基于51单片机自动往返小车设计.docVIP

基于单片机的自动往返小车 摘要 本设计以一片单片机STC89C52作为核心来控制自动往返小车，加以控制芯片L298N和单片机联合控制小车的前进与后退。路面的黑带检测使用反射式红外传感器，通过STC89C52对输入的信号进行处理，以动态显示的形式通过一个四位的数码管显示即时里程，另外一个四位数码管动态显示小车行驶时间。以红外传感器对路面黑线检测用，行驶距离使用霍尔元件进行检测。 关键词：光电检测 霍尔检测 动态显示 L298N控制电动机 小组成员：李亚昊、陈国翠、成晓斌、丁玉娇 1.电机驱动调速模块 采用L298N来控制电机的正转和反转来实现小车的前进和后退。加上单片机的程序PWM，实现整车的加速与减速，精确小车的速度。 2.路面黑带检测模块 黑带检测的原理是：红外光线照射到路面并反射，由于黑带和白纸的系数不同，可根据接的红外线的强弱判断是否到达黑带。 反射式的红外发射—接收器。由于采用红外管代替普通可见光管，可以降低环境干扰。 3.电源选择 双电源供电，将电动机驱动电源与单片机以及周边电路电源完全隔离，这样做虽然不如单电源方便灵活，但可以将电动机驱动所造成的干扰彻底消除，提高了系统的稳定性。 4.控制单元模块 用单片机控制 用光电检测不同的信号，并经单片机对其处理，传送给L298信号，使其控制电机的正转和反转，配合PWM程序控制，来实现加速减速和刹车。通过单片机内部定数器/计数器进行定时、计数，在用单片机串行输入/输出口进行显示控制。此方案电路成熟、工作稳定、容易实现控制。 二 电路设计 1. 光电检测部分： 我们采用反射式光电检测电路对跑道上的黑线进行检测，并用两个遮光套管套住发光管和接收管以一定的角度紧贴跑道，这样可以消除外界光线的干扰,用LM358电压比较器输出高低电平检测信号。 如图所示： 2. STC89C52单片机基本系统 此系统以89C52为核心，每检测到一个黑带由光电检测部分产生一个的脉冲，使单片机产生一个外部中断1，定义检测黑带数的变量加1，同时车轮每转一圈，霍尔元件输出一个脉冲，是安单片机产生一个外部中断0，定义圈数的变量加1.通过P1.0和P1.1控制L298来控制电机的正转与反转及刹车。当P1.0输出低电平，P1.1输出高电平时，电机正转，相反则电机反转，当P1.0和P1.1都是低电平时，使电动机被短路，提高了刹车效率，基本杜绝了由于制动惯性造成的小车的前冲现象。通过P0口进行两个数码管的位选，P2口进行段码输出，其中一个数码管显示行驶时间，另外一个数码管显示行驶路程。 如图所示： 3. L298N电动机驱动模块部分 该电路采用电动机驱动芯片L298来控制电动机的正转与反转，加以第二路电机电源保证了电动机启动时有足够的电流。在试验中控制电压为单片机输出的高低电平直接控制。 具体电路图连接如下： 4. 电源部分 由于电动机工作电流大，需要选用内阻小，供电电流强，质量轻，可反复使用的经济型电池，我们选用可充电电池组。为使单片机工作稳定，避免电动机开关机和其转动时对其电源的影响，在此用两个电池组和稳压块7805分别为89C52和电动机驱动显示部分分别进行供电。保证小车工作和显示的稳定性。 5.软件设计部分 单片机控制电路主要由一片STC89C52组成，通过P3口控制小车正转与反转，刹车，加速减速，通过两个四联数码管控制显示时间和里程以及小车行驶的时间。其中P0口进行位选，P2口进行显示段码输出。 该系统采用上电复位加上手动复位联合复位系统进行初始化，单片机通过P1.0，P1.1输出脉冲控制电机正转反转以及刹车，当P1.0，P1.1分别输出01是电动机正转，输出10时电动机反转，输出00时电动机两边短路，小车立即刹车。 流程图如下： （1）外部中断0 车轮美转一次，霍尔元件产生一个脉冲P3.3，通过下降沿触发外部中断0，并且在每进行一次外部中断记录圈数的变量加1. （2）外中断1 光电检测每检测到一条黑带就产生一个脉冲输入P3.2口，通过下降沿的方式触发外中断1，每中断一次记录黑带的变量加1，当检测到第六条黑带时，p1.0=1，p1.1=1，小车的电动机由于短路刹车，当检测到第十二条黑带时，小车再次刹车同时关掉所有中断 （3）定时器中断0 使用定时器T0产生5ms定时中断，每次执行该中断前要先给定时器0赋初值，定时器中断每执行一次，变量加1。当i=200时，即每当计时1秒时，时间变量t加1，速度等于一秒转的圈数和小车车轮的周长相乘。 （4）定时器中断1 主要用来产生不同的占空比的波型进行高低速控制，每次执行时，定时器1要赋初值。 （5）主程序 主程序主要用来控制两个四联数码管的显示，通过循环语句不断的调用显示程序，使两个四联数码管按位不断循环亮点，当小车行驶时动态显示时间和路程，小车停止时显示小车行驶过程中