机电一体化论文基于51单片机的智能小车设计学士学位论文.doc

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1、基于51单片机的智能小车设计一、课题背影及实验目的随着人类科技的发展，社会的进步，科技产品在人们日常生活中越来越不可或缺，影响也越来越大，人们对自动化的要求也不断提高。自动化概念的提出，使其不但在工业上已经充分应用，人们的日常生活在被它悄然影响。而汽车作为人们日常生活中最为常见的交通工具，人们迫切希望汽车自动化、智能化的实现。基于51单片机的智能小车课题的提出就是希望通过简单课题的实验，验证智能汽车方案的可行性，从而为以后智能化系统在汽车上的应用有提前的了解。实验以单片机小车实验板为底板，加装红外传感器、超声波传感器，以51单片机为核心对信息进行处理，从而实现循迹、避障功能，和可

2、控行驶。二、总体方案设计1、设计思路车体上搭载电源模块、电机驱动模块。单片机系统模块、循迹模块、避障模块，基本框架图如图2、各模块的分析选择单片机电路的设计一个单片机应用系统的硬件电路设计包含两部分内容：一是系统扩展，即单片机内部的功能单元，如ROM、RAM、I/O、定时器/计数器、中断系统等不能满足应用系统的要求时，必须在片外进行扩展，选择适当的芯片，设计相应的电路；二是系统的配置，即按照系统功能要求配置外围设备，如键盘、显示器、A/D、D/A转换器等。单片机的功能特性描述单片机又称单片微控制器,它不是完成某一个逻辑功能的芯片,而是把一个计算机系统集成到一个芯片上。概括的讲：一

3、块芯片就成了一台计算机。它的体积小、质量轻、价格便宜。单片机内部也有和电脑功能类似的模块，比如CPU，内存，并行总线，还有和硬盘作用相同的存储器件。单片机是一种集成电路芯片，采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计时器等功能（可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D转换器等电路）集成到一块硅片上构成的一个小而完善的计算机系统。本课题选择了STC公司的生产的STC89C52单片机。STC89C52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，是带8K字节闪烁可编程可檫除只读存储

4、器。一个芯片上拥有8位CPU，并且在系统可编程Flash。STC89C52提供给为众多嵌入式控制应用系统高灵活、超有效的解决方案。STC89C52具有以下标准功能:8k字节Flash，512字节RAM，32位I/O口线，看门狗定时器，内置4KBEEPROM，两个16位定时器/计数器，一个6向量2级中断结构，全双工串行口。此外，空闲模式下，CPU停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。小车部分方案一、自己制作。方案二、购买现成小车地盘。考虑到自己制作的难度，成本和排线

5、的不方便性和较长的制作周期，对比现在网购的发达和购买现成底板的可行性，决定采用方案二，并购买底板配套直流电机。小车底板原理图如下：电机驱动系统方案一、串电阻调速系统。方案二、PWM脉宽调速系统。串联电阻调速系统，需要旋转变流机组，至少包含两台与调速电机容量相当的旋转电机，还要一台励磁发电机，设备多、体积大、费用高、维护不方便等，且技术落后，因此搁置不用。因此，对于电机的转速调整，我们是采用脉宽调制（PWM）办法，控制电机的时候，电源并非连续地向电机供电，而是在一个特定的频率下以方波脉冲的形式提供电能。不同占空比的方波信号能对电机起到调速作用，这是因为电机实际上是一个大电感，它有阻

6、碍输入电流和电压突变的能力，因此脉冲输入信号被平均分配到作用时间上，这样，改变在始能端EN1和EN2上输入方波的占空比就能改变加在电机两端的电压大小，从而改变了转速。此电路中用微处理机来实现脉宽调制，通常的方法有两种：（1）用软件方式来实现，即通过执行软件延时循环程序交替改变端口某个二进制位输出逻辑状态来产生脉宽调制信号，设置不同的延时时间得到不同的占空比。（2）硬件实验自动产生PWM信号，不占用CPU处理的时间。51单片机PWM程序产生两个PWM，要求两个PWM波形占空都为80/256,两个波形之间要错开，不能同时为高电平！高电平之间相差48/256，PWM这个功能在PIC单片

7、机上就有，但是如果你就要用51单片机的话，也是可以的，但是比较的麻烦.可以用定时器T0来控制频率，定时器T1来控制占空比：大致的的编程思路是这样的：T0定时器中断是让一个I0口输出高电平，在这个定时器T0的中断当中起动定时器T1，而这个T1是让IO口输出低电平，这样改变定时器T0的初值就可以改变频率，改变定时器T1的初值就可以改变占空比。电动机PWM驱动模块的电路设计与实现具体电路见下图。本电路采用的是基于PWM原理的H型桥式驱动电路。PWM电路由复合体管组成H型桥式电路构成，四