格式：pdf   大小：3,673KB   页数：55页

文档介绍：该【基于单片机的智能小车 毕业论文 】是由【青山代下】上传分享，文档一共【55】页，该文档可以免费在线阅读，需要了解更多关于【基于单片机的智能小车 毕业论文 】的内容，可以使用淘豆网的站内搜索功能，选择自己适合的文档，以下文字是截取该文章内的部分文字，如需要获得完整电子版，请下载此文档到您的设备，方便您编辑和打印。:..--本科毕业设计(论文)基于单片机的智能小车控制--:..--基于单片机的智能小车控制摘要:智能化作为现代电子产品的新趋势,是今后的电子产业的发展方向。智能化设计的电子产品可以按照预先设定的模式在一个环境里自动运作,不需要人为的管理,可应用于科学勘探、环境监测、智能家居等方面。基于单片机的智能小车控制就是其中的一个体现。本设计实现了一种基于单片机的自动避障智能模型车系统,通过红外传感器采集路况信息,通过对检测信息的分析,自动控制转向电机转向,改变行驶路径,绕过障碍物,从而实现车稳定避障。本课题设计的智能小车,具有自动避障功能,超声波测距报警,无线电遥控等功能。关键词:智能车;单片机;避障;红外线:,.,,.,,,,..,..,,.,.,,.:目录序言错误!未指定书签。第章总体设计方案错误!未指定书签。课题任务分析错误!未指定书签。方案论证错误!未指定书签。小车遥控部分错误!未指定书签。小车驱动部分错误!未指定书签。第章系统硬件构成错误!未指定书签。系统设计原理错误!未指定书签。主要元器件简介错误!未指定书签。简介错误!未指定书签。--:..--无线收发芯片简介错误!未指定书签。芯片直流电机驱动模块错误!未指定书签。红外避障模块错误!未指定书签。超声波测距模块错误!未指定书签。蜂鸣器驱动电路错误!未指定书签。液晶显示电路错误!未指定书签。遥控部分独立按键电路错误!未指定书签。第章软件的设计与说明错误!未指定书签。软件设计错误!未指定书签。软件的说明错误!未指定书签。遥控部分主程序流程错误!未指定书签。子程序流程图错误!未指定书签。小车部分主程序流程图错误!未指定书签。第章调试与总结错误!未指定书签。硬件部分错误!未指定书签。硬件的焊接错误!未指定书签。--:..--无线电模块错误!未指定书签。外接电源模块错误!未指定书签。软件部分错误!未指定书签。超声波模块错误!未指定书签。小车联调错误!未指定书签。调试的总结错误!未指定书签。参考文献错误!未指定书签。致谢错误!未指定书签。附录错误!未指定书签。附件电机驱动模块错误!未指定书签。附件小车侧视图错误!未指定书签。附件小车俯视图错误!未指定书签。附件小车的遥控部分错误!未指定书签。附件小车最终硬件图错误!未指定书签。附件程序清单错误!未指定书签。.遥控部分程序错误!未指定书签。.小车部分程序错误!未指定书签。附件元器件清单错误!未指定书签。附件英文资料及中文翻译错误!未指定书签。--:..--序言随着我国科学技术的进步,智能化和自动化技术越来越普及,各种高科技也广泛应用于智能小车和机器人玩具制造领域,使智能机器人越来越多样化。智能小车是一个多种高新技术的集成体,它融合了机械、电子、传感器、计算机硬件、软件、人工智能等许多学科的知识,涉及到当今许多前沿领域的技术[]。而智能电动车正是智能机器人的一种,具有不可估量的实际意义。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,对解决道路交通安全提供了一种新的途径。随着汽车工业的迅速发展,关于汽车的研究也就越来越受人关注。全国电子大赛和省内电子大赛几乎每次都有智能小车这方面的题目,全国各高校也都很重视该题目的研究,许多国家已经把电子设计比赛作为创新教育的战略性手段。电子设计涉及到多个学科,机械电子、传感器技术、自动控制技术、人工智能控制、计算机与通信技术等等,是众多领域的高科技[]。电子设计技术,它是一个国家高科技实例的一个重要标准,可见其研究意义很大。--:..--第章总体设计方案课题任务分析当前的电动小汽车基本上采取的是基于纯硬件电路的一种开环控制方法,或者是直线行使,或者是在遥控下作出前进、后退、转弯、停车等基本功能。但是这不能满足某些特殊场合下的要求。基于此,本文设计了智能小车控制系统。智能小车是一个运用传感器、单片机、信号处理、电机驱动及自动控制等技术来实现环境感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。通过各种选题之后,我们发现制作智能小车非常有意思,它唤起我们对玩具的革新思想,智能小车制作的兴趣。自己遇到过的汽车的功能是怎样的,想通过自己的手创作出属于自己的智能汽车。也夹杂一种童年时对玩具智能化的假想。所以我选定制作单片机智能小车。通过这次设计,掌握单片机的原理,了解简单传感器组成原理,初步掌握传感器的调整及测试方法,提高动手能力和排除故障的能力。同时通过本课题设计与装配、调试,提高自己的动手能力,巩固已学的理论知识,建立单片机理论和实践的结合,了解传感器各单元电路之间的关系及相互影响,从而能正确设计、计算定时计数的各个单元电路。初步掌握传感器的调整及测试方法。提高动手能力和排除故障的能力。本设计采用直流减速电机,电机专用驱动芯片进行电机驱动控制,主控芯片为,测距部分采用超声波模块,控制器采用无线电通信模块,自动避障部分采用红外收发模块。本次设计虽然只是一个演示模型,但是具有充分的科学性和实用性。首先我们根据交通路面的复杂情况,按照适当的比例制作出一个路况模型,包括弯道、直道以及路面上设置的障碍物等。在弯、直道上,小车沿着预定轨道自由行使,当小车遇到障碍物时,脉冲调制的红外线传感器将检测到的信号发送给单片机,单片机根据程序发出相应的控制信号控制小车自动避开障碍物。由无线模块控制小车进行倒车、前进、左转、右转等动作。--:..--:小车的无线通信模块采用红外遥控,红外收发遥控是目前大部份遥控小车采用的遥控手段,红外遥控具有代码简单,操作性强的特点。如图为红外遥控模块实物图。图红外遥控模块实物图方案二:小车的通信模块采用无线电模块,是一款工作在,世界通用频段的单片无线收发器芯片。无线收发器包括:频率发生器、增强型模式控制器、功率放大器、晶体振荡器、调制器、解调器。输出功率、频道选择和协议的设置可以通过接口进行设置。如为无线模块实物图。图无线模块实物图方案论证:方案一中的红外遥控模块的信号传送距离有限,并且发送和接收的红外信号容易受到干扰。发射频率高,所受到的干扰影响较小,无线通信的距离比红外的要长许多。小车的遥控是小车的最主要的部分之一,所以选择无线通--:..--信模块,故选择方案一。:小车的电机驱动部分采用自己搭建的三极管电路来实行小车的驱动,三极管电路具有电路简单,操作方便的等特点。方案二:小车的电机驱动部分采用芯片直流电机驱动模块,该模块具有较大的驱动带载能力,驱动部分端子供电范围:,并且另外自带了、的输出端口。方案论证:本设计为轮驱动的小车,对于小车驱动部分要求能够有较大的帯载能力,并且在小车的实际设计过程中,需要不同的输出电压来提供给小车的各个模块。因此综上所述采用方案二,小车的电机驱动部分使用芯片直流电机驱动模块。第章系统硬件构成系统设计原理--:..--本设计主要分为两部分:遥控部分和小车部分。遥控部分主要由电源电路,单片机最小系统,无线电模块组成,遥控部分的系统框图如图所示。按键模块无线电模块源电STC单片机最小系统部外图遥控系统框图小车部分由电源电路,单片机最小系统,显示电路,无线电木块,报警电路,超声波电路等电路模块组成,小车部分的系统框图如图所示。:系列、和系列、的系列、台湾华邦()系列、荷兰的--:..[]。本次设计最终选用了单片机。本系统采用最常用的单片机,它是一种带字节闪烁可编程可擦除只读存储器(—)的低电压,高性能位微处理器。该器件采用高密度非易失存储器制造技术制造,与工业标准的指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能位和闪烁存储器组合在单个芯片中,的是一种高效微控制器。单片机为很多嵌入式系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。[]引脚排列如图所示。系列引脚排列无线收发芯片简介是一款工作在,世界通用频段的单片无线收发器芯片。无线收发器包括:频率发生器、增强型模式控制器、功率放大器、晶体振荡器、调制器、解调器。输出功率、频道选择和协议的设置可通过接口进行设置。极低的电流消耗:当工作在发射模式下发射功率为时电流消耗为,接收模式时为。掉电模式和待机模式下电流消耗更低。引脚排列如图所示。图引脚排列--:..芯片直流电机驱动模块。如果在模块上取电压供电,则模块供电范围为:。模块的驱动不封峰值电流为。其他相关参数见表。模块的实物图见附录附件(注:红色线框部分为电源接口)。表芯片直流电机驱动模块产品参数逻辑部分端子供电范围+~+(可板内取电+)逻辑部分工作电流范围~控制信号输入电压范围低电平:-≤≤高电平:≤≤使能信号输入电压范围低电平:-≤≤(控制信号无效)高电平:≤≤(控制信号有效)最大功耗(温度=℃时)存储温度-℃~+℃驱动板尺寸**(带固定铜柱,散热片高度)驱动板重量其他扩展控制方向指示灯、:用红外线传感器进行避障。红外线发射头与接收头于一体的检测开关,其工作原理是根据发射头发出的光束,被物体反射,接收头据此做出判断是否有障碍物。当有光线反射回来时,输出低电平。当没有光线反射回来时,输出高电平。单片机根据接收头电平的高低做出相应控制,避免小车碰到障碍物。由于接收管输出电平,有利于单片机对信号的处理。红外接收二极管又叫红外光电二极管,也可称红外光敏二极管。它广泛用于各种家用电器的遥控接收器中,如音响、彩色电视机、空调器、视盘机、视盘机以及录像机等。红外接收二极管能很好地接收红外发光二极管发射的波长为的红外光信号,而对于其他波长的光线则不能接收。因而保证了接收的准确性和灵敏度。小车采用红外线传感器进行避障的电路原理图如下图所示,实物图如图所示。红外模块的功能指标如表所示。表红外模块的功能指标使用芯片--:..输出模式数字信号测量距离探测距离是否可以调节是检测信号探测到障碍物为高电平,无障碍物或超出探测范围输出低电平红色为指示灯,绿色为指示灯红外线传感器进行避障的电路原理图图红外线传感器进行避障的实物图超声波测距模块超声波测距模块可提供的非接触式距离感测功能,测距精度可达高到;模块包括超声波发射器、接收器与控制电路。--:..()采用口触发测距,给至少的高电平信号;()模块自动发送个的方波,自动检测是否有信号返回;()有信号返回,通过口输出一个高电平,高电平持续的时间就是超声波从发射到返回的时间。测试距离(高电平时间*声速())。超声波测距模块的时序图如图所示。超声波模块时序图以上时序图表明你只需要提供一个以上脉冲触发信号,该模块内部将发出个周期电平并检测回波。一旦检测到有回波信号则输出回响信号。回响信号的脉冲宽度与所测的距离成正比。由此通过发射信号到收到的回响信号时间间隔可以计算得到距离。公式:厘米或者英寸;或是:距离高电平时间*声速();建议测量周期为以上,以防止发射信号对回响信号的影响。超声波测距模块的电路图如图所示,实物图如图所示。--:..,广泛应用于计算机、打印机、复印机、报警器、电子玩具、汽车电子设备、电话机、定时器等电子产品中作发声器件。蜂鸣器主要分为压电式蜂鸣器和电磁式蜂鸣器两种类型。蜂鸣器在电路中用字母“”或“”(旧标准用“”、“”、“”等)表示。--:..不需要利用交流信号进行驱动,只需对驱动口输出驱动电平并通过三极管放大驱动电流就能使蜂鸣器发出声音(其驱动电路如图所示),利用定时器来做定时,通过定时翻转电平产生符合蜂鸣器要求的频率的波形,这个波形就可以用来驱动蜂鸣器了。。对于现实电路我们可以采用数码管,也可以采用液晶显示。液晶显示相对于数码管显示电路更简洁,显示更明了,故我们采用液晶显示电路。液晶又分字符型和点阵型,我们使用的液晶是字符型液晶。自带字符库,不需要查找代码,英文字符可直接使用。液晶电路使用时,如果发现液晶不亮可以调节连接液晶的电位器,调节液晶的亮度。液晶显示电路如图所示。--:..--、、、、,分别控制小车的前进、后退、左转弯、右转弯、以及功能切换。独立按键采用低电平触发,即当按下按键时给单片机一个低电平信号,单片机随后做出相应的处理,当按键松开时,单片机接收到一个高电平信号,单片机随后继续做出相应处理。遥控部分的独立按键电路如图所示。图遥控部分独立按键电路--:..--第章软件的设计与说明软件设计系统功能的实现依赖于软、硬件的协同工作。主控芯片为单片机。单片机控制软件实现遥控和小车的各项功能。程序编译采用编程软件,程序编译界面如图所示。程序部分采用目前单片机最通用的语言进行编程。程序的烧录软件采用软件烧写编译好的文件,软件程序烧写界面如图所示。--:..--。程序从主函数开始执行,无线模块初始化,同时在主函数中定义单片机口对应的按键按下时所发出的函数值。接下来判断是否有按键按下,如果有按键按下,则发送相应的按键对应的函数值,接着判断是否又有按键按下。如果未发现按键按下则在主函数中循环判断是否有按键按下。--:..--开始24L01初始化定义键值N是否有按下按键Y发送相应键值图遥控主程序流程图子程序流程图子程序流程图如图所示,本模块子程序采用收发一体的驱动程序,即使该模块既可以在需要时发送信号,又可以在需要时接收信号。子程序模块先初始化,初始化的同时在设置的写入函数中写入本地地址,写入接收端地址,并且设置频道自动应答允许。设置的允许接收地址只有频道,并且是信道工作在,以及设置数据长度为字节,发射速率为。--:..--。程序从主函数开始执行,无线模块初始化,液晶显示模块初始化,无线电模块初始化,超声波模块初始化。各个模块初始化完毕后,单片机判断是否接受到了信号,如果接收到信号,则判断相应的按键值,如果没有接收到按键值则返回继续判断是否接受到信号。接收到信号后,小车开始执行键值对应的相应的命令。而超声波测距,并在液晶上显示相应距离,危险距离报警都是贯穿在整个()的语句中的。--:..----:..--第4章调试与总结基于单片机的智能小车控制有许多的模块,在做整体设计之前首先是对每个模块的调试。只有在确保每个模块都正常的情况下才能进行总体的设计和总体的调试。每个模块都需要软硬件的调试才能确保模块的正常。,对于焊接只要多练习就不会出现问题,但是,单片机的电路系统中只要出于一处的错误,则会对检测造成很大的不便,而且电路的交叉线较多,对于各种锋利的引脚都要注意处理,否则会刺破带有包皮的导线,则会对电路造成短路现象。在本次单片机的设计调试中遇到了很多的问题。回想这些问题只要认真多思考都是可以避免的,主要问题在于单片机上的测试用灯不亮,原因出于焊接时间过长导致电路板上的金属片脱落,造成断路。解决方案:重新引线使电路重新导通。无线电模块模块是直接购买的模块,在调试的时候按照商家提供的时序图,编写程序后却一直无法通信,既不接受信号也不发送信号。首先排除了程序上的错误,然后对硬件各部分电压进行测量并无发现异常,最后详细的阅读了说明书,发现是电压供电,而自己设计的电源部分缺少了去耦电容导致了硬件的无法正常工作。解决方案:在电源处并入个瓷片电容,个电解电容,减少电源的波动对模块带来的影响。,本设计的小车应为是轮驱动的,所以比一般的小车更加吃电流,刚刚开始使用的普通的电池仅仅调试几次就没电了,而使用的两节--:..--的充电电池串联效果也不尽理想,该小车使用的减速电机对电流的要求非常大,故购买了的电脑适配器,该适配器可以提供的输出电压,以及高达的直流电流。所以设计了采用,与并联的方式作为适配器下级稳压输出,成为了小车的外部供电电源。由于小车的电流需求非常大,小车在该电源的供电下只能维持的行驶时间。在接下来的检查中发现,由于夏天天气热,散热比较慢,而单个的最高输出电流在。由于温度过高进入了掉电保护模式。解决方案:在旁边并入一个,相当于加大了的输出电流。在此同时,在的片子上加上散热片,使及时散热。该方案的实施使得小车的续航能力大大提高。,在调试的时候按照商家提供的时序图,编写程序。但是编写后超声波测量时值测量一次,不能一直保持测量状态。经检查后发现,电路焊接正常,接口正常,所以排除了硬件问题的可能性。在接下来程序的检查中发现了超声波中()计算函数放在了()函数外面。解决方案:超声波中()计算函数放在()函数的循环内,并且根据时序图加上的延时。该方案的实施,使得小车能够一直保持测距的状态,并且在上一直持续显示正确的数值。小车联调小车的联调是一个非常复杂的过程,在此过程中,不仅仅是对平时的专业知识的考验,更是对自己的耐心的考验。小车联调的时候遇到了很多问题:(1)在无线电模块调试的时候,小车执行的动作与发射的信号的所需要执行的动作不一致,要求小车往左的时候小车并没有往左转弯,要求小车前进的时候小车也并没有前进。解决方案:对小车的控制电机转动的口进行逐一排查,找出问题为小车的口与程序定义的有所不同。重新再程序中定义口后,小车就能按照无线信号发射的--:..--要求做出相应的动作。(2)当无线电模块发射了相应的信号后,小车执行的动作正确,但是有时候并没有执行相应的动作,如同“聋哑”一般不接收信号。当按键多次按下后,小车才执行相应的动作。解决方案:小车的“聋哑”并不是真正的“聋哑”,无线电模块在发射信号的时候并不是每次都能发射出去,发射出去的信号小车的接收部分的无线模块不一定能够接收。而且,按键的抖动也会对无线的发射信号产生影响。故在程序中有按键按下时,发射次信号信号,提高无线模块的信号发射次数,并且在按键程序中加入的去抖程序。实施该方案后小车对信号的接受灵敏度大幅度提高,能够准确快速的做出相应的信号所要求的动作。调试的总结通过这次设计,掌握单片机的原理,了解简单传感器组成原理,初步掌握传感器的调整及测试方法,提高动手能力和排除故障的能力。同时通过本课题设计与装配、调试,提高自己的动手能力,巩固已学的理论知识,建立单片机理论和实践的结合,了解传感器各单元电路之间的关系及相互影响,从而能正确设计、计算定时计数的各个单元电路。初步掌握传感器的调整及测试方法。提高动手能力和排除故障的能力。调试期间要多向同学老师请教,有问题就该虚心请教。经过多次的反复测试与分析,可以对电路的原理及功能更加熟悉,同时提高了设计能力与对电路的分析能力,同时在软件的编程方面得到更高的提高,对编程能力得到加强,同时对所学的知识得到很大的提高与巩固。参考文献[][].机器人技术与应用,,().--:..--[]彭宏业,[].国外电子元器件,().[]陈南主编定位控制器的设计与实现[]西安科技大学学报..[][].北京:清华大学出版社,.[]苏卫东,[].中国惯性技术学报,年,().[]、系统设计与应用[].北京:清华大学出版社,.[]彭宏业,[].国外电子元器件,().[]刘甘娜等编著微机原理及接口技术[].西安:西安电子科技大学出版社.[][].西北工业大学硕士学位论文,.[]鲍丽星,[].南京航空航天大学,,():.[][].公路交通科技,.()[][].仪表技术,,().[],北方交通大学出版社,[][],国防工业出版社,[][],,():.[][]().致谢在作品完成之际,我们要特别感谢老师的热情关怀和悉心指导。在我们作品制作的过程中,老师们给了我们很多耐心的指导和启发,不仅让我学到了专业知识,还让我学到了很多做人的道理。特别是他们广博的学识、深厚的学术素养、严谨的治学精神和一丝不苟的工作作风使我们终生受益,在此表示真诚地感谢。在作品的制作过程中,也得到了许多同学的宝贵建议,在此一并致以诚挚的谢意。感谢所有关心、支持、帮助过我们的朋友。最后,向在百忙中抽出时间对本文进行评审并提出宝贵意见的各位领导老师表示衷心地感谢!由于自身水平有限,设计中一定存在很多不足之处,敬请各位老师批评指正。--:..附录附件电机驱动模块--:..--:..小车侧视图--:..小车俯视图--:..小车的遥控部分--:..小车最终硬件图--:..--<><>;;****************************************端口定义***************************************^;^;^;^;^;^;************************************按键***************************************************^;^;^;^;^;**********************************************************************************[]{};本地地址[]{};接收地址[];***************************************寄存器指令*******************************************************读寄存器指令写寄存器指令读取接收数据指令写待发数据指令冲洗发送指令冲洗接收指令定义重复装载数据指令保留*************************************()寄存器地址****************************************************配置收发状态,校验模式以及收发状态响应方式自动应答功能设置可用信道设置收发地址宽度设置自动重发功能设置工作频率设置--:..--发射速率、功耗功能设置状态寄存器发送监测功能地址检测频道接收数据地址频道接收数据地址频道接收数据地址频道接收数据地址频道接收数据地址频道接收数据地址发送地址寄存器接收频道接收数据长度接收频道接收数据长度接收频道接收数据长度接收频道接收数据长度接收频道接收数据长度接收频道接收数据长度栈入栈出状态寄存器设置**************************************************************************************();();();();();();(,);(,*,);(,*,);(*);(*);*****************************************长延时*****************************************(){;(;<;);(;<;);}******************************************************************************************;状态标志^;^;^;*******************************************************************************************延时函数******************************************************************************************()--:..--{(>)();}*****************************************************************************************初始化***************************************************************************************(){();;;;(,,);写本地地址(,,);写接收端地址(,);频道自动应答允许(,);允许接收地址只有频道,如果需要多频道可以参考(,);设置信道工作为,收发必须一致(,);设置接收数据长度,本次设置为字节(,);设置发射速率为,发射功率为最大值}*****************************************************************************************************函数:()*功能:的写时序****************************************************************************************************(){;(<){();'',(<<);..;..;;}();}*****************************************************************************************************函数:()*功能:的时序*******************************************************