基于直流电机的小车运动控制设计.doc

基于直流电机的小车运动控制设计 目录 摘要 3 前言 4 第1章 系统概述 5 第2章 直流电机工作原理 6 第2.1节 直流电机的结构 6 第2.2节 直流电机的分类 6 第2.3节 直流电动机的工作原理 7 第2.4节 直流电机的可逆运行原理 7 第3章 脉冲宽度调制(PWM)控制技术 9 第3.1节 脉冲宽度调制基本原理 9 第3.2节 脉冲宽度调制具体过程 10 第3.3节 脉冲宽度调制的优点 10 第3.4节 脉冲宽度调制控制方法 11 第3.5节 脉冲宽度调制相关应用领域 11 第4章 硬件设计 12 第4.1节 供电电源模块 12 第4.2节 控制器模块 12 第4.3节 电机驱动模块 15 第4.4节 测速模块 17 第4.5节 显示模块 17 第5章 软件设计 19 第5.1节 主程序设计 19 第5.2节 直流电机驱动算法 19 第5.3节 测速算法 21 第5.4节 数码管显示算法 21 总结 23 参考文献 24 致谢 25 附录 26 摘要 本文主要介绍了基于直流电机的小车运动控制设计。该车以玩具小车为车体，直流电机及其控制电路为整个系统的驱动部分，AT89S51单片机为整个系统的控制核心，采用ST188反射式光电传感器来检测小车的运行速度，并通过一个4位一体的数码管显示出来，使用驱动芯片74HC245[Abstract] : In this paper, the car based DC motor motion control design , the toy car as the car body , DC motor and control circuit for the driving part of the whole system , AT89S51 microcontroller core for the control of the entire system , using ST188 reflective photoelectric sensor to detect the cars speed , and through a 4-in-one digital display up , use the driver IC 74HC245 to control the digital tube display . the system uses the 5V DC voltage power supply , DC motor-driven use PWM control technology , the flexibility to easily control the speed . Key words: DC motor , MCU , car 前言 随着电子技术、计算机技术和制造技术的飞速发展，数码相机、DVD、洗衣机、汽车等消费类产品越来越呈现光机电一体化、智能化、小型化等趋势。各种智能化小车在市场玩具中也占一个很大的比例。根据美国玩具协会的调查统计，近年来全球玩具销量增幅与全球平均GDP增幅大致相当。而全球玩具市场的内在结构比重却发生了重大改变：传统玩具的市场比重正在逐步缩水，高科技含量的电子玩具则蒸蒸日上，已经成为玩家行业发展的主流。因此，遥控加智能的技术研究、应用都是非常有意义而且有很高市场价值的。 智能作为现代的新发明，是以后的发展方向，他可以按照预先设定的模式在一个环境里自动的运作，不需要人为的管理，可应用于科学勘探等等的用途。智能电动车就是其中的一个体现。 智能电动车是由一个电动玩具车改造而成，更换了电动玩具车的电机和驱动电路，增加了电控系统。电控系统的主要任务是使智能电动车按既定控制方法行驶。 智能车辆是一个运用计算机、传感、信息、通信、导航、人工智能及自动控制等技术来实现环境感知、规划决策和自动行驶为一体的高新技术综合体。它在军事、民用和科学研究等方面已获得了应用，随着人工智能技术、计算机技术、自动控制技术的迅速发展，智能控制必将迎来它的发展新时代。计算机控制与电子技术融合为电子设备智能化开辟了广阔前景。  系统概述 整个系统基于玩具小车的机械结构，小车控制系统总体结构如图1．1所示。以AT89S51 单片机为控制核心，主要由电源模块、控制器模块、直流电机驱动模块、测速模块和显示模块组成。首先，由电源模块产生5V的直流电压，供单片机、电机驱动芯片、数码管驱动芯片和测速模块使用，单片机输出相应的控制信号给驱动芯片驱动电机转动，从而控制整个小车的运动，直流电机的驱动电路采用PWM电路,精确调整电动机转速。测速模块通过光电编码盘来检测小车的速度，将检测得到的脉冲信号送入单片机的 T0 口进行计数, 同时完成脉冲数计算，通过定时计数器来计时间，