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課設 - 基於微控制器的智慧小車系統設計

 

本次設計的簡易智慧電動車,採用AT89S52微控制器作為小車的檢測和控制核心;採用金屬感應器TL-Q5MC來檢測路上感應到的鐵片,從而把反饋到的訊號送微控制器,使微控制器按照預定的工作模式控制小車在各區域按預定的速度行駛,並且微控制器選擇的工作模式不同也可控制小車順著S形鐵片行駛;採用霍爾元件A44E檢測小車行駛速度;採用1602LCD實時顯示小車行駛的時間,小車停止行駛後,輪流顯示小車行駛時間、行駛距離、平均速度以及各速度區行駛的時間。

 

1.1 基本要求:

(1)分割槽控制:

 

 

車輛從起跑線出發(出發前,車體不得超出起跑線)。在第一個路程C~D區(3~6米)以低速行駛,通過時間不低於10s;第二個路程D~E區(2米)以高速行駛,通過時間不得多於4秒;第三個路程E~F區(3~6米)以低速行駛,通過時間不低於10s。

 

(2)小車能自動記錄、顯示行駛時間、行駛距離以及行駛速度,還能記錄每段所走的時間,從而判斷是否符合課程設計要求。(記錄顯示裝置要求安裝在車上)。

 

1.2 發揮部分:

 

 

車輛沿著S形鐵片行駛,自動轉彎,自動尋找正確方向和鐵片。當離開S型鐵片跑道或者感應不到鐵片一段時間的時候,小車自動停止,並記錄行駛時間,路程,平均速度並通過LCD顯示出來。

 

2. 方案比較與選擇:根據設計任務要求,並且根據我們自己的需要而附加的功能,該電路的總體框圖可分為幾個基本的模組。

 

 

2.1 路面檢測模組:

採用鐵片感應器TL-Q5MC來檢測路面上的鐵片從而給微控制器中斷脈衝。

 

 

2.2 LCD顯示模組:

採用1602LCD,由微控制器的匯流排模式連線。為節約電源電量並且不影響LCD的功能,LCD的背光用微控制器進行控制,使LCD的背光在小車行駛的過程中不亮,因為我們不必看其顯示;在其它我們需要看顯示的內容的時候LCD背光亮。

 

2.3 測速模組:

採用採用霍爾開關元器件A44E檢測輪子上的小磁鐵從而給微控制器中斷脈衝,達到測量速度的作用。霍爾元件具有體積小,頻率響應寬度大,動態特性好,對外圍電路要求簡單,使用壽命長,價格低廉等特點,電源要求不高,安裝也較為方便。霍爾開關只對一定強度的磁場起作用,抗干擾能力強,因此可以在車輪上安裝小磁鐵,而將霍爾器件安裝在固定軸上,通過對脈衝的計數進行車速測量。

 

 

2.4 控速模組:

採用由雙極性管組成的H橋電路。用微控制器控制電晶體使之工作在佔空比可調的開關狀態,精確調整電機轉速。這種電路由於工作在管子的飽和截止模式下,效率非常高;H橋電路保證了可以簡單地實現轉速和方向的控制;電子開關的速度很快,穩定性也很高,是一種廣泛採用的調速技術。

 

 

 2.5 模式選擇模組:

模式選擇模組通過一個74LS00與非門和兩個不帶鎖按鈕來控制微控制器微控制器的兩個中斷口,從而按動按鈕來選擇小車走動的路型、來選擇小車的速度是快速、中速、慢速;走完路程小車停止後還可以通過按鈕選擇想要在LCD上想看的資訊,比如總時間、走過各段路程的時間、平均速度、總路程等。

 

小車走動的模式選擇有:

 

(1) 直線型:滿足設計任務的基本要求,能穩定的走完全程。之後按順序迴圈不斷的顯示走完全程所用的時間、走完高速區所用的時間和走完低速區所用的時間這三個時間;或者可以通過兩個按鈕以及LCD顯示的選單選擇所要看的內容如平均速度、全程距離以及那三個時間。

 

(2) S型:滿足設計任務的發揮部分的要求,小車能自動的感應到在前面或在後面鐵片,即第一次轉彎後若感應到的是錯誤的方向,則小車會後退自動調整方向,沿著S型的鐵片走。當走完S型鐵片後的一定時間裡,小車自動停止。之後自動進入選單由我們自己選擇要看的內容時間、平均速度和所走的距離。

 

(3)自動型:小車先以一定的速度走完全程,之後再以一定的速度倒退回起點,再調整速度在一定的時間內走完全程。走完後LCD顯示的內容與直線型顯示的內容一樣。

 

3. 程式框圖:

 

 

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