自动往返电动小汽车

湖南电气职业技术学院竞赛设计报告竞赛课题：自动往返电动小汽车学生姓名：罗建龙指导老师：彭勇、罗胜华二〇一一年七月摘要本设计是自动往返电动小汽车，采用AT89S51单片机来控制小汽车的前进、后退和限速，该芯片通过数码管还可以显示往返的时间和经过黑线的次数，也可以显示行驶的路程，利用传感器来检测是否到达限速区，在用单片机的pwm来调速，该设计不需要无线和有线遥控的控制，全部通过软件控制，自动往返小汽车是未来发展的趋势，环保又安全，满足社会的发展。关键字：AT89S51；PWM；软件控制；传感器ABSTRACTThisdesignis:Automaticallygobackandforthadynamoelectricsmallautocar,theadoptionAT89S51unipoleslabmachinetocontrolprecession,countermarchandlimitofsmallautocarsoon,thechipapprovalfigurestubecanalsodisplaytogobackandforthofthenumberoftimesintimeandprocessblackwire.Mayalsodemonstratethatthetravelthedistance,usingthesensorexamineswhethertoarriveattheregulatingarea,isusingmonolithicintegratedcircuit'spwmtomodulatevelocity,thisdesigndoesnotneedwirelessandthewiredremotecontrolcontrol,throughthesoftwarecontrol,travelsbetweenthecompactcarisautomaticallycompletelythetendencywhichthefuturewilldevelop,theenvironmentalprotectionisalsosafe,satisfiessocialthedevelopment.KeyWords：AT89S51；PWM；Thesoftwarecontrols；Spreadafeelingmachine目录1系统方案的选择与论证...........................................71.1单片机的选择：.....................................................................................................................71.2显示器选择：.........................................................................................................................71.3电机制动.................................................................................................................................71.4地面黑线检测模块.................................................................................................................82系统原理框图...................................................92.1显示模块.................................................................................................................................92.2电机调速...............................................................................................................................102.3电机驱动...............................................................................................................................102.4跑道标志检测.......................................................................................................................103软件流程.....................................................113.1主程序流程...........................................................................................................................113.2计时子程序流.......................................................................................................................123.3路程速度检测子程序...........................................................................................................134总结.........................................................145元件清单.....................................................156参考文献.....................................................16附录一...........................................................175自动往返电动小汽车一、任务设计并制作一个能自动往返于起跑线与终点线间的小汽车。允许用玩具汽车改装，但不能用人工遥控（包括有线和无线遥控）。跑道宽度0.5m，表面贴有白纸，两侧有挡板，挡板与地面垂直，其高度不低于20cm。在跑道的B、C、D、E、F、G各点处画有2cm宽的黑线，各段的长度如图1。二、要求1．基本要求（1）车辆从起跑线出发（出发前，车体不得超出起跑线），到达终点线后停留10秒，然后自动返回起跑线（允许倒车返回）。往返一次的时间应力求最短（从合上汽车电源开关开始计时）。（2）到达终点线和返回起跑线时，停车位置离起跑线和终点线偏差应最小（以车辆中心点与终点线或起跑线中心线之间距离作为偏差的测量值）。（3）D～E间为限速区，车辆往返均要求以低速通过，通过时间不得少于8秒，但不允许在限速区内停车。2．发挥部分（1）自动记录、显示一次往返时间（记录显示装置要求安装在车上）。（2）自动记录、显示行驶距离（记录显示装置要求安装在车上）。（3）其它特色与创新。6三、评分标准项目与指标满分基本要求设计与总结报告：方案比较、设计与论证，理论分析与计算，电路图及有关设计文件，测试方法与仪器，测试数据及测试结果分析。50实际制作完成情况50发挥部分完成第（1）项15完成第（2）项25完成第（3）项10四、说明（1）不允许在跑道内外区域另外设置任何标志或检测装置。（2）车辆（含在车体上附加的任何装置）外围尺寸的限制：长度≤35cm，宽度≤15cm。（3）必须在车身顶部明显标出车辆中心点位置，即横向与纵向两条中心线的交点。71系统方案的选择与论证1.1单片机的选择：【方案一】选择AT89S51单片机该芯片I/O口多，能够达到控制电动小汽车前进、后退和调速的要求，价格相对便宜，在此非常合适，又不浪费其它资源。【方案二】选择AVR单片机该芯片是ATMEL公司研制开发的一种新型单片机，运行速度快，内部资源丰富，驱动能力强，具备多种独立的时钟分频器，在这应用显得有点浪费资源。【方案三】选择STC12C5404AD单片机STC12C5410AD系列及STC12C2052AD系列单片机是宏晶科技生产的单时/机器周期(1T)的单片机，是高速/低功耗/超强抗干扰的新一代8051单片机，指令代码完全兼容传统8051,但速度快8-12倍，内部集成MAX810专用复位电路。4路PWM,8路高速10位A/D转换,针对电机控制，强干扰场合。在此设计中我们不需要AD转换，用此芯片就有点浪费资源咯。经过方案之间的比较，本次设计采用方案一。1.2显示器选择：【方案一】选择数码管数码管显示方便，价格便宜，非常常见，但占用的I/O口太多，还要借助74s373有点不合算。【方案二】选择液晶显示屏液晶显示屏是现在发展的趋势，显示方便，更方便人机交流，但价格比较贵，而本设计只需显示时间和计数值，没有必要用液晶显示屏，有点大材小用。考虑到情况和题目要求，本设计采用方案一。1.3电机制动【方案一】能耗制动在小车到达终点时，通过单片机控制继电器，从而将电阻接入，电机转速下降至零，实现停车。此方案实现电路复杂。【方案二】反转制动在小车将到达终点时，在电机两端加一负电压，从而电机可快速停转。但此方案很难把握何时加这一负电压，比较难控制，而且，控制电路须再加一组，比8较复杂。【方案三】直接将电压降为零来制动在小车到达终点时，单片机输出控制信号，将电机驱动电路隔断，这样电机端电压为零，小车减速至零。通过车速及路程检测模块检测到的路程超调量，控制电机反转时间与速度，如此调节，最终将小车停靠在终点线。相比之下，方案三简单易行，易于控制，故采用此方案1.4地面黑线检测模块利用光线照到地面发生反射，由于不同颜色反射系数不同来检测。由于白纸反射能力强，而黑线反射很弱，通过传感器接受到不同的光信号，从而输出不同的电平，这样就可以检测出地面上的黑线。【方案一】由可见光发光二极管（如红色、绿色或黄色等）发射可见光，光敏二极管或光敏三极管作为接收器件。发光二极管反射可见光经地面反射到光敏二极管或三极管，光敏二（三）极管因反射的光强不同而呈现不同的电阻值，这样，在经过黑线时即可检测出。此方案简单，但易受外界光源的干扰，容易出错，检测不出黑线。【方案二】脉冲调制式发射接收装置采用脉冲发射与接收装置可以提高瞬时输出光强，提高抗干扰能力，还能节损能量。此方案最大的一个缺点是不易控制脉冲发射时间间隔，而黑线只有2cm宽，容易跳过黑线而传感器检测不出来。这样就容易出错。【方案三】采用调制的光敏电阻和发光管与比较器装置这样可以提高抗干扰能力，还能灵敏的检测到地面上的黑线，还能区别地面上的脏迹。经权衡，本设计采用方案三。92系统原理框图2-1系统原理框图2.1显示模块显示电动小汽车运行的时间和路程，反应出小汽车的速度与经过黑线的数量。AT89S51电机调速显示模块电机驱动跑道标志检测102.2电机调速单片机通过改变PWN来改变电机的转速，从而可以看出车子在限速区，还是在高速区，电机调速可以改变往返的时间，反应车子性能的好坏，更可以满足往返一次时间最短的要求。2.3电机驱动就是给电机一个电源，让电动机转起来，电机驱动可以通过单片机