51单片机控制智能小车的设计论文下载

论文带详细的仿真图和源代码

•          前言
•          方案设计与论证
  
  • 控制器模块选取
  • 电机模块选取
  • 电机驱动器模块选取
  • 电源模块选取
    
•          硬件设计
  
  • 主控系统            
  • 电机模块
  • 电机驱动模块
  • 电源模块
  • 按键模块
    
•          软件设计
  
  • 直行设计
  • 转弯设计
    
•          调试中存在的问题
•          参考文献
  

一、前言：

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。可见其研究意义很大。本设计就是在这样的背景下提出的，指导教师已经有充分的准备。本题目是结合科研项目而确定的设计类课题。我们设计的智能电动小车该具有圆形运行、三角形运行、矩形运行和三者一起运行的功能。都是运行一循环自动停车。

根据题目的要求，确定如下方案：在现有玩具电动车的基础上，加了四个按键，实现对电动车的运行轨迹的启动，并将按键的状态传送至单片机进行处理，然后由单片机根据所检测的各种按键状态实现对电动车的智能控制。

这种方案能实现对电动车的运动状态进行实时控制，控制灵活、可靠，精度高，可满足对系统的各项要求。本设计采用STC89C52单片机。以STC89C52为控制核心，利用按键的动作，控制电动小汽车的轨迹。实现四种运行轨迹。STC89C52是一款八位单片机，它的易用性和多功能性受到了广大使用者的好评。

二、方案设计与论证

• 控制器模块选取
  

我们采用STC公司的STC89S52单片机作为主控制器，STC公司的单片机内部资源比起ATMEL公司的单片机来要丰富的多，它在5V供电情况下，最多支持80M晶振、且内部有512B的RAM数据存储器、片内含8k空间的可反复擦些1000次的Flash只读存储器、1K的EEPROM、8个中断源、4个优先级、3个定时器、32个IO口、片机自带看门狗、双数据指针等。但是不兼容Atmel。

从方便使用的角度考虑，我们选择了此方案

• 电机模块选取
  

采用普通直流电机。直流电机运转平稳，精度有一定的保证。直流电机控制的精确度虽然没有步进电机那样高，但完全可以满足本题目的要求。通过单片机的PWM输出同样可以控制直流电机的旋转速度，实现电动车的速度控制。并且直流电机相对于步进电机价格经济。

• 电机驱动器模块选取
  

采用电机驱动芯片L298N。L298N为单块集成电路，高电压，高电流，四通道驱动，可直接的对电机进行控制，无须隔离电路。通过单片机的I/O输入改变芯片控制端的电平，即可以对电机进行正反转，停止的操作，非常方便，亦能满足直流减速电机的大电流要求。调试时在依照芯片手册，用程序输入对应的码值，能够实现对应的动作。

• 电源模块选取
  

在本系统中，需要用到的电源有单片机的5V，L298N芯片的电源5V和电机的电源7-15V。所以需要对电源的提供必须正确和稳定可靠。用9V的锌电源给前、后轮电机供电，然后使用7805稳压管来把高电压稳成5V分别给单片机和电机驱动芯片供电。因此为了方便，这里我们采用12V电源给电机供电，再用7805转换成5V电源给单片机使用。

三、硬件设计

              小车采用四轮驱动，一侧的前后两个车轮共用一个电机驱动，另外两个前后轮共用一个驱动，调节左右车轮转速从而达到控制转向的目的。

系统结构框图

3.2、电机驱动模块

              L298N驱动直流电机，它靠两个引脚控制一个电机的运动。小车采用四轮驱动，小车两侧的电机短接起来各接到L298N的一个输出端。通过调制两边轮子的转速或正反转来达到控制小车转向的目的。芯片引脚和功能如图1，驱动电路如图2。

EN A（B）	IN1（IN3）	IN2（IN4）	电机运行情况
H	H	L	正转
H	L	H	反转
H	同IN2（IN4）	同IN2（IN4）	快速停止
L	X	X	停止

将L298N的IN0、1、2、3，接到P2.5到P2.2上，ENA、ENB接到P2.1、P2.0.

四个按键接到P1.0~P1.3.

3.3、电机模块

电机模块采用2块电机同时驱动，分别接到L298N的两个输出端。

3.4、电源模块

采用一片HT7550电压稳压5V后给单片机系统和其他芯片供电。

该电源模块的功能是把6伏锌锰干电池通过HT7550转换为5伏电压，向单片机、逻辑芯片供电。考虑到如果用电池组同时向电机和芯片供电时，由于驱动电机所需电流较大，容易影响对芯片的供电，因此我们决定电池组单独对驱动电机供电

,四节1.5V的南孚电池对其供电。

• 按键模块
  

本系统添加4个按键，用来选择控制小车。并接于P2.0到P2.3口上。

四、软件设计

4.1、小车直行设计：

              若要求小车直走，这需要给4个电机正转命令。根据L298N芯片手册

EN A（B）	IN1（IN3）	IN2（IN4）	电机运行情况
H	H	L	正转
H	L	H	反转
H	同IN2（IN4）	同IN2（IN4）	快速停止
L	X	X	停止

4.2、小车转弯设计：

              若要求小车转弯，需要给一侧电机正转，一侧电机反转或者不旋转。

4.3、小车调速设计：

              若要求车调速，只需用PWM来控制L298N的ENA和ENB就可以对小车进行调速。这里我使用定时器T0的工作模式2自动重装。并赋初值              TH0=0xf6;TL0=0xf6；

调试中出现的问题
转向时间需要慢慢调，时间长，旋转弧度大；时间短，旋转弧度小。
直行时，由于每个电机的性能不一样，导致两侧占空比一样时，小车会存在转弯，这样需要微调占空比。
出现单片机供电不足的现象，需要增加电量。

单片机源程序如下:

1. #include<reg52.h>
   
2. sbit IN1=P2^5;
   
3. sbit IN2=P2^4;
   
4. sbit IN3=P2^3;
   
5. sbit IN4=P2^2;
   
6. sbit ENA=P2^1;
   
7. sbit ENB=P2^0;
   
8. sbit key1=P1^0;
   
9. sbit key2=P1^1;
   
10. sbit key3=P1^2;
    
11. sbit key4=P1^3;
    
12. void delay(unsigned int z);
    
13. void delay_us(unsigned int aa);
    
14. void delay2s(void)   //误差 0us
    
15. {
    
16.     unsigned char a,b,c,n;
    
17.     for(c=167;c>0;c--)
    
18.         for(b=39;b>0;b--)
    
19.             for(a=152;a>0;a--);
    
20.     for(n=1;n>0;n--);
    
21. }
    
22. void yuan()
    
23. {
    
24. while(1)
    
25. {
    
26.               unsigned int i;
    
27.               IN1=1;   
    
28.               IN2=0;
    
29.               IN3=1;
    
30.               IN4=0;
    
31.               for(i=0;i<400;i++)
    
32.               {
    
33.               delay(3);
    
34.               ENA=~ENA;
    
35.               }               } }
    
36. void juxing()
    
37. {
    
38. while(1)
    
39. {
    
40. unsigned int i;
    
41.               IN1=1;   
    
42.               IN2=0;
    
43.               IN3=1;
    
44.               IN4=0;
    
45.               for(i=0;i<200;i++)
    
46.               {
    
47.               delay(1);
    
48.     ENA=~ENA;
    
49.               ENB=~ENB;
    
50.               }
    
51.               delay2s();
    
52.               IN1=1;   
    
53.               IN2=0;
    
54.               IN3=0;
    
55.               IN4=0;
    
56.               for(i=0;i<40;i++)
    
57.               {
    
58.               delay(10);
    
59.               ENA=~ENA;
    
60.               }
    
61.               IN1=1;   
    
62.               IN2=0;
    
63.               IN3=1;
    
64.               IN4=0;
    
65.                             for(i=0;i<200;i++)
    
66.               {
    
67.               delay(1);
    
68.     ENA=~ENA;
    
69.               ENB=~ENB;
    
70.               }
    
71.                             delay2s();
    
72.               IN1=1;   
    
73.               IN2=0;
    
74.               IN3=0;
    
75.               IN4=0;
    
76.               for(i=0;i<40;i++)
    
77.               {
    
78.               delay(10);
    
79.               ENA=~ENA;
    
80.               }
    
81.               IN1=1;   
    
82.               IN2=0;
    
83.               IN3=1;
    
84.               IN4=0;
    
85.     for(i=0;i<200;i++)
    
86.               {
    
87.               delay(1);
    
88.     ENA=~ENA;
    
89.               ENB=~ENB;
    
90.               }
    
91.                             delay2s();
    
92.               IN1=1;   
    
93.               IN2=0;
    
94.               IN3=0;
    
95.               IN4=0;
    
96.               for(i=0;i<40;i++)
    
97.               {
    
98.               delay(10);
    
99.               ENA=~ENA;
    
100.               }
     
101.               IN1=1;   
     
102.               IN2=0;
     
103.               IN3=1;
     
104.               IN4=0;
     
105.               for(i=0;i<200;i++)
     
106.               {
     
107.               delay(1);
     
108.     ENA=~ENA;
     
109.               ENB=~ENB;
     
110.               }
     
111.                             delay2s();
     
112.               IN1=1;   
     
113.               IN2=0;
     
114.               IN3=0;
     
115.               IN4=0;
     
116.               for(i=0;i<40;i++)
     
117.               {
     
118.               delay(10);
     
119.               ENA=~ENA;
     
120.               }
     
121.               IN1=0;   
     
122.               IN2=0;
     
123.               IN3=0;
     
124.               IN4=0;
     
125.               }              }
     
126. void sanjiao()
     
127. {              
     
128.     while(1)
     
129. {
     
130.               unsigned int i;
     
131.               IN1=1;   
     
132.               IN2=0;
     
133.               IN3=1;
     
134.               IN4=0;
     
135.               for(i=0;i<200;i++)
     
136.               {
     
137.               delay(1);
     
138.     ENA=~ENA;
     
139.               ENB=~ENB;
     
140.               }
     
141.               delay2s();
     
142.               IN1=1;   
     
143.               IN2=0;
     
144.               IN3=0;
     
145.               IN4=0;
     
146.               for(i=0;i<70;i++)
     
147.               {
     
148.               delay(10);
     
149.               ENA=~ENA;
     
150.               }
     
151.               IN1=1;   
     
152.               IN2=0;
     
153.               IN3=1;
     
154.               IN4=0;
     
155.               for(i=0;i<200;i++)
     
156.               {
     
157.               delay(1);
     
158.     ENA=~ENA;
     
159.               ENB=~ENB;
     
160.               }
     
161.               delay2s();
     
162.               IN1=1;   
     
163.               IN2=0;
     
164.               IN3=0;
     
165.               IN4=0;
     
166.               for(i=0;i<70;i++)
     
167.               {
     
168.               delay(10);
     
169.               ENA=~ENA;
     
170.               }
     
171.               IN1=1;   
     
172.               IN2=0;
     
173.               IN3=1;
     
174.               IN4=0;
     
175.                             for(i=0;i<200;i++)
     
176.               {
     
177.               delay(1);
     
178.     ENA=~ENA;
     
179.               ENB=~ENB;
     
180.               }
     
181.               delay2s();
     
182.               IN1=1;   
     
183.               IN2=0;
     
184.               IN3=0;
     
185.               IN4=0;
     
186.               for(i=0;i<70;i++)
     
187.               {
     
188.               delay(10);
     
189.               ENA=~ENA;
     
190.               }
     
191.               IN1=0;   
     
192.               IN2=0;
     
193.               IN3=0;
     
194.               IN4=0;            
     
195.               }              }
     
196. void delay(unsigned int z)
     
197. {
     
198. unsigned int x,y;
     
199. for(x=z;x>0;x--)
     
200. for(y=110;y>0;y--);
     
201. }
     
202. void delay_us(unsigned int aa)
     
203. {
     
204. while(aa--);
     
205. }
     
206. void main()
     
207. {
     
208. while(1)
     
209. {
     
210. if(key1==0)
     
211. {
     
212. delay(10);
     
213. if(key1==0)
     
214. {
     
215. yuan();
     
216. while(!key1);
     
217. }}
     
218. if(key2==0)
     
219. ……………………
     
220. 
     
221. …………限于本文篇幅 余下代码请从51黑下载附件…………
     

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