小车课程设计报告

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1、项目五小车设计指导老师：戴俨炯将雄队员及年级：丁益（09级）何天晓（09级）李维哲（09级）院系：长沙航空职业技术学院电子电气工程系摘要本文设计的小车，是以C8051F120单片机核心板为控制芯片的简易智能小车，利用各种传感器采集数据，采用L298N芯片作为直流电机驱动。可以通过往返跑道和智能跑道。小车在行驶过程中不仅能显示运行状态和行驶速度、测量黑线之间的距离、自动报警功能，而且还能寻迹行驶、探测铁片、躲避障碍物、寻找光源等功能。采用PWM脉宽调制电机控制小车的行驶速度。整个系统在设计中注意低功耗处理

2、和力求高性价比等细节，电路结构简单，可靠性能高，无论在结构和技术上都具有较好的科学性。关键词C8051F120PWM调速避障L298N目录1系统方案-2-1.1电机驱动论证与选择-2-1.2显示模块-2-1.3传感器的选择-3-1.4控制系统论证与选择-3-2系统理论分析与计算-3-2.1各个电路的分析-3-2.1.1霍尔传感器测速的分析-3-2.1.2光源探测器的分析-4-2.2电路的计算-4-2.2.1霍尔传感器测速的计算-4-3电路与程序设计-4-3.1电路的设计-4-3.1.1系统总体框图-4-

3、3.1.2电机驱动子系统框图与电路原理图-5-3.1.3显示模块子系统框图与电路原理图-6-3.1.4电源-7-3.1.5探测模块电路-7-3.2程序的设计-9-3.2.1程序功能描述与设计思路-9-3.2.2程序流程图-9-3.2.3LN298子程序-11-3.2.4传感器子程序-12-4测试方案与测试结果-13-4.1测试方案-13-4.2测试条件与仪器-13-4.3测试结果及分析-13-4.3.1小车结果的基本调试-14-4.3.2自动往返赛道调试与分析-14-4.3.3简易智能赛道调试-14-4

4、.3.4测试分析与结论-15-总结-15-致谢-16-附录1原理图-17--20-附录2源程序-18-1系统方案本系统主要由系统控制模块、传感模块、显示模块、电机驱动模块和电源模块组成，下面分别论证这几个模块的选择。其各个模块分部如下图所示。电机驱动前后图1.1车身模块分部图1.1电机驱动论证与选择方案一：采用分立元件（三极管或MOS管）接成H桥电路来实现电机驱动。这样虽然价格低。但稳定性不高、体积大，安装起来也比较麻烦。方案二：L298N是ST公司生产的一种高电压、大电流电机驱动芯片。该芯片采用15脚

5、封装。主要特点是：工作电压高，最高工作电压可达46V；输出电流大，瞬间峰值电流可达3A，持续工作电流为2A；额定功率25W。可以采用PWM脉宽平滑调试。综合以上两种选择，选择方案二。-20-1.2显示模块方案一：用LED显示，优点亮度高、成本低。但不能显示汉字，显示内容较少。方案二：用LCD1602显示，小巧、成本较低。能显示汉字，但显示内容较少。观看不方便。方案三：用LCD12864显示，成本较高，但显示量大。人站着也能很容易观察到放在行驶的小车上的液晶显示内容。综合以上三种方案，选择方案三。1.3传

6、感器的选择（1）寻迹和黑线探测用小车底座自带的寻迹电路，根据实际情况小车的底座离地面的距离更近，更利于有效地检测地面信息。（2）寻找光源采用指向性光敏电阻作为光源定位器。（3）壁障用红外电路对障碍物进行探测。（4）铁片的检测利用金属传感器对铁片检测。（5）采用自制霍尔传感器来测量行驶速度1.4控制系统论证与选择方案一：采用ATMEL公司的AT89C51。51单片机价格便宜，应用广泛，但是功能单一，引脚过少。如果系统需要增加语音播报功能，还需外接语音芯片，实现较为复杂；另外51单片机需要仿真器来实现软硬件

7、调试，较为烦琐。方案二：采用SiliconLab公司的C8051F120。C8051F120是完全集成的混合信号片上系统型MCU。具有64个数字I/O引脚，高速性能流水结构的8051兼容的CIP-51内核；12位、100ksps的ADC、而我们使用的是C8051F120核心板。由于这次设计中需要单片机的引脚比较多，AT89S51单片机的引脚过少，几乎不能完成此次设计要求。C8051F120有84个可以外接引脚，功能强大。控制起来比较方便。综合考虑我们决定选择C8051F120核心板2系统理论分析与计算2

8、.1各个电路的分析2.1.1霍尔传感器测速的分析我们在小车的前轮上挨着车身这边放上一块磁铁并用热熔胶粘做。-20-用霍尔传感器焊在靠近磁铁的这边。当小车在行驶时。没转一圈就能给霍尔传感器一个信号。以用来计算单位时间内小车行驶速度。2.1.2光源探测器的分析我们在小车的前面安装了三个指向性较好的光敏电阻。根据左、中、右的光敏电阻探测值来判断光源的方向，进行相应地电机驱动。2.2电路的计算2.2.1霍尔传感器测速的计算小车的轮子转一圈大概是12