，尤其适用于语音处理和识别等领域。但是当凌阳单片机应用语音处理和辨 识时，由于其
4、占用的CPU资源较多而使得凌阳单片机同时处理其它任务的速度和能 力降低。本系统主要是进行寻迹运行的检测以及电机的控制。如果单纯的使用凌阳单片 机，在语音播报的同时小车的控制容易出现不稳定的情况。从系统的稳定性和编程 的简洁性考虑，我们放弃了单纯使用凌阳单片机而考虑其它的方案。方案二：采用At me l公司的AT89S52单片机作为主控制器。AT89S52是一个低功耗，高性 能CMOS 8位单片机，片内含4k Bytes ISP(In-system programmable)的可反复擦写 1000次的Flash只读程序存储器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技 术制造，兼容标准MCS
5、-51指令系统及80C52引脚结构，芯片内集成了通用8位中央 处理器和ISP Flash存储单元，功能强大的微型计算机的AT89S52可为许多嵌入式 控制应用系统提供高性价比的解决方案。AT89S52具有如下特点：40个引脚，4k Bytes Flash片内程序存储器，128 bytes的随机存取数据存储 器（RAM），32个外部双向输入/输出（I/O） 口，5个中断优先级2层中断嵌套中断， 2个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口，看门狗（WDT）电路，片内时 钟振荡器。由于89S52单片机的资源已经可以满足设计需要，且51单片机价格上有优势。 从方便实用不浪费资源的角度考虑，我们选
6、择了方案二。2、电源模块由于本系统需要电池供电，我们考虑了如下集中方案为系统供电。 此模块借用网络资料。采用1 0节干电池供电，电压达到1 5V ，经78 1 2稳压后给直流电机供电，然后将 12V电压再次降压、稳压后给单片机系统和其他芯片供电。但干电池电量有限，使 用大量的干电池给系统调试带来很大的不便，因此，我们放弃了这种方案。采用3节可充电式锂电池串联共给直流电机供电，经过7812的电压变换后给支 流电机供电，然后将12V电压再次降压、稳压后给单片机系统和其他芯片供电。锂 电池的电量比较足，并且可以充电，重复利用，因此，这种方案比较可行。但锂电 池的价格过于昂贵，使用锂电池会大大超出我们
7、的预算，因此，我们放弃了这种方 案。采用1块充电锂电池为直流电机供电，将12V电压降压、稳压后给单片机系统 和其他芯片供电。充电电池具有较强的电流驱动能力以及稳定的电压输出性能。虽 然充电电池的体积过于庞大，在小型电动车上使用极为不方便，但由于我们的车体 设计时留出了足够的空间，并且充电电池的价格比较低。因此我们选择了此方案。方案四：调试时直接用开关电源，调到12V进行调试。综上考虑，我们选择了方案四。3、超声波传感器模块方案一：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，且误测几率较大，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
8、为该部件造成整个系统的不稳定。故最终未采用该方 案。采用超声波传感器，根据时间差可以精确地测量前方障碍物的距离，精度高， 价格合理，可以通过调整软件算法，改变小车的避障精度。并且可以控制小车与前 方障碍物的距离大小来使小车做出反应，智能化高。通过比较，我们选取第二种方案来实现循迹。4、电机驱动模块方案一：采用专用芯片L298N作为电机驱动芯片。L298N是一个具有高电压大电流的全桥 驱动芯片，它相应频率高，一片L298N可以分别控制两个直流电机，而且还带有控 制使能端。用该芯片作为电机驱动，操作方便，稳定性好，性能优良。对于直流电机用分立元件构成驱动电路。由分立元件构成电机驱动电路，结构简单，
9、价格低廉，在实际应用中应用广泛。但是这种电路工作性能不够稳定。因此，我们选用了方案一 。5、显示模块方案一：使用液晶显示屏显示时间。液晶显示屏（LCD）优点是：低耗电量、无 辐射危险，平面直角显示以及影象稳定不闪烁等优势，可视面积大，画面效果好， 分辨率高，抗干扰能力强等。缺点是：液晶显示屏是以点阵的模式显示各种符号， 需要利用控制芯片创建字符库。编程工作量大，控制器的资源占用较多，在使用 时，不能有静电干扰，否则易烧坏液晶的显示芯片，不易维护，其成本也偏高。并 且本系统只需要显示时间，信息量比较少，因此并不适于选用液晶显示屏。方案二：使用数码管显示行驶时间。数码管具备数字接口，显示清晰，价格
10、较 低，作为时间显示的器件性价比非常高，方便易行。决定采用数码管显示行驶时间。6、蜂鸣模块方案一 采用普通发光二极管和蜂鸣器分别发出声光报警，该方案虽能达到 题目要求，但是蜂鸣器发出声音刺耳，而且受到其他指示灯的影响，发光二极管报 警也不够突出。方案二 采用超高亮发光二极管和语音芯片 ISD1730 组成声光报警，该方案避 免了方案一所有缺点。语音芯片声音清晰，超高发亮的发光二极管作用非常明显。所以我们选择了方案二。二、小车车体设计三、硬件系统设计1、单片机最小系统采用Atmel公司的AT89S51单片机，不用烧写器而只用串口或者并口下载线就 可以往单片机中下载程序。我们在开发过程中使用开发版
11、，方便程序的调试和整机的测试，待系统调试完 成后，将单片机从开发板安装在小车底座板上方便及时调试。积木式连接还方便拆 卸以便于其他项目的开发与调试。单片机最小系统图时钟电路系统的时钟电路设计是采用的内部方式，即利用芯片内部的振荡电路。AT89单 片机内部有一个用于构成振荡器的高增益反相放大器。引脚XTAL1和XTAL2分别是 此放大器的输入端和输出端。这个放大器与作为反馈元件的片外晶体谐振器一起构 成一个自激振荡器。外接晶体谐振器以及电容C1和C2构成并联谐振电路，接在放 大器的反馈回路中。对外接电容的值虽然没有严格的要求，但电容的大小会影响震 荡器频率的高低、震荡器的稳定性、起振的快速性和温
12、度的稳定性。因此，此系统 电路的晶体振荡器的值为12MHz，电容应尽可能的选择陶瓷电容，电容值约为 22口F。更好地保证震荡器稳定和可靠地工作。复位电路复位是由外部的复位电路来实现的。片内复位电路是复位引脚RST通过一个斯 密特触发器与复位电路相连，斯密特触发器用来抑制噪声，它的输出在每个机器周 期的S5P2，由复位电路米样一次。复位电路通常米用上电自动复位和按钮复位两种 方式，此电路系统采用的是上电与按钮复位电路，如图所示。当时钟频率选用6MHz 时，C 取 22 口 F, Rs 约为 200Q, Rk 约为 1K。2、电机驱动电路由于单片机输出的信号不仅点压偏低，而且负载能力不够，不能用来
13、直接驱动 电机L298驱动芯片是性能优越的小型直流电机驱动芯片之一。它可被用来驱动二个 直流电机。在46V的电压下，可以提供2A的驱动电流。L298还有过热自动关断功 能，并有反馈电流检测功能，符合电机驱动的需要。因此需要使用驱动芯片L298, 单片机输出的信号，经过L298实现功率的放大，从而驱动电机工作。L298芯片是一 种高压，大电流双全桥式驱动器，其设计是为接受标准TTL逻辑电平信号和驱动电感负载的。电路原理图如下图所示：四、软件系统设计小车程序设计如下#include #include uchar unsigned char#include uint unsigned intsbit
14、 motol二P22; sbit moto2二P23; sbit moto3二P24; sbit moto4=P25; sbit k0=P30; sbit kl二P31; sbit k2=P32; sbit k3=P33; sbit k4=P34; sbit k5=P35;sbit speak二P3“7;sbit ENA二P2飞; sbit ENB=P27;/ 暂停 开始/ 向前 向后/ 向右转/ 向左转/ 加速/ 减速uintt,temp;uintcount;void delay(uint z)uintx,y;for(x=z;x0;x-)for(y=110;y0;y-); voidint()
15、 TMOD=0x01; /工作模式选择/中断设置TH0=(65536-1000)/256; /装初值TL0=(65536-1000)%256;/12MZ 晶振，10msP1=1;TR0=1;ET0=1;EA=0;count=20;void kg()while(k0=0&EA=1) /暂停 delay(5);if(k0=0&EA=1) EA=0;moto1=moto2=moto3=moto4=0;P1=1;while(k0=0&EA=0) /开始 DELAY(5);IF(K0=0&EA=0)EA=1; P1=0;moto1=1;moto3=1;moto2=0;moto4=0;while(k1=0&moto1=0) /前进 delay(5);if(k1=0&moto1=0)moto1=1;moto3=1;moto2=0;moto4=0;P1=0;while(k2=0) /右转delay(5);i
