基于MCS51单片机智能小车控制器方案设计书.docVIP

北京电子科技职业学院机械工程学院毕业论文 PAGE 北京电子科技职业学院机械工程学院毕业论文 摘 要 本文简要介绍了系统的开发背景、意义，重点介绍了硬件设计和软件设计的过程。本选题是用单片机技术开发智能小车,通过对路面的检测而实现自动前进、左右转弯、后退等基本功能,可以方便的应用于路面的安全巡检。小车的硬件控制单元主要包括传感器及调理电路,步进电机及驱动电路,控制器三个部分，并用PROTEL 99软件制作原理图和电路板。在软件设计方面,则分为三个模块,即数据采集模块,信号处理模块,控制器控制电机模块。此设计结构简单,用传统的汇编语言编程，利用定时器中断控制信号采样频率和电机转速。 关键词： 单片机；传感器；步进电机；PROTEL 99  目 录 TOC \o 1-3 \u 1 绪 论 1 1.1 课题研究的背景 1 1.2 开发的意义 1 1.3 课题设计方案 1 2 系统硬件设计 2 2.1 系统设计原理及框图 3 2.2 系统各部分电路元件的选择 3 2.2.1单片机的选择 4 2.2.2集成运放的选择 5 2.2.3 步进电机选择及其驱动电路设计 5 2.2.4 电源电路的设计 8 2.3控制电路原理图的制作 8 3 软件设计 9 3.1 软件设计思想 9 3.1.1 定时器中断 10 3.1.2 电机驱动模块 11 3.2 源程序 15 4 总 结 17 5谢辞 18 6参考文献 19 PAGE 北京电子科技职业学院机械工程学院毕业论文 PAGE 共 22 页 第 页 PAGE 1 1 绪 论 1.1 课题研究的背景 随着现代科技的飞速发展，单片机已经在各个领域得到越来越广泛的应用。单片机由于体积小，功耗低两个基本特征，在通讯，家电，工业控制，仪器仪表，汽车等产品中都可以看到单片机的身影。单片机技术也随着集成电路技术的进步在近几年飞速的发展，这种发展可以分为两方面：一方面在硬件上单片机内部集成了越来越多的功能部件，如A/D，D/A，PWM，WATCHDOG，LCD驱动，串行口，大容量FLASH存储器等；另一方面在开发手段上从汇编语言向高级C语言过度，计算机仿真调试，IAP，ISP技术的应用使单片机开发周期大大的缩短，为各类产品更新，软件的升级提供了可靠的技术保障。在设计单片机应用系统时，由于历史的原因，目前在国内仍然以8051系列单片机为主。 作为机电专业的学生，非常有必要通过对实际产品的设计和制作，了解现代IT产品的开发全流程。全面提高机，电，光，算知识的综合应用能力，掌握从系统级，电路级，到芯片级各个层次的设计和实现手段。基于上述原因，我选择此设计课题，在此设计过程中，将会用到多门学科的理论知识，能复习和巩固以前所学的知识，更重要的是培养了发现问题，分析问题，解决问题的能力，还有锻炼了动手能力，是一次很好的实践，对以后的学习和工作也会有所帮助。 1.2 开发的意义 科技的进步带动了产品的智能化，单片机的应用更是加快了发展的步伐，它的应用范围日益广泛，已远远超出了计算机科学的领域。小到玩具、信用卡，大到航天器、机器人，从实现数据采集、过程控制、模糊控制等智能系统到人类的日常生活，到处都离不开单片机,此设计正是单片机的一个典型应用。此设计实现了小车的无人驾驶，通过对路面的检测，由单片机来判断控制小车，使其变得智能化，实现自动的前进，转弯，停止功能.此系统完善后可以应用到道路检测，安全巡逻中，能满足社会的需要。 1.3 课题设计方案 本选题是用单片机技术开发智能小车,通过对路面的检测能实现自动的前进,左右转弯,后退等基本功能,能够方便的应用于路面的安全巡检。 小车的控制单元主要包括传感器及调理电路,步进电机及驱动电路,控制器三个部分。小车的行动离不开传感器，通过两个红外光电传感器,根据路面的情况分别输出高低信号,由于传感器检测到的信号比较微弱,通过比较运放将其信号扩大、调理,使其输出兼容TTL电平,以便与控制器接口。控制系统采用AT89C52,控制器按一定的时钟周期对光电检测器的输入信号采样检测,根据光电检测器的状态,判断小车的动作,给步进电机输出正确的控制信号,实现电机的转动。通过定时器中断用汇编语言编程实现对小车的控制,改变定时器的初值来控制小车的速度。电机采用的是四相八拍反应式步进电机,实现上只要按一定的时钟周期(不小于1.25ms),往四个控制端循环输出一组固定的控制字即可,因左右轮的安装是反向的,要前进两个步进电机的转动必须是反向的,这里的方向可以由通电顺序来改变，如左转,左轮停止右轮转动就可以了；反之，右转时，右轮停止左轮转动便是, 要使步进电机停止转动，只要输出其他的固定的控制字即可。步进电机的运行还要一个驱动电路,这里采用ULN2803驱动芯片。最后，由于系统各部分的驱