电子设计大赛运动小车追踪系统运作设计方案

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1、电子设计大赛运动小车追踪系统运作设计方案1.系统方案设计1.1设计任务(1)制作遥控电动小车,具有遥控前进、转向、倒车功能,可实时显示小车当前运动速度,并无线传输至遥控器端显示,速度误差小于10%,小车速度大于0.1米/秒。(2)制作小车位置跟踪节点,可实时测量小车与已知点距离及速度,测量误差小于10%。(3)增加小车运动位置跟踪节点,可在平面内进行位置定位,示意图如下,定位误差小于10%。30(4)将各小车位置跟踪节点数据传输至遥控器并进行实时位置显示。1.方案论证与选择1.1单片机的选定方案一:采

2、用型号为AT89C52的单片机作为主控制器,使用霍尔传感器进行测量的直流电机转速测量系统。AT89C52是带4K字节闪烁可编程擦除只读存储器的低电压、高性能CMOS8位微处理器。它将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中,为许多控制提供了灵活性高且价格低廉的方案[3]。方案二:采用单片机C8051F060作为主控制器,使用霍尔传感器进行测量的直流电机转速测量系统。C8051F060系列单片机是美国CYGNAL公司推出的一种与51系列单片机内核兼容的单片机[4]。C8051F060作为新一代805

3、1单片机,具有功能强大、体积小、工作稳定等特点,适用于复杂控制系统。因此选择方案一。AT89C52是美国ATMEL公司生产的低电压,高性能CMOS8位单片机。片内含8kbytes的可反复擦写的只读程序存储器(PEROM)和256bytes的随机存储数据存储器(ROM),器件采用ATMEL公司的高密度,非易失性存储技术生产,与标准MCS-51指令系统及8052产品引脚兼容,片内置通用8位中央处理器(CPU)和Flash存储单元,功能强大的AT89C52单片机适合于许多较为复杂的控制应用场合。2.系统功能

4、模块的划分按照设计要求,系统可以分为以下几个基本功能模块:电源模块、红外发射模块、键盘模块、红外接收模块、电机驱动模块以及辅助模块,超声波定位模块等。有些模块的功能是由硬件完成,有些模块的功能由软件完成,有些模块则是由软件、硬件共同配合完成。将系统拆分成以上的这些基本功能模块后,再根据各个模块所要完成的功能分别去设计,也就是按照“逐步求精”的思想去设计本系统,这将使设计工作细化,也有助于制定进度安排。由于系统需要完成的功能较多,遥控设计方案一则采用两片AT89C52单片机:遥控模块和接收模块。方案二则

5、采用一片AT89C52单片机:接收模块(主要是对遥控器进行软件解码)。所以当采用两个单片机时则构成主从式的结构,各分担一部分控制与运算功能,这样两个单片机即同时工作。所谓主从式结构是指从单片机发出相应的指令,主单片机接收命令来执行相应的功能,这样的结构在某种程度上可以简化系统的设计。主单片机负责红外遥控接收、小车的运动以及处理遥控命令等功能;从单片机则主要负责红外信号的发生等功能,在探测到障碍时将有关信息报告给主单片机进行处理,并由主单片机来采取相应的措施。2.1设计方案根据设计思路,初步分析完成本设

6、计需要的以下几个模块:系统原理图如图2.1所示:30遥控接收遥控发射电源模块红外发射键盘模块红外接收电机驱动电源模块液晶显示霍尔测速图2.1系统原理图1.1系统软件主要特色软件在一个智能系统中扮演着举足轻重的作用,软件设计的好坏直接关系着整个系统的性能。所以从软件的设计方面一定要精心细致。本设计采用keil软件的C语言来完成系统的编程工作。目前流行的51系列单片机开发软件是德国Keil公司推出的KeilC51软件,它是一个基于32位Windows环境的应用程序,支持C语言和汇编语言编程。Keil提供包

7、括C编译器、宏汇编、连接器、库管理和一个功能强大的仿真调试器等在内的完整开发方案,是一个实时的操作系统。为了便于编程,将逻辑控制层和具体的硬件相分离开是很有必要的。硬件驱动层的软件负责直接操作硬件,并且给上层的软件提供一定的接口,这样有助于上层的软件实现更复杂的功能,并且系统的硬件有所改动时也只需改动相应的驱动模块即可。软件结构示意图如图2.2所示:逻辑控制层硬件驱动层硬件设备层图2.2软件分层结构示意图301.各模块的详细设计1.1红外遥控模块的设计4.1.1遥控模块的功能需求遥控模块采用红外遥控方

8、式,因为采用红外遥控抗干扰能力强,且不会对周围的无线电设备产生干扰电波,接口简单;但是采用红外方式遥控的距离比较有限,一般在几米之内。鉴于本设计不需要远距离遥控,所以综合考虑之下采用红外遥控较为合适。后来又设计了另一套遥控模块,超再生带解码四路遥控接收模块(模块分三种类型:自锁,非锁,互锁。我们采用的是自锁)可以和发射器组成四路无线发射接收电路,来实现小车的遥控功能,可将遥控范围扩增至10米左右。本设计中要求能用遥控器控制小车的前进、后退、左转、右转、停

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